Penelitian tentang Teknologi Pemasangan Perangkat GIS dalam Pembangunan Gardu Induk 110 kV

Peralatan Gas Insulated Switchgear (GIS) terdiri dari pemutus sirkuit, disconnector, grounding switch, transformator arus, transformator tegangan, pelindung petir, busbar, konektor, dan terminal outlet. Dengan keandalan, keamanan, dan ruang yang relatif kecil, GIS banyak digunakan dalam desain dan konstruksi sub stasiun tegangan tinggi. Di daerah perkotaan dan padat penduduk, GIS menjadi pilihan utama karena strukturnya yang kompak dan kinerja isolasi yang luar biasa.

Namun, sub stasiun kelas 110 kV menghadapi banyak tantangan selama pemasangan peralatan GIS. Tantangan ini mencakup penempatan peralatan yang tepat, koneksi listrik yang rumit, serta komisi dan pengujian sistem. Selain itu, desain teknik sub stasiun juga harus mempertimbangkan ruang untuk operasi dan pemeliharaan peralatan, memastikan bahwa semua komponen listrik beroperasi dengan andal dan dapat ditingkatkan atau dipelihara dengan mudah di masa depan.

Persyaratan Pemasangan Peralatan GIS di Sub Stasiun 110 kV

Keunggulan inti dari peralatan GIS bersertifikat IEC 62271 - 203 terletak pada desainnya yang kompak dan kinerja listrik yang luar biasa, memungkinkannya melakukan transmisi dan distribusi arus tegangan tinggi dalam ruang terbatas. Oleh karena itu, selama pemasangan di sub stasiun 110 kV, pertimbangan yang tepat harus diberikan pada konfigurasi peralatan, tata letak ruang, dan kompatibilitas dengan sistem yang ada.

Pertama, sebelum pemasangan, ukuran lokasi pemasangan yang telah ditentukan harus diukur, dan harus dipastikan bahwa lokasi tersebut dapat memenuhi persyaratan lingkungan untuk operasi peralatan, seperti suhu, kelembaban, dan kinerja gempa. Langkah ini sangat penting, karena kinerja peralatan GIS bersertifikat IEC 62271 - 203 sangat dipengaruhi oleh lingkungan pemasangan.

Kedua, rencana skema pemasangan listrik harus dibuat dengan hati-hati untuk memastikan bahwa semua koneksi listrik dilakukan sesuai dengan spesifikasi produsen dan mematuhi standar keselamatan Jaringan Negara. Ini termasuk desain dan tata letak sistem grounding, rute kabel, dan sistem perlindungan untuk peralatan GIS bersertifikat IEC 62271 - 203. Setiap aspek harus diimplementasikan dengan akurat untuk menghindari risiko keselamatan potensial.

Teknologi Pemasangan Peralatan GIS
Transportasi dan Persiapan Peralatan

Selama transportasi, peralatan GIS—yang terdiri dari kotak logam berat (biasanya beberapa ton) dan komponen listrik yang sensitif—memerlukan kontrol getaran dalam rentang 3–60 Hz dan percepatan ≤0,3g (percepatan gravitasi). Protokol transportasi harus sesuai dengan standar peralatan listrik untuk meminimalkan guncangan pada komponen sensitif dan mengurangi tingkat kegagalan sebelum pemasangan.

Paket harus menggunakan bahan yang tahan getaran dan tahan air. Misalnya, saklar utama harus dibungkus sepenuhnya dengan busa tebal ≥10 cm dan diperkuat dengan cangkang PVC rigid, sesuai dengan spesifikasi produsen. Desikant harus menjaga kelembaban internal ≤40% untuk mencegah masuknya kelembaban.

Kondisi penyimpanan mensyaratkan kontrol suhu antara -10°C hingga 40°C dengan kelembaban relatif ≤70% untuk melindungi bahan logam dan isolasi. Area penyimpanan harus terlindung dari gangguan elektromagnetik, debu, dan agen korosif. Mengingat berat peralatan GIS sering melebihi 25 ton, peralatan pengangkatan harus memiliki kapasitas ≥30 ton dengan stabilitas yang memenuhi persyaratan konstruksi. Kecepatan penanganan tidak boleh melebihi 2 m/menit untuk menghindari kerusakan akibat benturan.

Uji pra-pemasangan di tempat sangat penting, termasuk resistansi isolasi, resistansi grounding, dan pemeriksaan fase. Semua hasil harus sesuai dengan standar untuk memastikan kinerja peralatan memenuhi spesifikasi desain. Persyaratan teknis untuk transportasi dan persiapan dijelaskan dalam Tabel 1. Selain itu, harga pemutus sirkuit 145kV adalah faktor kunci dalam pengadaan dan evaluasi biaya proyek secara keseluruhan.

Penanganan dan Penempatan Peralatan
Saat memindahkan peralatan GIS, beban desain peralatan pengangkatan umumnya lebih dari 25% lebih tinggi dari berat sendiri peralatan untuk memastikan margin keamanan selama proses pemindahan. Misalnya, jika berat modul GIS adalah 20 ton, maka derek yang digunakan harus memiliki kapasitas pengangkatan setidaknya 25 ton. Pada saat yang sama, stabilitas derek harus dievaluasi untuk mencegahnya roboh akibat penyimpangan beban selama operasi. Selama proses transportasi aktual peralatan GIS, kecepatan transportasi tidak boleh melebihi 2 m/menit. Ini dapat mengurangi getaran dan kerusakan potensial peralatan akibat kecepatan berlebih. Sebelum setiap pemindahan, perlu diperiksa apakah ada ruang yang cukup dan permukaan dukungan yang stabil di jalur untuk menghindari peralatan miring atau jatuh akibat operasi di tanah yang tidak rata. Dalam proses penempatan, akurasi adalah faktor krusial. Penyimpangan posisi pemasangan peralatan GIS harus dikendalikan dalam ±5mm untuk memastikan koneksi antar peralatan yang benar dan integritas sistem. Realisasi presisi ini biasanya dibantu oleh jarak laser presisi tinggi dan level elektronik untuk penempatan. Persiapan di titik pemasangan termasuk pengukuran ketinggatan tanah, dengan standar tidak lebih dari 3mm perbedaan ketinggian per meter persegi. Persyaratan lingkungan untuk pemasangan peralatan GIS adalah jumlah partikel dengan diameter lebih dari 0,5 μm di udara area pemasangan tidak boleh melebihi 352.000 per meter kubik. Oleh karena itu, biasanya dibuat lingkungan ruang bersih sementara di lokasi pemasangan, dan filter partikel udara efisiensi tinggi (HEPA) digunakan untuk menjaga kualitas udara dan mencegah debu dan partikel masuk ke peralatan selama proses pemasangan. Persyaratan teknis untuk penanganan dan penempatan peralatan ditunjukkan dalam Tabel 2.

Perakitan Komponen

Sambungan komponen harus memiliki kinerja penyegelan yang sangat tinggi untuk mencegah kebocoran gas. Untuk peralatan GIS, laju kebocoran gas SF₆ tahunan tidak boleh melebihi 0,5%. Indikator ini langsung terkait dengan kekuatan isolasi dan kemampuan tahan busur peralatan. Untuk memenuhi persyaratan ini, bahan gasket yang digunakan dalam proses perakitan harus memiliki sifat tahan suhu dan tekanan yang luar biasa. Selain itu, pengaturan kompresi gasket harus 35% - 50% untuk memastikan efektivitas penyegelan jangka panjang.

Selama operasi perakitan komponen, semua titik sambungan harus dikencangkan dengan kunci pas gaya putar sesuai dengan gaya putar yang ditentukan oleh produsen. Misalnya, untuk baut penghubung yang utama membawa arus, gaya putar harus 100 - 120 N·m untuk memastikan stabilitas dan keandalan sambungan listrik.

Koneksi Listrik

Tugas utama koneksi listrik adalah memastikan bahwa semua komponen konduktif dan titik sambungan menunjukkan konduktivitas listrik dan stabilitas mekanis yang cukup. Selama proses sambungan, gaya putar di semua titik sambungan listrik harus sesuai dengan persyaratan yang ditentukan oleh produsen untuk menjamin sambungan yang kuat dan stabil jangka panjang. Semua baut dan permukaan kontak harus melalui pembersihan dan pre-treatment yang tepat, biasanya melibatkan penghapusan lapisan oksida dan aplikasi pelumas konduktif untuk mengurangi resistansi kontak.

Pengukuran resistansi kontak adalah langkah penting dalam kontrol kualitas koneksi listrik. Resistansi kontak di titik sambungan tidak boleh melebihi tingkat mikro-ohm, dengan nilai spesifik ditentukan berdasarkan jenis dan ukuran sambungan [5]. Untuk memenuhi standar ini, setiap titik sambungan harus diuji menggunakan alat pengukur resistansi presisi untuk memastikan bahwa semua sambungan berada dalam rentang resistansi yang ditentukan.

Dalam lingkungan tegangan tinggi, isolasi listrik juga merupakan aspek vital dari koneksi listrik. Setiap titik sambungan dan komponen isolasi harus dapat menahan setidaknya 1,5 kali tegangan operasi normal. Untuk peralatan GIS 110 kV, ini berarti menahan setidaknya 165 kV. Perlakuan tahan air dan tahan lembab untuk semua koneksi listrik sangat penting, terutama untuk fasilitas sub stasiun yang beroperasi di luar ruangan atau lingkungan lembab. Sambungan dan perangkat terminal harus menggunakan teknologi penyegelan yang memenuhi peringkat perlindungan IP65 atau lebih tinggi untuk mencegah masuknya kelembaban dan kontaminan ke dalam sistem listrik. Persyaratan teknis kunci untuk koneksi listrik ditunjukkan dalam Tabel 3.

Uji Komisi

Uji komisi umumnya dimulai dengan uji tingkat unit dan secara bertahap berlanjut ke uji sistem keseluruhan. Dalam uji resistansi isolasi, tujuannya adalah memastikan bahwa semua bahan isolasi listrik tetap dalam kondisi baik dan bebas dari kerusakan potensial yang terjadi selama proses pemasangan. Untuk menilai kekuatan isolasi peralatan GIS, uji daya tahan tegangan diperlukan. Untuk peralatan GIS 110 kV, tegangan uji AC yang diterapkan dalam uji daya tahan tegangan setidaknya 230 kV, dengan durasi 1 menit, untuk memeriksa kinerja sistem dalam kondisi tegangan tinggi.

Uji pelepasan parsial (PD) sangat penting untuk mengevaluasi keamanan peralatan GIS. Pelepasan parsial adalah tanda awal degradasi bahan isolasi. Oleh karena itu, pemantauan dan pengendalian aktivitas PD sangat penting untuk mencegah kegagalan peralatan. Jumlah pelepasan yang tercatat selama uji tidak boleh melebihi 5 pC. Uji PD dilakukan menggunakan perangkat deteksi emisi akustik pada frekuensi tertentu untuk memastikan bahwa semua aktivitas pelepasan yang terdeteksi diidentifikasi dan dievaluasi dengan tepat.

Uji operasi mekanis pemutus sirkuit juga merupakan bagian dari uji komisi. Ini melibatkan operasi buka-tutup berulang-ulang pemutus sirkuit. Biasanya, setidaknya 50 operasi mekanis tanpa kegagalan diperlukan untuk memverifikasi keandalan operasionalnya. Waktu setiap operasi dicatat dan dibandingkan dengan waktu operasi standar yang disediakan oleh produsen, yang biasanya antara 30 - 50 ms. Uji sinkronisasi sistem juga tidak terpisahkan. Uji ini digunakan untuk memverifikasi kinerja sinkron komponen seperti pemutus sirkuit dan disconnector selama operasi sebenarnya. Kesalahan sinkronisasi harus dikendalikan dalam ±10 ms untuk memastikan bahwa semua operasi diselesaikan dengan lancar dalam jendela waktu yang diperlukan oleh jaringan listrik.

Akhirnya, uji fungsi sistem keseluruhan dilakukan, termasuk inspeksi sistem perlindungan dan kontrol. Langkah ini memastikan bahwa semua relai perlindungan, modul kontrol, dan perangkat komunikasi dapat merespons dengan benar terhadap kondisi kerusakan dan operasi yang ditetapkan. Berbagai skenario kerusakan disimulasikan selama uji untuk memverifikasi waktu respons dan akurasi tindakan sistem. Waktu reaksi untuk semua tindakan umumnya diperlukan dalam 100 ms.

Kesimpulan

Penerapan peralatan GIS di sub stasiun 110 kV tidak hanya mengoptimalkan proses pemasangan yang ada dan meningkatkan kinerja sistem keseluruhan, tetapi juga memberikan dukungan kuat bagi kemajuan teknologi di industri tenaga listrik. Dengan mendalami teknik pemasangan peralatan GIS, bahan referensi berharga dapat disediakan untuk para desainer. Ini memungkinkan mereka membuat keputusan yang lebih ilmiah dan efektif ketika menghadapi tantangan teknik yang kompleks, sehingga meningkatkan tingkat keberhasilan proyek sub stasiun.