5 Kontrol Proses Kritis Teratas untuk Pemasangan & Komisioining GIS
Makalah ini secara singkat menguraikan keunggulan dan karakteristik teknis peralatan GIS (Gas-Insulated Switchgear), serta menjelaskan beberapa titik kontrol kualitas kritis dan tindakan kontrol proses selama pemasangan di tempat. Makalah ini menekankan bahwa uji tegangan tahanan di tempat hanya dapat sebagian mencerminkan kualitas keseluruhan dan kerajinan pemasangan peralatan GIS. Hanya dengan memperkuat kontrol kualitas komprehensif sepanjang seluruh proses pemasangan—terutama di area-area kunci seperti lingkungan pemasangan, penanganan adsorben, pengolahan ruang gas, dan pengujian resistansi loop—dapat memastikan pengoperasian GIS yang aman dan lancar.
Dengan perkembangan sistem tenaga listrik, persyaratan yang lebih tinggi diberlakukan terhadap kinerja mekanik dan elektrik peralatan utama gardu induk. Akibatnya, peralatan listrik yang lebih canggih semakin banyak digunakan di gardu induk. Di antaranya, Gas-Insulated Metal-Enclosed Switchgear (GIS) mendapatkan aplikasi yang lebih luas karena berbagai keunggulannya. Oleh karena itu, pemasangan dan pengoperasian GIS di tempat menjadi aspek sentral dalam konstruksi gardu induk.
1. Karakteristik Teknis Peralatan GIS
Struktur padat dengan jejak kecil
Keandalan operasional tinggi dan kinerja keamanan yang luar biasa
Menghilangkan pengaruh eksternal yang merugikan
Periode pemasangan yang singkat
Pemeliharaan mudah dan interval pemeriksaan yang panjang
2. Titik Kontrol Proses Kunci dan Tindakan Kontrol dalam Pemasangan GIS
Karena integrasi tinggi dan desain padat dari peralatan GIS, setiap kelalaian selama pemasangan di tempat dapat meninggalkan risiko tersembunyi yang dapat menyebabkan kegagalan peralatan atau bahkan kecelakaan jaringan. Berdasarkan pengalaman dari beberapa pemasangan substation GIS, kontrol ketat terhadap aspek-aspek kunci berikut sangat penting selama pemasangan dan pengoperasian.
2.1 Kontrol Lingkungan Pemasangan
Gas SF₆ sangat sensitif terhadap kelembaban dan kotoran, sehingga lingkungan pemasangan di tempat harus dikontrol dengan ketat. Karena ruang gas harus dibuka selama pemasangan, pekerjaan hanya boleh dilakukan dalam cuaca kering dan cerah dengan kelembaban udara di bawah 80%. Setelah sebuah ruang dibuka, proses vakum harus berlanjut tanpa henti untuk meminimalkan waktu paparan. Untuk pemasangan di luar ruangan, kecepatan angin tidak boleh melebihi skala Beaufort 3. Jika perlu, langkah-langkah pelindung lokal harus diimplementasikan di sekitar area ruang yang terbuka, dan pembentukan debu dalam zona aman harus dikontrol dengan ketat. Area pemasangan harus tetap bersih dan rapi.
Personil tidak boleh mengenakan pakaian atau sarung tangan berbahan serat longgar. Rambut harus sepenuhnya tertutup oleh topi, dan masker wajah harus dipakai. Dalam kondisi suhu tinggi, langkah-langkah pendinginan harus diambil untuk mencegah keringat memasukkan kelembaban ke dalam ruang.
2.2 Penanganan Adsorben di Ruang Gas GIS
Adsorben yang digunakan dalam GIS biasanya adalah zeolit molekul 4A, yang tidak konduktif, memiliki dielektrik rendah, dan bebas dari debu. Ia memiliki kapasitas adsorpsi yang kuat dan dapat menahan suhu tinggi dan paparan busur. Adsorben harus dikeringkan dalam oven pengering vakum pada suhu 200–300°C selama 12 jam. Segera setelah dikeringkan, ia harus diambil dan dipasang ke dalam ruang dalam waktu 15 menit. Ruang dengan adsorben yang telah dipasang harus segera dimulai proses vakumnya untuk meminimalkan paparan ke udara.
Sebelum pemasangan, adsorben harus ditimbang dan dicatat untuk referensi masa depan selama pemeliharaan. Jika berat bertambah lebih dari 25% selama pemeriksaan, ini menunjukkan penyerapan kelembaban yang signifikan dan memerlukan regenerasi. Adsorben dari ruang pemadam busur tidak dapat diregenerasi.
2.3 Pengolahan Vakum Ruang Gas
Pengolahan vakum harus segera dimulai setelah perakitan ruang. Katup check harus dipasang di pipa penghubung, dan seseorang harus mengawasi proses tersebut untuk mencegah aliran balik minyak pompa ke dalam ruang jika terjadi pemadaman listrik. Pompa vakum harus dinyalakan terlebih dahulu untuk memverifikasi operasinya sebelum membuka semua katup pipa. Saat berhenti, katup harus ditutup sebelum mematikan pompa.
Setelah mencapai tekanan absolut internal di bawah 133 Pa, pompa vakum harus terus berjalan selama 30 menit lagi, kemudian dihentikan dan diisolasi. Tekanan absolut (PA) dicatat setelah 30 menit diam. Setelah diam selama 5 jam lagi, tekanan (PB) dibaca kembali. Ruang dianggap kedap jika PB – PA < 67 Pa. Hanya setelah lulus uji kedap inilah gas SF₆ yang berkualitas dapat diisi ke dalam ruang.
Selama pengolahan vakum, hindari kondisi jangka panjang di mana satu sisi insulator disk (insulator berbentuk cawan) berada di bawah tekanan operasional nominal sementara sisi lainnya berada di bawah vakum tinggi, karena hal ini dapat menyebabkan kerusakan mekanis. Jika perlu, kurangi tekanan pada sisi yang dipresurisasi ke bawah 50% dari nilai nominal.
2.4 Pembumian Enklosur
Karena susunan internal GIS yang padat, jarak listrik antara konduktor dan antara konduktor dan enklosur logam sangat kecil. Dalam kasus breakdown internal, arus sesat besar akan mengalir melalui konduktor pembumian ke grid pembumian. Selain itu, karena enklosur GIS terbuat dari bahan logam berbentuk lingkaran tertutup, gangguan sistem asimetris dapat menginduksi tegangan signifikan pada enklosur karena induksi magnet, yang potensial dapat merusak peralatan atau membahayakan personil.
Oleh karena itu, kerajinan pembumian harus memenuhi standar tinggi. Gardu induk yang menggunakan GIS disarankan untuk menggunakan grid pembumian tembaga untuk meminimalkan total resistansi pembumian. Semua koneksi antara enklosur dan grid pembumian juga harus menggunakan bahan tembaga. Karena adanya insulator disk dan segel karet antara ruang gas, batang tembaga penghubung harus dipasang antara enklosur. Luas penampang batang penghubung ini harus sesuai dengan grid pembumian utama.
GIS menggunakan skema pembumian multi-titik. Jumlah dan lokasi titik pembumian harus mengikuti spesifikasi produsen dan desain.
2.5 Pengujian Resistansi Sirkuit Utama
Pengujian resistansi sirkuit utama sangat penting dalam pemasangan GIS. Ini tidak hanya memverifikasi integritas koneksi kontak antara modul-modul, tetapi juga mengkonfirmasi urutan fase yang benar dari busbar utama. Untuk peralatan switchgear tertutup penuh, fasing yang benar dan koneksi yang andal sangat krusial. Dalam praktiknya, telah terjadi revisi karena fasing yang salah atau koneksi konduktor yang tidak tepat.
Produsen biasanya memberikan nilai resistansi kontak standar untuk koneksi internal. Resistansi loop harus diuji bagian demi bagian selama perakitan, memungkinkan deteksi dan koreksi awal kontak yang buruk. Nilai resistansi yang diukur untuk setiap bagian tidak boleh melebihi jumlah nilai yang ditentukan produsen untuk semua koneksi dalam bagian tersebut.
Setelah perakitan lengkap, uji resistansi loop lengkap harus dilakukan, dan hasilnya tidak boleh melebihi nilai kalkulasi teoretis.
Catatan Khusus: Pengujian resistansi loop tidak boleh dilakukan pada ruang yang sedang menjalani proses vakum. Di bawah tekanan sub-atmosfer, kekuatan dielektrik di dalam ruang sangat rendah. Bahkan beberapa puluh volt dapat menyebabkan discharge permukaan pada insulator disk, meninggalkan jejak discharge yang menjadi titik isolasi lemah dan sumber potensial kegagalan selama operasi. Oleh karena itu, pemeriksaan hati-hati harus dilakukan sebelum setiap pengukuran resistansi untuk menghindari pengujian pada ruang yang telah dikosongkan.
2.6 Uji Tegangan Tahanan
Sifat isolasi yang luar biasa dari gas SF₆ memungkinkan GIS mencapai desain yang padat. GIS menggunakan enklosur aluminium alloy yang dipembumikan, dan pada tekanan operasional, celah antara konduktor internal atau antara konduktor dan enklosur yang dipembumikan sangat kecil. Karena pra-perakitan pabrik yang tinggi, komponen-komponen kritis dikirim sudah dipasang. Namun, pergeseran komponen selama transportasi atau introduksi kotoran kecil selama pemasangan di tempat dapat mengdistorsi distribusi medan listrik internal. Berbeda dengan peralatan isolasi porselen, bahkan duri kecil atau partikel dalam interrupter GIS dapat menyebabkan discharge abnormal atau breakdown.
Oleh karena itu, uji tegangan tahanan di tempat berfungsi sebagai pertahanan akhir untuk memverifikasi kinerja GIS dan kualitas pemasangan.
Menurut regulasi uji penerimaan, tegangan uji di tempat adalah 80% dari tegangan uji pabrik. Misalnya, untuk GIS 110 kV, tegangan uji tahanan sirkuit utama adalah 80% dari tegangan uji pabrik: 230 kV × 80% = 184 kV, diterapkan selama 1 menit. Uji harus dilakukan setidaknya 24 jam setelah pengisian gas lengkap. Arrester petir dan transformator tegangan tidak boleh termasuk dalam uji. Kabel keluaran tegangan tinggi harus diuji bersama setelah terhubung ke GIS. Sebelum uji, resistansi isolasi harus diukur dan dikonfirmasi memuaskan.
Prosedur Uji: Tingkatkan tegangan dengan laju 3 kV/s hingga tegangan operasional nominal (63.5 kV), tahan selama 1–3 menit untuk mengamati status peralatan, kemudian naikkan ke 184 kV dan tahan selama 1 menit. Ulangi prosedur ini untuk setiap fase.
GIS yang lulus uji tegangan tahanan dapat dioperasikan. Namun, uji ini tidak dapat mendeteksi semua cacat potensial. Dalam layanan, GIS harus menahan tidak hanya tegangan frekuensi daya, tetapi juga overvoltage petir dan switching. Kekuatan medan breakdown gas SF₆ bervariasi dengan jenis tegangan. Untuk sistem elektroda silinder koaksial, tegangan 50% breakdown SF₆ dapat dinyatakan secara empiris sebagai:
U₅₀ = (AP + B)μd
Di mana:
P — Tekanan ruang
d — Jarak listrik (mm)
μ — Faktor pemanfaatan medan listrik
A, B — Konstanta yang bergantung pada bentuk gelombang tegangan
Oleh karena itu, tegangan breakdown bervariasi dengan jenis tegangan dan polaritas. Cacat internal yang berbeda menunjukkan sensitivitas yang berbeda terhadap berbagai bentuk gelombang tegangan. Tegangan AC frekuensi daya sensitif terhadap breakdown isolasi yang disebabkan oleh kelembaban, kotoran, atau partikel logam dalam SF₆, tetapi kurang sensitif terhadap goresan permukaan atau kondisi permukaan konduktor yang buruk.
Oleh karena itu, uji tegangan tahanan frekuensi daya tidak dapat mendeteksi semua cacat internal. Mengoptimalkan kontrol proses selama pemasangan dan meningkatkan kualitas pemasangan secara keseluruhan tetap menjadi langkah paling penting untuk memastikan operasi GIS yang aman.
3. Kesimpulan
Makalah ini menganalisis titik kontrol proses dan kualitas kunci dalam pemasangan dan pengoperasian GIS di tempat. Makalah ini menunjukkan bahwa uji tegangan tahanan di tempat hanya dapat sebagian mencerminkan kualitas keseluruhan dan kerajinan pemasangan GIS. Lebih penting lagi, makalah ini menyoroti bahwa hanya melalui kontrol ketat setiap proses pemasangan—memastikan kepatuhan penuh terhadap prosedur dan instruksi kerja—peralatan GIS dapat dioperasikan dengan aman dan andal sejak awal.
Diharapkan ringkasan ini dapat menjadi rujukan yang bermanfaat bagi rekan-rekan di industri konstruksi tenaga listrik.
