Cubicle 20kV
merupakan salah satu jenis peralatan listrik tegangan menengah yang digunakan
untuk mengendalikan dan melindungi sistem kelistrikan.
Di dalam kubikel
ini terdapat berbagai komponen seperti circuit breaker, isolator, relay
proteksi, voltage transformer (VT), current transformer (CT), dan busbar.
Meskipun sangat andal, gangguan atau kesalahan dapat terjadi pada kubikel 20kV,
yang memengaruhi keselamatan dan kinerja sistem tenaga listrik. Berikut ini
adalah penjelasan rinci tentang gangguan yang sering terjadi pada kubikel 20kV
dan cara mengatasinya:
1. Kegagalan Isolasi
Penyebab:
• Penuaan Isolasi: Seiring
berjalannya waktu, isolasi pada kabel, busbar, atau komponen lainnya dapat
menurun, sehingga mengurangi kekuatan dielektriknya. • Masuknya Kelembapan:
Kelembapan atau masuknya air karena penyegelan yang buruk dapat mengurangi resistansi
isolasi, yang menyebabkan kerusakan.
• Kontaminan: Debu, kotoran, dan
kontaminan lainnya dapat terkumpul pada isolasi, yang menyebabkan terjadinya
pelacakan atau flashover.
Gejala:
• Penurunan resistansi isolasi
yang diukur selama pengujian isolasi.
• Flashover atau pelepasan
parsial, mungkin terlihat sebagai percikan atau lengkung.
• Bau terbakar atau ozon yang
menunjukkan pelepasan listrik.
Solusi:
• Lakukan Pengujian Isolasi Secara
Berkala: Lakukan pengujian resistansi isolasi secara berkala menggunakan megger
untuk mengidentifikasi isolasi yang memburuk sejak dini.
• Pengeringan dan Dehumidifikasi:
Jika diduga terjadi masuknya kelembapan, keringkan bilik menggunakan pemanas
atau pasang dehumidifier dan pastikan penyegelan yang tepat untuk mencegah
masuknya kelembapan lebih lanjut.
• Pembersihan: Bersihkan permukaan
internal bilik untuk menghilangkan debu dan kontaminan. Gunakan bahan pembersih
khusus untuk peralatan listrik. • Ganti Isolasi yang Rusak: Jika isolasi rusak
parah, ganti kabel, bushing, atau isolasi busbar yang terpengaruh.
2. Kerusakan Pemutus Sirkuit
Penyebab:
• Keausan Mekanis: Pengoperasian
yang sering menyebabkan keausan pada komponen yang bergerak, termasuk pegas,
kait, dan mekanisme pengoperasian.
• Kegagalan Membuka atau Menutup:
Hal ini dapat disebabkan oleh kemacetan mekanis, pelumasan yang tidak memadai,
atau kegagalan sirkuit kontrol listrik.
• Erosi Kontak: Busur listrik
selama operasi pengalihan mengikis kontak dari waktu ke waktu, yang menyebabkan
konduktivitas yang buruk atau resistansi kontak yang tinggi.
• Kegagalan Mekanisme Trip:
Pemutus sirkuit mungkin gagal trip selama gangguan karena kumparan trip atau
sirkuit tambahan yang rusak.
Gejala:
• Pemutus sirkuit tidak membuka
atau menutup seperti yang diharapkan.
• Suara bising (bergerinda atau
berbunyi klik) saat pemutus beroperasi.
• Resistansi kontak yang tinggi
atau panas berlebih pada kontak pemutus.
• Kegagalan pemutus sirkuit untuk
trip dalam kondisi gangguan. Solusi:
• Periksa dan Lumasi Mekanisme:
Periksa komponen mekanis secara berkala dan gunakan pelumas yang sesuai untuk
menghindari kemacetan mekanis.
• Uji Sirkuit Trip dan Sirkuit
Kontrol: Periksa koil trip, relai, dan sirkuit bantu untuk memastikan semuanya
berfungsi dengan benar. Uji kemampuan pemutus arus untuk melakukan trip secara
manual dan otomatis.
• Ukur Resistansi Kontak: Gunakan
mikro-ohmmeter untuk memeriksa resistansi kontak, dan ganti kontak jika
resistansinya tinggi atau jika kontak terkikis parah.
• Lakukan Uji Waktu Pemutus Arus:
Gunakan peralatan khusus untuk mengukur waktu buka dan tutup pemutus arus. Jika
pengaturan waktunya berada di luar batas yang dapat diterima, pemutus arus
mungkin perlu diservis atau diganti.
3. Kerusakan Busbar
Penyebab:
• Sambungan Longgar:
Seiring waktu, sambungan antara busbar dan komponen lain dapat mengendur karena
siklus termal atau getaran mekanis.
• Panas berlebih: Aliran
arus berlebih karena kelebihan beban atau ventilasi yang buruk dapat
menyebabkan busbar menjadi terlalu panas. • Korosi: Faktor lingkungan atau
kelembapan dapat menyebabkan busbar mengalami korosi, terutama di area yang
berventilasi buruk atau lembap.
• Hubungan Pendek:
Kerusakan isolasi atau kerusakan mekanis dapat menyebabkan gangguan
fase-ke-fase atau fase-ke-tanah di sepanjang busbar.
Gejala:
• Pemanasan berlebihan atau tanda
terbakar di dekat sambungan busbar atau di sepanjang busbar.
• Lengkungan atau percikan yang
terlihat di bilik.
• Pemutus sirkuit tersandung
karena gangguan fase atau gangguan tanah.
• Suara bising yang tidak biasa
seperti dengungan atau dengung karena sambungan yang longgar.
Solusi:
• Kencangkan Sambungan yang
Longgar: Periksa dan kencangkan sambungan busbar secara teratur untuk
menghindari lengkung dan panas berlebih.
• Termografi Inframerah:
Gunakan kamera inframerah untuk mendeteksi titik panas di sepanjang busbar. Ini
memungkinkan identifikasi dini adanya panas berlebih atau sambungan yang
longgar.
• Ganti Busbar yang Terkorosi:
Jika korosi signifikan, ganti bagian busbar yang terkena dan perbaiki ventilasi
bilik.
• Memperbaiki Isolasi dan
Dukungan: Pasang isolasi yang lebih baik di sekitar busbar dan pastikan bahwa
dukungan mekanis tersedia untuk mencegah kendur atau pergerakan.
4. Kerusakan Relai Proteksi
Penyebab:
• Pengaturan yang Salah:
Pengaturan relai yang tidak tepat dapat menyebabkan trip palsu atau kegagalan
trip selama terjadi gangguan.
• Masalah Penuaan atau Kalibrasi:
Relai, terutama yang elektromekanis, dapat menyimpang dari pengaturan
kalibrasinya seiring waktu.
• Kegagalan Pengkabelan atau
Komunikasi: Pengkabelan yang salah atau kesalahan komunikasi antara relai dan
sistem kontrol dapat menyebabkan pengoperasian relai yang salah.
• Sinyal Transformator Arus atau
Tegangan yang Salah: Sinyal yang tidak akurat dari CT atau VT dapat menyebabkan
kerusakan relai.
Gejala:
• Trip palsu atau kegagalan trip
dalam kondisi gangguan.
• Indikasi relai atau sinyal alarm
yang salah.
• Ketidakcocokan antara pembacaan
arus/tegangan yang diukur dan aktual.
• Alarm dari sistem proteksi
menunjukkan status yang salah.
Solusi:
• Tinjau Pengaturan Relai: Periksa
dan sesuaikan pengaturan relai secara berkala untuk memastikannya selaras
dengan persyaratan proteksi sistem. • Lakukan Pengujian Relai: Uji
fungsionalitas relai menggunakan uji injeksi sekunder untuk mensimulasikan kondisi
kesalahan dan memverifikasi respons relai.
• Periksa CT dan VT: Pastikan
transformator arus dan tegangan memberikan sinyal yang akurat. Lakukan uji
rasio dan uji isolasi.
• Tingkatkan ke Relai Digital:
Jika relai sudah ketinggalan zaman atau tidak dapat diandalkan, pertimbangkan
untuk meningkatkan ke relai digital modern dengan fitur diagnostik dan
perlindungan yang lebih baik.
5. Kesalahan Transformator
Tegangan (VT) dan Transformator Arus (CT)
Penyebab:
• Beban berlebih: Kondisi arus
berlebih atau tegangan berlebih dapat menyebabkan kerusakan pada CT atau VT,
yang menyebabkan pengukuran yang tidak akurat.
• Kegagalan Isolasi: Degradasi
isolasi pada CT dan VT karena kelembapan atau penuaan termal dapat menyebabkan
korsleting atau pembacaan yang tidak akurat.
• Kejenuhan: Kejenuhan CT terjadi
ketika inti menjadi kelebihan beban magnetis, yang menyebabkan pengukuran arus
terdistorsi. • Rangkaian Terbuka di CT Sekunder: Jika lilitan sekunder CT
terbuka saat lilitan primer dialiri arus, tegangan berbahaya dapat terbentuk,
yang mungkin merusak CT.
Gejala:
• Pengukuran arus atau tegangan
yang salah.
• Kerusakan relai proteksi karena
sinyal CT/VT yang tidak akurat.
• Kondisi trip atau alarm dalam
kondisi pengoperasian normal.
• Kerusakan fisik pada casing
CT/VT (retak, perubahan warna, dll.).
... • Ganti CT/VT yang Rusak: Jika
CT atau VT rusak atau isolasinya rusak, gantilah untuk memastikan pemantauan
dan perlindungan sistem yang akurat.
6. Masalah Kelembapan dan
Kontaminasi
Penyebab:
• Penyegelan yang Buruk: Gasket
atau segel yang rusak atau tidak terpasang dengan benar dapat menyebabkan
kelembapan masuk ke dalam bilik.
• Kondensasi: Jika bilik terkena
fluktuasi suhu yang signifikan, kondensasi dapat terbentuk, terutama di
lingkungan yang lembap.
• Debu dan Kotoran: Di lingkungan
yang berdebu, kontaminan dapat mengendap di dalam bilik, yang menyebabkan
pelacakan atau lengkung listrik di atas permukaan isolasi.
Gejala:
• Meningkatnya kelembapan di dalam
bilik.
• Berkurangnya resistansi isolasi
yang menyebabkan alarm trip atau kesalahan.
• Tanda pelacakan yang terlihat,
lengkung listrik, atau peristiwa flashover.
• Genangan air atau penumpukan
kelembapan di dalam bilik. Solusi:
• Pasang Pemanas: Letakkan pemanas
ruangan di dalam bilik untuk menjaga lingkungan tetap kering dan mencegah
kondensasi.
• Perbaiki Penyegelan: Periksa dan
ganti segel, gasket, dan kelenjar kabel yang sudah usang secara berkala untuk
mencegah masuknya kelembapan.
• Hilangkan Kelembapan di Area:
Gunakan dehumidifier untuk mengurangi tingkat kelembapan di dalam bilik.
• Bersihkan Bilik Secara Teratur:
Bersihkan debu dan kotoran dari komponen internal secara berkala menggunakan
bahan pembersih yang tepat untuk mencegah kontaminasi.
7. Arc Flash dan Gangguan
Pentanahan
Penyebab:
• Sambungan Longgar atau Isolasi
Putus: Isolasi yang rusak atau sambungan longgar dapat menyebabkan busur
listrik antara konduktor atau ke tanah.
• Peralatan yang Rusak: Kegagalan
peralatan, seperti pemutus sirkuit atau isolator, dapat mengakibatkan busur
listrik jika tidak dirawat dengan benar.
• Kontaminan dan Kelembapan: Debu
atau kelembapan konduktif dapat menyebabkan jalur arus yang tidak diinginkan,
yang menyebabkan gangguan pentanahan atau busur listrik.
Gejala:
• Terlihat kilatan listrik atau
ledakan listrik.
• Kerusakan pada bilik, termasuk
luka bakar, insulasi yang meleleh, atau sekring yang putus.
• Peralatan tersandung atau alarm
berbunyi keras yang mengindikasikan adanya kerusakan.
Penjelasan Lebih detail tentang Arc flash
Arc flash dan gangguan arde
merupakan gangguan serius yang dapat terjadi di bilik listrik 20kV. Gangguan
ini dapat menyebabkan kerusakan peralatan, bahaya keselamatan, dan pemadaman
listrik. Berikut ini adalah penjelasan terperinci tentang penyebab, gejala, dan
solusi untuk arc flash dan gangguan arde, serta tindakan pencegahan untuk
mengurangi risiko kejadian ini.
1. Gangguan Arc Flash
Arc flash terjadi
ketika pelepasan muatan listrik melompat di antara bagian konduktif atau dari
konduktor ke tanah, yang menciptakan panas, cahaya, dan tekanan yang intens.
Peristiwa ini dapat sangat berbahaya, yang mengakibatkan kerusakan peralatan,
cedera, atau bahkan kematian.
Penyebab Arc Flash di Bilik
Listrik 20kV
Sambungan Kendur atau
Terkorosi:
Sambungan listrik yang longgar
dapat menimbulkan resistansi, yang menyebabkan panas berlebih dan lengkung
listrik di antara konduktor.
Kerusakan Isolasi:
Isolasi yang menua, rusak, atau
terkontaminasi pada kabel, busbar, atau komponen dapat menyebabkan munculnya
busur listrik. Kelembapan dan Kontaminan: Debu, kotoran, kelembapan, atau bahan
kimia dapat mengurangi kekuatan isolasi dan menciptakan jalur konduktif, yang
menyebabkan terjadinya percikan api.
Kesalahan Manusia:
Prosedur pengoperasian atau
pemeliharaan yang tidak tepat, seperti bekerja pada peralatan yang bertegangan
atau penanganan alat yang salah, dapat memicu percikan api.
Tegangan Berlebih dan Lonjakan
Arus Sementara:
Sambaran petir atau lonjakan arus
dapat menyebabkan percikan api dengan membebani isolasi sistem secara
berlebihan.
Keausan Pemutus Sirkuit:
Pengoperasian yang sering atau
pemeliharaan pemutus sirkuit yang buruk dapat menyebabkan kegagalan mekanis,
yang meningkatkan risiko percikan api.
Gejala Pecahnya Api
Pecahan Terlihat:
Kilatan cahaya terang dapat
diamati saat percikan api terjadi.
Ledakan Keras:
Pecahnya api menghasilkan ledakan
keras karena pemuaian udara dan gas yang cepat.
Bau Terbakar:
Panas yang kuat dapat membakar
isolasi dan bahan lain di dalam bilik.
Perangkat Proteksi Terputus:
Pemutus sirkuit atau sekring akan putus untuk memutus arus gangguan. Bekas Luka
Bakar atau Kerusakan: Bekas luka bakar pada dinding bilik, busbar, atau
komponen menunjukkan adanya peristiwa busur api sebelumnya.
Solusi dan Penanganan Busur Api
Isolasi Kerusakan:
Segera isolasi bagian bilik yang
terkena dengan membuka pemutus arus yang sesuai. Pastikan catu daya ke bagian
yang rusak benar-benar terputus sebelum melanjutkan.
Tingkatkan Pemutus Sirkuit:
Gunakan pemutus sirkuit tahan
busur atau pasang kembali pemutus sirkuit yang ada dengan sistem deteksi dan
mitigasi busur api.
Pasang Relai Busur Api: Relai
busur api dapat mendeteksi gangguan busur api berdasarkan cahaya dan arus dan
mematikan pemutus sirkuit dalam hitungan milidetik untuk meminimalkan kerusakan
dan risiko.
Pencegahan Busur Api
Lakukan Perawatan Rutin:
Perawatan rutin komponen bilik
(terutama pemutus sirkuit, relai, dan isolasi) membantu mencegah gangguan yang
dapat menyebabkan busur api.
Termografi Inframerah: Gunakan
termografi inframerah untuk mendeteksi titik panas, yang dapat mengindikasikan
sambungan longgar atau komponen yang memburuk yang dapat menyebabkan busur api.
Analisis Busur Api dan APD:
Lakukan analisis bahaya busur api
untuk menentukan energi potensial busur api dalam sistem. Lengkapi personel
dengan alat pelindung diri (APD) yang sesuai berdasarkan tingkat energi
insiden.
Pasang Peralatan Sakelar Tahan
Busur Api: Pertimbangkan untuk menggunakan peralatan sakelar tahan busur api,
yang dirancang untuk menahan dan mengalihkan energi dari busur api menjauh dari
operator.
2. Gangguan Ground Fault
Ground fault terjadi ketika ada
koneksi yang tidak diinginkan antara konduktor yang bertegangan dan tanah.
Dalam sistem 20kV, gangguan ini dapat menyebabkan kerusakan serius pada
peralatan dan menimbulkan risiko terhadap keselamatan personel.
Penyebab Ground Fault di Bilik
20kV
Kegagalan Isolasi: Isolasi yang
rusak, menua, atau terkontaminasi dapat rusak, yang memungkinkan arus mengalir
ke tanah.
Kerusakan Kabel: Kerusakan mekanis
pada kabel (seperti dari hewan pengerat, getaran, atau penanganan yang buruk
selama pemasangan) dapat mengekspos konduktor dan menyebabkan ground fault.
Kelembaban atau Masuknya Air: Air
atau kelembapan yang masuk ke bilik dapat menyebabkan pelacakan atau kerusakan
isolasi, yang menyebabkan ground fault.
Peralatan yang Rusak: Komponen
yang tidak berfungsi seperti transformator, pemutus sirkuit, atau kapasitor
dapat menyebabkan grounding yang tidak diinginkan.
Gejala Ground Fault
Pemutus Sirkuit Terputus:
Perangkat perlindungan sistem, seperti relai atau pemutus ground fault, akan
terpicu untuk memutus sirkuit yang terganggu.
Gejala Gangguan Grounding
Pemutus Sirkuit Terputus:
Perangkat proteksi sistem, seperti relai atau pemutus arus gangguan grounding,
akan terputus untuk memutus sirkuit yang terganggu.
Resistansi Isolasi Berkurang: Uji
resistansi isolasi berkala dapat mengungkapkan nilai rendah, yang
mengindikasikan potensi gangguan grounding.
Kehilangan Daya yang Tidak
Dapat Dijelaskan:
Bagian dari sistem kelistrikan
dapat mengalami penurunan tegangan atau pemadaman berkala karena gangguan
grounding.
Kerusakan yang Terlihat:
Tanda terbakar atau isolasi yang
rusak di bilik atau pada kabel dapat mengindikasikan lokasi gangguan.
Solusi dan Penanganan Gangguan
Grounding
Temukan Gangguan: Gunakan teknik
lokasi gangguan grounding, seperti reflektometri domain waktu (TDR) atau uji
resistansi isolasi, untuk menentukan lokasi gangguan yang tepat.
Pisahkan Sirkuit yang
Terganggu: Buka pemutus sirkuit atau pemisah yang sesuai untuk mengisolasi
bagian yang terganggu dari bagian sistem lainnya.
Periksa dan Perbaiki:
Periksa kabel, busbar, dan peralatan untuk mengetahui kerusakan isolasi atau
kerusakan fisik. Perbaiki atau ganti komponen yang terganggu.
Uji Sistem: Setelah
perbaikan, lakukan uji resistansi isolasi dan uji potensi tinggi (Hi-Pot) untuk
memastikan integritas sistem sebelum dialiri listrik kembali.
Tingkatkan Sistem Proteksi:
Pertimbangkan untuk meningkatkan skema proteksi gangguan arde, seperti
menggunakan relai gangguan arde sensitif yang mendeteksi gangguan arde kecil
dan memutuskan rangkaian.
Pencegahan Gangguan Arde
Manajemen Kabel yang Tepat:
Gunakan kabel berkualitas tinggi dan berperingkat memadai untuk sistem 20kV.
Pastikan penanganan yang tepat selama pemasangan dan amankan kabel dari
kerusakan mekanis dan serangan hewan pengerat.
Pengendalian Kelembapan: Pastikan
bilik tertutup rapat terhadap masuknya air. Pasang pemanas atau dehumidifier
untuk menjaga lingkungan tetap kering.
Pengujian Isolasi Rutin: Uji
resistansi isolasi kabel dan peralatan secara berkala untuk mendeteksi
tanda-tanda awal penurunan isolasi.
Gunakan Relai Gangguan Arde:
Pasang relai gangguan arde sensitif yang dapat mendeteksi dan mengisolasi
gangguan arde kecil sebelum berubah menjadi masalah yang lebih besar.
Pemeliharaan Sistem Pembumian: Periksa dan rawat sistem pembumian secara
berkala, termasuk memeriksa sambungan dan batang pembumian, untuk memastikan
pembuangan arus gangguan yang tepat.
Perbedaan Utama Antara Arc
Flash dan Ground Fault
Arc Flash: Pelepasan
listrik berenergi tinggi yang disebabkan oleh gangguan antara konduktor atau
konduktor dan tanah, yang menghasilkan panas, cahaya, dan tekanan yang intens.
Sering kali lebih merusak dan berbahaya.
Ground Fault: Gangguan
berenergi rendah di mana arus mengalir tanpa sengaja ke tanah, biasanya karena
kerusakan isolasi atau kelembapan. Meskipun masih berbahaya, gangguan tanah
umumnya kurang merusak tetapi dapat menyebabkan kerusakan peralatan seiring
waktu jika tidak ditangani.
Ringkasan Solusi
Solusi Arc Flash:
- Segera isolasi area yang mengalami
gangguan.
- Perbaiki atau ganti komponen yang
rusak.
- Lakukan analisis arc flash dan
terapkan protokol APD.
- Pasang peralatan sakelar tahan
busur dan sistem deteksi arc flash.
- Solusi Ground Fault:
- Temukan dan isolasi bagian yang
mengalami gangguan.
- Periksa dan perbaiki atau ganti
kabel atau peralatan yang rusak.
Tingkatkan sistem perlindungan
ground fault.
Tindakan Pencegahan
Perawatan, pengujian, dan inspeksi
rutin merupakan kunci untuk mencegah terjadinya busur api dan gangguan arde.
Terapkan protokol keselamatan yang
tepat bagi personel yang bekerja di dekat bilik 20kV, termasuk
penguncian/penandaan, APD, dan pelatihan yang tepat mengenai sistem tegangan
tinggi.