CUBICLE 20KV - GANGGUAN YANG SERING TERJADI DAN CARA MENANGANINYA

            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.