Pembahasan tentang Teknik Konstruksi untuk Sistem Pasokan Daya 20 kV di Kereta Api Kecepatan Tinggi

1. Tinjauan Proyek
Proyek ini melibatkan pembangunan Kereta Cepat Jakarta–Bandung baru, dengan panjang jalur utama 142,3 km, termasuk 76,79 km jembatan (54,5%), 16,47 km terowongan (11,69%), dan 47,64 km tanggul (33,81%). Empat stasiun—Halim, Karawang, Padalarang, dan Tegal Luar—telah dibangun. Jalur utama Kereta Cepat Jakarta–Bandung berpanjang 142,3 km, dirancang untuk kecepatan maksimum 350 km/jam, dengan jarak rel ganda 4,6 m, termasuk sekitar 83,6 km rel tanpa ballast dan 58,7 km rel berballast. Sistem pasokan daya traksi mengadopsi metode pemberian daya AT (Autotransformer).

Pasokan daya eksternal menggunakan tingkat tegangan 150 kV, sementara sistem distribusi daya internal menggunakan 20 kV. Lengan kontak dan perangkat penempatan untuk kereta cepat mengadopsi desain standarisasi dan penyederhanaan dari China. China Railway Electrification Bureau bertanggung jawab atas pengadaan bahan, konstruksi seluruh sistem daya dan pasokan daya traksi untuk Kereta Cepat Jakarta–Bandung di Indonesia, serta bagian koneksi daya eksternal yang dibiayai oleh dana provisi.

2. Rencana Desain Substasiun Distribusi 20 kV
2.1 Koneksi Listrik Utama 20 kV dan Mode Operasi
Busbar utama 20 kV mengadopsi konfigurasi busbar tunggal yang dipisahkan oleh pemutus sirkuit bus-tie dengan transfer bus otomatis. Bagian bus melalui umpan 20 kV disediakan, yang setelah melewati regulator tegangan, mengumpankan garis beban komprehensif melalui umpan 20 kV dan garis umpan primer 20 kV. Titik netral regulator tegangan di-ground melalui resistor kecil, dan tidak ada saklar bypass yang dipasang untuk regulator tegangan.

Dalam operasi normal, kedua sumber daya menyuplai secara bersamaan dengan pemutus sirkuit bus-tie terbuka. Jika satu sumber daya gagal, pemutus masuk pada sisi yang tidak berenergi terbuka, dan pemutus sirkuit bus-tie menutup secara otomatis, memungkinkan sumber daya lainnya membawa beban substasiun penuh. Perangkat kompensasi daya reaktif dipasang pada bagian bus melalui umpan 20 kV, memastikan faktor daya di sisi masuk substasiun tidak kurang dari 0,9 setelah kompensasi.

2.2 Rencana Tata Letak
Semua substasiun distribusi berlokasi bersama dengan bangunan operasional dan tempat tinggal di area stasiun di lantai dasar, kecuali untuk substasiun Depo EMU Tegal Luar, yang dibangun secara independen sebagai struktur satu lantai. Tidak ada lantai interstitial kabel. Lantai dasar mencakup ruangan untuk regulator tegangan (untuk umpan primer dan umpan komprehensif), kompensasi daya reaktif, peralatan grounding netral, mesin komunikasi, penyimpanan suku cadang, peralatan switchgear tekanan tinggi, ruang kontrol, ruang alat, dan area istirahat. Kabel dalam substasiun diletakkan di parit kabel.

Koneksi antara ruang regulator tegangan, ruang kompensasi daya reaktif, ruang peralatan grounding netral, dan ruang tekanan tinggi dilakukan melalui pipa pra-tertanam. Berlokasi di area stasiun, substasiun tidak memiliki akses jalan eksternal atau jalur pemadam kebakaran khusus. Parit utilitas terpadu outdoor disediakan, dilengkapi dengan dukungan kabel; kabel masuk dan keluar dialihkan melalui parit ini, dengan kabel daya dan kabel tekanan rendah/kontrol diletakkan di sisi berlawanan parit. Bagian lain menggunakan parit kabel dan instalasi pipa.

3.Persiapan Konstruksi

• Penyelidikan Lapangan: Sebelum konstruksi, kontraktor harus melakukan survei lapangan berdasarkan dokumen desain yang disetujui dan data relevan, dan menyiapkan laporan penyelidikan lapangan yang mencakup topografi, geologi, transportasi jalan, kondisi bangunan peralatan, dan rute parit utilitas terpadu.

• Verifikasi Gambar Konstruksi: Kontraktor harus memverifikasi gambar konstruksi yang disetujui di lapangan dan mengonfirmasi akurasinya sebelum digunakan. Setiap ketidaksesuaian harus segera dilaporkan kepada klien, desainer, dan insinyur pengawas untuk diselesaikan.

• Berdasarkan survei dan gambar yang diverifikasi, kontraktor harus mengembangkan rencana implementasi rinci dan manual instruksi kerja untuk substasiun distribusi, dengan jelas mendefinisikan standar proses, persyaratan kontrol kualitas, dan kebutuhan antarmuka untuk prosedur kritis, dan melakukan briefing teknis berbasis kode QR bernama.

• Optimasi BIM: Selama fase konstruksi awal, teknologi BIM akan digunakan untuk mensimulasikan pemasangan peralatan dan rute kabel di substasiun distribusi 20 kV. Ini memungkinkan tata letak peralatan dan susunan parit/pipa dalam bangunan dioptimalkan, rute kabel simulasi di parit kabel indoor dan outdoor, optimasi jalur kabel, dan penentuan lokasi dukungan braket dengan tepat. Kemampuan visualisasi dan simulasi BIM membantu menghindari konflik spasial selama konstruksi dan meningkatkan efisiensi.

4.Optimasi Detail Proses
4.1 Tata Letak Parit Kabel di Substasiun Distribusi
Substasiun adalah struktur satu lantai, dan parit kabel cabang untuk ruang peralatan individu dihilangkan. Antara fondasi di ruang regulator tegangan, ruang reaktor, dan ruang grounding resistor kecil dan ruang tekanan tinggi/kontrol, pipa baja pra-tertanam digunakan, diperpanjang ke parit kabel ruang tekanan tinggi hingga ketinggian dukungan kabel level kedua dari bawah. Untuk memfasilitasi tarikan kabel, pipa pra-tertanam antara parit utilitas outdoor dan parit kabel ruang tekanan tinggi dioptimalkan menjadi bentuk parit, dengan pelat tembus dinding dipasang di persimpangan dinding.

4.2 Pemasangan Busbar di Ruang Regulator Tegangan
Braket penyangga terminal kabel horizontal lapisan tunggal asli di ruang regulator tegangan telah dioptimalkan dengan menambahkan bracing baja sudut di bawah braket horizontal untuk meningkatkan stabilitas dan mencegah getaran. Kabel memasuki regulator tegangan dari atas, dengan braket dipasang pada ketinggian 2.500 mm. Lapisan perisai dan baju besi terminal kabel tekanan tinggi di-ground secara terpisah.

 Semua penyangga struktural terhubung ke konduktor grounding utama menggunakan batang baja datar atau bulat. Busbar tembaga menghubungkan terminasi kabel ke terminal regulator tegangan, dilindungi oleh selubung heat-shrink yang bersilangan dan diberi tanda warna fase. Untuk pemantauan operasional, dipasang penghalang jaring stainless steel berbentuk L dengan pintu perawatan stainless steel (dilengkapi dengan kunci elektromagnetik yang hanya membuka saat sakelar tegangan tinggi terbuka). Penghalang dan pintu diposisikan untuk memastikan keselamatan personel dan menjaga jarak bebas bagian hidup yang diperlukan.

4.3 Pemasangan Penyangga Kabel
Simulasi pemasangan kabel prapenentuan berbasis BIM memungkinkan rute yang dipisahkan: sisi sumber daya 1, sisi sumber daya 2, sisi melalui feeder primer, dan sisi melalui feeder komprehensif diletakkan di sisi-sisi parit yang berbeda, mencegah kerusakan pada satu saluran listrik akibat gangguan pada saluran lain. Jari-jari lentur kabel dihormati, dan posisi tepat setiap kabel pada penyangga menentukan jenis dan lokasi penyangga optimal.

 Deteksi tabrakan BIM menyesuaikan ketinggian penyangga untuk menghindari persimpangan kabel. Semua rung horisontal penyangga diselaraskan pada bidang yang sama, dengan penyimpangan pusat ≤5 mm. Penyangga dipasang pada pelat baja yang telah tertanam di dinding parit, dengan dasar penyangga ≥150 mm di atas lantai parit. Dalam parit utilitas terintegrasi, penyangga kabel digrounding menggunakan baja datar 40 mm × 4 mm, dengan dua kabel grounding terhubung ke sistem grounding terintegrasi.

4.4 Konstruksi Pemasangan Kabel

• Prinsip Penataan Kabel: Kabel dengan tingkat tegangan yang berbeda harus ditata dari atas ke bawah dalam urutan kabel daya tegangan tinggi, kabel kontrol, dan kabel sinyal. Kabel dengan klasifikasi yang berbeda atau dua rangkaian beban primer tidak boleh ditempatkan pada level penyangga yang sama.

• Pemurnian Desain: Berdasarkan gambar, teknik pemasangan kabel memungkinkan pemurnian desain yang lebih mendalam, memungkinkan rencana konstruksi yang lengkap dan sistematis yang memastikan integrasi alur kerja yang lancar dan meningkatkan kontrol keselamatan dan kualitas.

• Perhitungan Gaya Tarik: Mesin tarik dipasang di titik akhir, dengan pemberi makan kabel ditempatkan sekitar setiap 1 m. Berdasarkan pengalaman, tambahan 10 cm ditambahkan pada belokan untuk perhitungan gaya tarik.

• Pemeriksaan Lapangan: Sebelum pemasangan, periksa kondisi pemasangan peralatan. Pastikan gaya tarik tetap di bawah kekuatan tarik yang diperbolehkan kabel. Lakukan pemeriksaan keselamatan pada mesin pemasangan kabel dan survei lapangan untuk mengonfirmasi penempatan gulungan kabel; sesuaikan segera jika standar tidak terpenuhi.

• Pelaksanaan Pemasangan Kabel: Sebelum pemasangan, siapkan label dan penomoran berdasarkan gambar oleh teknisi yang berkualifikasi. Pengawasan on-site memastikan rute kabel dan penggunaan model yang benar. Selama pemasangan mekanis, kabel tidak boleh menunjukkan penyempitan armor, putaran, atau kerusakan selubung. Gunakan derek untuk menempatkan gulungan kabel, didukung oleh stand pembayaran khusus untuk memungkinkan pembukaan ujung atas dan mencegah gesekan tanah. Pasang pegangan penarik kabel pada terminasi sebelum tarik. Teknisi yang berkualifikasi harus mengawasi operasi peralatan dan penempatan mesin pemberi makan: mesin tarik utama di titik akhir, pemberi makan berjarak 80–100 m, dan sheave radius besar di belokan.

• Pengefektifan Kabel: Setelah pemasangan, efektifkan kabel di titik awal/akhir dan kedua sisi belokan, dengan interval pengefektifan 5–10 m. Terapkan prinsip ikatan "pasang satu, ikat satu" dan kembali amankan kabel dari titik awal ke belakang. Untuk kabel di tray, gantung tag identifikasi di kedua sisi, belokan, dan persimpangan; pada bagian lurus, tag setiap 20 m. Tag harus seragam menampilkan nomor kabel, spesifikasi, titik awal/akhir, dan tegangan.

• Pemeriksaan Rangkaian Kabel: Setelah pemasangan, periksa seluruh rangkaian kabel, komponen terkait, dan fasilitas. Verifikasi akurasi tag, periksa instalasi yang hilang/salah, dan konfirmasi kepatuhan kualitas. Untuk memastikan operasi yang aman:

• Pasang partisi antara kabel AC/DC atau rangkaian dengan tegangan yang berbeda saat tidak berbagi tray;

• Pastikan semua tutup parit ada dan parit bebas hambatan dan air;

• Lakukan tes ketahanan isolasi dan arus bocor sesuai standar;

• Verifikasi penyetaraan terminal dan kompatibilitas grid saat penerimaan.

4.5 Tindakan Tahan Api dan Pembatasan Api
Semua penetrasi antara kompartemen api, entri bangunan, balok lantai, dan bukaan di bawah kabinet HV/LV harus dihentikan api. Bahan penghenti api harus mematuhi standar Indonesia untuk kinerja, metode uji, spesifikasi teknis umum untuk lapisan tahan api kabel, dan persyaratan teknis untuk pembungkus kabel tahan api. Kabel tahan api digunakan di dalam ruangan. Kabel non-tahan api yang masuk ke substation harus dibungkus dengan pita tahan api atau dicat dengan cat tahan api.

5. Konstruksi dan Perawatan Terpadu
Selama konstruksi, unit operasi dan perawatan terlibat secara dini untuk menyelaraskan standar konstruksi dan perawatan, meletakkan dasar untuk HSR berkualitas tinggi, estetis, dan ramah lingkungan. Di satu sisi, koordinasi erat dengan entitas yang menerima selama briefing desain, tinjauan spesifikasi, dan pertemuan hubungan teknis membantu memperbaiki standar proses dan persyaratan kinerja peralatan/bahan berdasarkan pengalaman operasional. Di sisi lain, selama konstruksi—sambil memenuhi persyaratan desain dan kode—proses dioptimalkan dari perspektif keselamatan operasional dan kemudahan perawatan, termasuk peningkatan parit kabel, akses perawatan kabel, kotak junction, grounding, penghalang mesh pelindung, dan penandaan, sehingga meningkatkan keselamatan operasional dan kualitas fisik.

6. Kesimpulan
Secara keseluruhan, teknologi konstruksi untuk sistem tenaga HSR terus berkembang, dengan semakin banyak insinyur yang menerapkan konsep terintegrasi pada proyek HSR. Peningkatan dalam teknologi elektromagnetik, optimasi cepat BIM, dan peningkatan sistem peringatan dini semuanya mendukung pengembangan integrasi "Empat Elektrik" HSR (tenaga, sinyal, telekomunikasi, dan traksi). Makalah ini bertujuan untuk memberikan wawasan yang bermakna bagi kemajuan lebih lanjut dari teknologi-teknologi tersebut.