Definisi
British Standard 162: 1961, menyatakan Gardu Induk (Substation / switchgear) , dalam istilah umum meliputi peralatan penghubung – pemutus (switching devices) , termasuk juga peralatan perlengkapannya kontrol (kendali), pengukuran, pengamanan dan peralatan peralatan pengaturannya dengan konstruksi interkoneksi dan penopang yang berhubungan dengannya..
Sedangkan switching devices didefinisikan meliputi circuit breakers ( pemutus daya ), disconnecting switches (pemisah), isolator, fuses (sekring) dan peralatan pengetanahan..
Joseph Basilesco, dalam makalahnya Substation Design yang terdapat dalam Standard Handbook for Electrical Engineers, dan juga Bonggas L. Tobing dalam bukunya Peralatan Tinggi, disamping definisi BS 162: 1961 diatas, memasukkan juga Transformator Daya ( Step Up ataupun Step down), sebagai bagian / komponen Gardu Induk
Dengan demikian sesuai (Joseph Basilesco), komponen komponen listrik Gardu Induk meliputi:
Circuit Breakers, Disconnecting Switches, Grounding switches, Current transformers, Potential transformers or capacitor voltage transformers, Coupling capacitors, Line traps, Lightning arresters and/or gaps, Power transformers, Shunt reactors, Current-limiting reactors, Station buses and insulators, Grounding system, Series capacitors, Shunt capacitors .
Klasifikasi Jenis
Gardu Induk ( GI ) diklasifikasikan sesuai dengan konstruksinya : jenis pasangan-luar, jenis pasangan-dalam, jenis pasangan-setengah luar, jenis bawah-tanah, jenis mobile, dan sebagainya .
GI jenis pasangan luar;
terdiri dari peralatan tegangan tinggi pasangan luar, misalnya transformator utama, peralatan penghubung ( switch gear), dan sebagainya., yang mempunyai peralatan kontrol pasangan-dalam; seperti meja penghubung ( switch-board) dan batere.
GI transmisi, yang mempunyai kondensator sinkron pasangan-dalam pada sisi tersier trafo utama dan trafo pasangan dalam, pada umumnya disebut juga sebagai jenis pasangan luar. Jenis pasangan luar memerlukan tanah yang luas. Namun biaya konstruksinya murah, dan pendinginannya mudah. Karena itu GI jenis ini biasa dipakai di pinggir kota dimana harga tanah murah.
Dalam GI jenis pasangan dalam,
baik peralatan tegangan tinggi, seperti trafo utama, peralatan penghubung dan sebagainya, maupun peralatan kontrolnya, seperti meja penghubung dan sebagainya, terpasang di dalam. Meskipun ada sejumlah kecil peralatan terpasang diluar, GI ini disebut juga sebagai jenis pasangan dalam.
Jenis pasangan dalam dipakai di pusat kota, dimana harga tanah mahal, dan di daerah pantai di mana ada pengaruh kontaminasi garam. Di samping itu jenis ini mungkin dipakai untuk menjaga keselarasan dengan daerah sekitarnya, juga untuk menghindari kebakaran dan gangguan suara.
•Bila sebagian dari peralatan tegangan tingginya dipasang di bawah tanah, GI itu dapat disebut jenis pasangan-setengah-bawah-tanah(semi-underground type).
•Dalam GI jenis setengah-pasangan-luar ( semi-outdoor substation), sebagian dari peralatan tegangan tingginya terpasang di dalam gedung. GI ini disebut juga GI jenis setengah-pasangan-dalam. Untuk GI jenis ini dipakai bermacam-macam corak dengan pertimbangan-pertimbangan ekonomis, pencegahan kontaminasi garam, pencegahan gangguan suara, pencegahan kebakaran dan sebagainya.
•Dalam GI jenis-pasangan-bawah-tanah hampir semua peralatan terpasang dalam bangunan bawah-tanah. Alat pendinginnya biasa terletak diatas tanah. Kadang kadang ruang kontrolnya juga ada diatas tanah. Di pusat kota dimana tanah sukar didapat, jenis pasangan-bawah –tanah ini dapat dipakai, misalnya dibagian kota yang sangat ramai, di jalan-jalan pertokoan dan di jalan-jalan dengan gedung gedung bertingkat tinggi. Kebanyakan GI ini dibangun dibawah jalan raya.
•GI jenis mobil diperlengkapi dengan peralatan diatas kereta hela ( trailer) atau semacam truck. GI mobil ini dipakai dalam keadaan ada gangguan di suatu GI, guna pencegahan beban-lebih berkala dan guna pemakaian sementara di tempat pembangunan. GI ini banyak juga dipakai untuk kereta listrik. Untuk penyediaan tenaga listrik, GI ini tidak dipakai secara luas, melainkan sebagai transformator atau peralatan penghubung yang mudah dipindah-pindah diatas kereta hela atau truck untuk memenuhi kebutuhan dalam keadaan darurat.
•Disamping itu ada yang disebut gardu satuan ( unit substation) dan gardu jenis peti ( box type substation). Gardu satuan adalah gardu-pasangan-luar yang dipakai sebagai ganti transformator 3 phasa dan lemari gardu distribusi (ialah yang disebut gardu-hubung tertutup atau gardu hubung metal clad ). Gardu jenis peti adalah gardu distribusi untuk tegangan dan kapasitas yang relatip rendah dan sama sekali tidak dijaga. Ini dipakai untuk desa desa pertanian atau desa nelayan dimana kebutuhannya kecil dan merupakan beban yang tidak begitu penting.
Hubungan Ril ( Bus) Utama.
Skema GI yang dipilih menentukan pengaturan pemasangan lisrik dan fisik peralatan peralatan penghubung-pemutus (switching equipment). Skema pemasangan busbar ( ril) yang berbeda ditentukan dari faktor faktor yang diutamakan antara faktor keandalan, ekonomis, keamanan dan kesederhanaan sebagaimana dijamin berdasarkan fungsi dan kepentingan gardu induk tersebut.
Skema hubungan ril yang umum digunakan adalah:
Single bus ( satu ril), Double bus, double breaker ( sistem 2-ril 2-pemutus beban), Main and transfer bus ( sistem ril utama dan pindah ), Double bus single breaker (sistem 2-ril 1-pemutus beban), Ring bus ( ril gelang),Breaker and a half ( sistem 1,5 pemutus-beban), Sistem tanpa ril
Single Bus ( Ril tunggal)
Sistem ini tidak lazim di pakai. Ketergantungan pada satu ril utama dapat mengakibatkan keluarnya sistem secara serius dalam hal terjadinya kegagalan kerja ril atau pemutus beban. Untuk melakukan pemeliharaan atau pekerjaan penambahan ril, sistem perlu dimatikan lebih dahulu. Walaupun sistem rele proteksi adalah relatif sederhana, skema ril tunggal ini dianggap tidak fleksibel dan dapat mengakibatlkan keluarnya sistem secara keseluruhan.
Gambar sistem riil tunggal
Double bus, double breaker ( ril ganda- 2 pemutus)
Ril ganda 2-pemutus, memerlukan dua pemutus untuk masing masing rangkaian penyulang. Dalam keadaan normal masing masing rangkaian dihubungkan ke kedua ril. Dalam hal tertentu, setengah rangkaian dapat dioperasikan pada masing masing ril. Dalam hal ini gangguan pada bus atau pemutus bisa mengakibatkan hilang / putusnya setengah rangkaian Letak ril utama harus sedemikian rupa sehingga dapat mencegah gangguan menular pada ril yang lain..Penggunaan dua pemutus untuk setiap rangkaian, menyebabkan mahalnya skema ini. Akan tetapi skema ini mempunyai keandalan yang tinggi ketika semua rangkaian dihubungkan kerja pada kedua ril.
Ril ganda – 2 pemutus
Main and transfer bus ( sistem ril utama dan pindah )
•Skema main and transfer bus ini merupakan skema ril tunggal dengan menambahkan suatu ril pindah. Suatu bus tie breaker tambahan disediakan untuk menyambung ril utama dengan ril pindah. Sehingga dapat bekerja bersama-sama.
•Ketika pemutus tenaga dilepaskan untuk pemeliharaan , digunakan rangkaian bus tie breaker untuk menjaga rangkaian tersebut tetap berenergi / tetap mempunyai daya. Jika rele proteksi tidak ikut dipindahkan, sistem rele bus-tie harus sanggup mengamankan saluran transmisi atau generator generator. Hal ini membuat sistem ini dianggap tidak memuaskan karena jeleknya selektivitas sistem rele proteksi.
Double bus single breaker ( ril ganda 1- pemutus)
Skema ini menggunakan 2 ril utama, dan masing masing rangkaian dilengkapi dengan dua pemisah yang dapat dipilih. Rangkaian bus-tie dihubungkan ke kedua ril tersebut, dan ketika dihubungkan, memungkinkan transfer suatu penyulang dari satu ril ke ril yang lain tanpa perlu kehilangan daya rangkaian penyulang dengan cara mengoperasikan switch switch pemisah yang dapat dipilih.Rangkaian dapat semuanya dioperasikan dari ril no 1, atau setengah dari rangkaian dapat dioperasikan dari ril yang lain.. Dalam hal yang pertama, GI akan mengalami keluar dari pelayanan jika ril atau pemutus mengalami gangguan. Dalam hal yang kedua, setengah rangkaian akan hilang jika ril atau pemutus mengalami gangguan.
•Dalam beberapa hal rangkaian dapat dioperasikan dari kedua ril ( ril no 1 dan ril no 2), dan pemutus bus-tie secara normal dioperasikan tertutup. Untuk operasi macam ini, diperlukan rele pengaman yang sangat selektif untuk mencegah terjadinya total hilang daya ketika terjadi gangguan pada salah satu ril.
•Pengerjaan switch pemutus hubungan menjadi cukup sering dilakukan, dengan kemungkinan kesalahan operator, kecelakaan dan kemungkinan matinya GI. Skema rilganda 1-pemutus ini buruk keandalannya dan tidak biasa digunakan pada GI yang penting
Ring bus ( ril gelang )
Dalam skema ril gelang, pemutus pemutus tenaga disusun dalam bentuk gelang dengan rangkaian rangkaian keluaran dihubungkan antara pemutus pemutus tenaga tersebut.. Jumlah rangkaian keluar sama dengan jumlah pemutus tenaga. Dalam kerja normal, seluruh pemutus dalam keadaan tertutup.Dalam hal terjadi suatu gangguan rangkaian, dua pemutus tenaga terbuka otomatis ( tripped). Dalam kejadian dimana satu dari pemutus tersebut gagal bekerja untuk mengeluarkan gangguan tersebut, suatu rangkaian tambahan akan dibuka ( tripped)., dengan mengerjakan rele cadangan “gangguan pemutus”( breaker-failure backup relays). Pada waktu dilakukan pemeliharaan pemutus, rangkaian gelang terputus, tapi seluruh sistem tetap bekerja..
Rangkaian rangkaian keluaran yang dihubungkan ke gelang tersebut, disusun sedemikian rupa sehingga sumber sumber bekerja bergiliran melayani beban. Untuk keadaan dimana suatu rangkaian tambahan keluar dari system, saklar pemisah dapat dibuka, dan gelang dapat tetap ditutup.. Pada beberapa kondisi kerja ataupun pada waktu pemeliharaan, tidak diperlukan perubahan pada rele rele proteksi
•Skema ril gelang adalah ekonomis , mempunyai keandalan yang baik, kerja yang aman, fleksibel, dan biasanya dipandang cukup baik untuk suatu gardu induk yang penting, sampai dengan lima rangkaian keluaran. Rele rele proteksi dan rangkaian peyambungan kembali otomatis lebih rumit dari skema skema yang telah dibahas terlebih dahulu. Adalah merupakan kebiasaan yang umum, untuk membangun gardu induk besar pertama.kali dengan skema ring gelang. Untuk lebih dari lima rangkaian keluaran, skema ring gelang tersebut biasanya ditingkatkan menjadi skema system 1,5 pemutus beban ( breaker and a-half scheme)..
Sistem 1½ pemutus beban
Skema 1,5 pemutus ( gambar diatas), kadang kadang disebut sebagai skema 3 saklar, mempunyai tiga pemutus tenaga diantara busbar busbar utama. Dua rangkaian keluaran dihubungkan antara ketiga pemutus tenaga tersebut., karena itu disebut sebagai satu setengah pemutus. Pola bentuk ini diulangi sepanjang busbar utama, sedemikian sehingga 1,5 pemutus digunakan untuk setiap rangkaian keluaran.
Sistem 1,5 pemutus jauh lebih mahal dari pada skema skema yang lain, kecuali skema ganda – dua pemutus. Akan tetapi skema 1,5 pemutus lebih baik dalam hal fleksibilitas, keandalan dan keamanan kerja. Rele rele proteksi dan skema penyambungan kembali otomatis jauh lebih rumit ( complex) dari pada skema skema lainnya.
Sistem tanpa ril
Akhir akhir ini , sistem unit ( gambar di hal berikut) dengan menghilangkan ril mulai banyak dipakai karena adanya kemajuan dalam keandalan alat alat, meluasnya system transmisi bawah tanah di kota-kota, dan penyederhanaan instalasi karena sukarnya memperoleh tanah.
Sistem tanpa Ril
