Apa itu Cubicle Medium Voltage (MV Switchgear) ?

Pada Gardu Jaringan Distribusi Tegangan Menengah (Distribution Medium Voltage ) yang terinstalasi didalam ruangan khusus terdapat instrument atau peralatan listrik berperan sebagai pembagi, pemutus, penghubung ke kontrol dan untuk proteksi sistem penyaluran tenaga listrik tegangan menengah sering disebut Cubicle Medium Voltage. 

Schneider Cubicle SM6-24

Berdasarkan IEC 298 : 1990 dispesifikasikan sebagai perlengkapan hubung bagi dan kontrol berselungkup logam rakitan pabrik untuk arus bolak-balik dengan tegangan pengenal diatas 1 kV sampai dengan dan termasuk 35 kV, untuk instalasi dalam dan luar , dan frekuensi sampai 50 Hz. 

Dalam Jaringan Tegangan Menengah (JTM), Cubicle diperlukan agar lebih mudah Dalam pemantauan atau pemeliharaan sehingga peralatan listrik lebih awet. sampai sekarang Cubicle pun mengalami penurunan kualitas pelayanan sehingga pada saat ini komponen kubikel terus dikembangkan. Panel kubikel sangat berperan penting untuk menjaga kestabilan dalam penyaluran listrik dari sistem distribusi agar sampai ke konsumen, dengan menjaga agar tidak terjadinya suatu gangguan, mutu dan keselamatan. 

Cubicle dibedakan menjadi beberapa tipe spesifikasi yang sesuai dengan fungsinya yaitu :

• Cubicle PMS sebagai pemisah.
• Cubicle PMT/ CB sebagai pemutus Tegangan.
• Cubicle LBS (Load Break Switch).
• Cubicle CB Out Metering.
• Cubicle TP (Transformer Protection).
• Cubicle PT (Potential Tranformer).
• Cubicle B1 (Terminal Out Going).

JENIS & FUNGSI CUBICLE

BAGIAN DARI CUBICLE / SWITCHGEAR

Compatement

Merupakan rumah dari terminal penghubung, LBS, PMT, PMS, Fuse, Trafo ukur, CT, PT  peralatan  mekanis  dan  instalasi  tegangan  rendah, sehingga tidak membahayakan operator terhadap adanya sentuhan langsung ke bagian - bagian yang bertegangan.

Berupa lemari / kotak terbuat pelat baja, terbagi menjadi 2 (dua) bagian, bagian atas  untuk  busbar  dan  bagian  bawah  untuk  penyambungan  dengan  terminasi kabel.

Komponen bagian  bawah, pada bagian  depan berupa pintu yang  dapat dibuka tetapi  bisa  dilakukan  apabila  tegangan  sudah  dibebaskan  dan  terminasi  kabel sudah ditanahkan.

Rel / Busbar 20 kV Bollard Isolator

Sebagai rel penghubung antara kubikel yang satu dengan lainnya, posisi rel umumnya terletak pada bagian atas kubikel, pada kubikel type RMU (Ring Main Unit) rel 20 KV terdapat dalam tabung SF 6 vacum bentuk rel ada yang bulat ada yang pipih. 

Busbar harus dari bahan tembaga atau aluminium. Busbar aluinium harus dilapisi timah pada titik sambungan busbar.  Busbar dapat dilapis karet silikon atau bahan EPDM (heat shrink insulation material) untuk  memenuhi  ketahanan  tingkat  isolasinya.  Bahan  pelapis tersebut yang dipakai tidak bisa terbakar dan bila dari bahan yang dapat terbakar tetapi api dapat cepat mati dengan sendirinya (selfextinguishing). Isolator tonggak dapat dibuat dari bahan porselin atau isolasi lain yang tidak mudah terbakar. Isolator porselin berdasarkan rekomendasi IEC 168. Jarak rambat tidak boleh kurang dari 320 mm. Isolator sintetis harus bebas dari  cacat  permukaan  seperti  rongga-rongga  (fold  blow  holes)  dan sebagainya, yang dapat mengganggu operasi isolator selanjutnya (sesuai rekomendasi IEC 660).

Disconecting Switch, Land Separator (Pemisah Tanah) & Mechanical Cubicle

Disconecting Switch - Sebagai pemutus / penghubung aliran listrik kontak pemutus terdiri dari dua bagian yaitu  kontak  gerak  (moving  contact)  dan  kontak  tetap  (fixed  contact)  sebagai peredam busur api pada kubikel jenis LBS atau PMT digunakan media minyak, gas SF6, vacum atau dengan hembusan udara, selain itu memperkecil terjadinya busur api dilakukan dengan pembukaan dan penutupan kontak pemutus secara cepat secara mekanis.

Land Separator - Untuk mengamankan kubikel pada saat tidak bertegangan dengan menghubungkan terminal kabel ketanah (grounding), sehingga bila ada personil yang bekerja pada kubikel tersebut terhindar terhadap adanya kesalahan operasi yang menyebabkan kabel terisi tegangan.

PMS tanah ini biasanya mempunyai sistem interlock dengan pintu kubikel dan mekanik LBS pintu tidak bisa dibuka jika PMS tanah belum masuk, LBS tidak bisa masuk sebelum PMS tanah dibuka.

Posisi buka atau tutup ke tiga pisau sakelar pembumian harus dapat diperiksa melalui lubang  pengamatan terdapat pada PHB. Sebagai alternatif pisau-pisau sakelar pembumian dapat dipasang indikator untuk menentukan posisi buka atau tutup. Indikator tersebut harus sesuai dengan posisi sebenarnya dari pisau-pisau sakelar pembumian tersebut.

Saklar pembumian dan penghubung singkat harus mempunyai kapasitas penyambungan 31,5 kA (puncak), nilai ini dapat dikurangi sehingga 2,5 kA jika rangkaian diamankan dengan pengaman beban jenis HRC. Sakelar pembumian umumnya memeiliki kapasitas penyambungan 5,8 kA. Sakelar pembumian harus dioperasikan manual secara terpisah.

Mekanik Kubikel - Berfungsi untuk menggerakkan dan merubah posisi membuka / menutup kontak LBS  PMT  dan  PMS  maupun  pemisah  hubung  tanah  dibuat  sedemikian  rupa, sehingga  pada  waktu  membuka  dan  menutup  kontak  pemutus  berlangsung dengan cepat

Earthing Circuit

Semua bagian logam PHB yang bukan merupakan bagian sirkuit utama atau sirkuit bantu dan yang dapat bermuatan sehingga membahayakan harus dihubungkan ke penghantar pembumian. Penghantar tersebut terbuat dari tembaga dan mampu mengalirkan arus sebesar 12,5 kA selama 1 detik tanpa menjadi rusak. Kepadatan arus di sirkuit pembumian tidak boleh melampaui 200 A/mm dengan

luas penampang penghantar tidak kurang dari 30 mm2.

 

Pada setiap ujung penghantar disambung dengan instalasi sistem pembumian pembumian melalui  baut berukuran M12. Penghantar pembumian ditempatkan sedemikian sehingga tidak merintangi tangan untuk mencapai terminal kabel. Selungkup kompartemen sekurang-kurangnya harus terselubung di satu titik dengan penghantar bumi. Kontinuitas pembumian antara badan kompartemen dan sekat atau tutup diyakinkan melalui pemasangan baut dan mur atau cara lain yang dapat diandalkan.

Kontinuitas pembumian antara bagian bergerak yang berengsel dengan luas penampang tidak kurang dari 30 mm2 suatu penguat ditambahkan pada pita tersebut untuk melindungi anyaman pita terhadap tegangan mekanis yang tidak semestinya.

Bagian sakelar pembumian harus terhubung ke penghantar utama pembumian melalui penghantar tembaga yang kaku dan fleksibel dengan luas penampangnya tidak kurang dari 30 mm2

  .

Setiap kubikel yang dilengkapi sakelar pembumian harus dipasang terminal tembaga untuk pembumian yang dihubungkan ke penghantar pembumian dengan penjepit pembumian sementara.

Terminal Penghubung

Untuk  menghubungkan  bagian-bagian  kubikel  yang  bertegangan  satu  dengan

yang lainnya, ada beberapa terminal antara lain :

• Terminal busbar, tempat dudukan busbar.
• Terminal kabel, tempat menghubungkan kabel incoming dan outgoing.
• Terminal PT, tempat menyambung transformator tegangan untuk pengukuran.
• Terminal CT, tempat menyambungkan transformator arus untuk pengukuran.

Fuse

Pada kubikel terdapat suatu sekering tegangan menengah yang sering disebut sebagai solefuse. Nilai tegangannya bisa mencapai 34 kV,dan mampu bekerja pada arus 31.5 kA. Solefuse ini digunakan untuk melindungi trafo tegangan dari gangguan.

Lampu Indikator

Untuk menandai adanya tegangan (20 kV) pada sisi kabel, baik berasal dari sisi lain kabel  tersebut  atau  berasal  dari  busbar  sebagai  akibat alat hubung dimasukkan, lampu indikator menyala  dikarenakan  adanya  arus  kapasitip  yang dihasilkan oleh kapasitor pembagi tegangan.

Kubikel  jenis  PMT  lampu  indikator  digunakan  nuntuk  menandai  posisi  alat hubungnya

dengan dua warna yang berbeda untuk posisi masuk atau keluar. Sumber listrik untuk lampu indikator berasal dari sumber arus searah (DC) yang dihubungkan dengan kontak bantu untuk bekerja bersamaan dengan  kerja  poros penggerak alat-hubung utama.

Indikator  Hubung  Singkat  Dan  Indikator  Gangguan  Ke  Bumi

1. Perlengkapan ini harus dipasang pada setiap penyulang  keluar dan terdiri dari :

• Transformator arus jenis resin yang dipasang melingkari kabel.
• Satu  kotak  untuk  rele,  batere  yang  dapat  dimuati  kembali (rechargeable)  dan  alat  pemberi  muatan  (changer)  yang  dipasang pada dinding di dalam gardu.
• Catu daya sebesar 200 V 50 Hz.

2. Satu  indikator  luminious  yang  tahan  cuaca  yang  dapat  ditempatkan  di bagian luar bangunan pada dinding.

3. Spesifikasi indikator  hubung singkat dan indikator gangguan ke bumi.

• Current sensing 3 core type CT or 3 single core
• Fault current threshold : 40, 80, 160 A
• Resetting automatic with LV supply restoration
• Accuracy : +/- 10 % 

Vacum Circuit Breaker

Pada dasarnya kerja dari CB ini sama dengan jenis lainnya hanya ruang kontak Diana terjadi busur api merupakan ruang hampa udara yang tinggi sehingga peralatan dari CB jenis ini dilengkapi dengan seal penyekat udara untuk mencegah kebocoran.

Operating safety

Tekanan berlebih yang tidak disengaja dihilangkan dengan pembukaan membran pengaman.

Pemutus sirkuit SF1 terdiri dari tiga kutub terpisah yang dipasang pada struktur yang mendukung mekanisme operasi. Setiap unit tiang menampung elemen aktif dalam selungkup isolasi yang diisi dengan gas hingga tekanan relatif 1,5 bar (0,15 mPa) untuk 630 A hingga 20 kA dan 2 bar (0,2 mPa) untuk 1250 A dan 630 A/25 ka. Ini memenuhi persyaratan "sistem tekanan tertutup" dan selalu menjaga kekencangan segel diperiksa di pabrik.

Current Transformer (CT)

Fungsi dari Current Transformer atau trafo arus adalah:

1. Mengkonversi besaran arus pada sistem tenaga listrik dari besaran primer menjadi besaran sekunder untuk keperluan pengukuran sistem metering dan proteksi.
2. Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer, sebagai pengamanan terhadap manusia atau operator yang melakukan pengukuran.
3. Standarisasi besaran sekunder, untuk arus nominal 1 Amp dan 5 Amp.

Secara fungsi Current Transformer dibedakan menjadi dua yaitu:

Pengukuran arus trafo

• Pengukuran arus trafo untuk metering memiliki ketelitian tinggi pada daerah kerja (daerah pengenalnya) 5% – 120% arus nominalnya tergantung dari kelasnya dan tingkat kejenuhan yang relatif rendah dibandingkan arus trafo untuk proteksi.
• Penggunaan trafo arus pengukuran untuk Amperemeter, Watt-meter, VARh-meter, dan cos.

Trafo arus proteksi

• Trafo arus untuk proteksi, memiliki ketelitian tinggi pada saat terjadi gangguan dimana arus yang mengalir beberapa kali dari arus pengenalnya dan tingkat kejenuhan cukup tinggi.
• Penggunaan trafo arus proteksi untuk relai arus lebih (OCR dan GFR), relai beban lebih, relai diferensial, relai daya dan relai jarak.
• Perbedaan mendasar trafo arus pengukuran dan proteksi adalah pada titik saturasinya
• Arus trafo untuk pengukuran dirancang agar lebih cepat jenuh dibandingkan arus trafo proteksi sehingga konstruksinya mempunyai luas penampang inti yang lebih kecil.

Voltage Transformator

Transformator Tegangan berfungsi mentransformasikan dari tegangan tinggi ke tegangan rendah guna pengukuran atau proteksi dan sebagai isolasi antara sisi tegangan yang diukur atau proteksi dengan alat ukur atau proteksinya.

Pemanas (Heater)

Untuk memanaskan ruang terminal kabel agar kelembabannya terjaga. keadaan ini diharapkan  dapat  mengurangi efek  corona  pada  terminal  kubikel  tersebut, besarnya tegangan heater 220 V sumber tegangan berasal dari trafo distribusi.

Handle Kubikel

Untuk  menggerakkan  mekanik  kubikel,  yaitu  membuka  atau  menutup  posisi kontak hubung  : PMT, PMS,  LBS,  pemisah  tanah  (grounding)  atau  pengisian pegas  untuk  energi  membuka  /  menutup  kontak  hubung,  pada  satu  kubikel, jumlah handle yang tersedia bisa satu macam atau lebih.

Sistem Interlock 

Sistem interlock harus dilengkapi untuk mencegah kemungkinan kesalahan atau kelainan operasi dari peralatan  dan untuk menjamin keamanan operasi.

Gawai interlock harus dari jenis mekanis dengan standar pembuatan yang paling tinggi, tak dapat diganggu gugat dan mempunyai kekuatan mekanis lebih tinggi dari kontrol mekanisnya.

Pada kubikel jenis PMT yang dilengkapi dengan motor listrik sebagai penggerak alat hubung dan dikontrol dengan sistem kontrol listrik arus searah, maka sistem interlockpun juga  diberlakukan  pada  sistem  kontrol listriknya.  Yaitu  bila  posisi komponen kubikel belum pada  posisi  siap  dioperasikan,  maka  sistem  kontrol tidak dapat dioperasikan.

Tata Letak dan Komposisi Cubicle pada Power Distribution

Cubicle atau Switchgear diletakkan  di atas manhole pada gardu distribusi yang berupa bangunan tembok atau beton maupun yang berbentuk Kios. Pada Gardu bentuk bangunan tembok atau beton selain  ada kubikel,  pada bangunan  tersebut juga diletakkan Trafo distribusi dan PHB – TR, sehingga harus diperhatikan faktor keamanan pada waktu petugas mengoperasikan Gardu tersebut. Komposisi Kubikel  tergantung pada sifat pelayanan gardu tersebut.

Application to the Power Grid

Misalnya Cubicle Schneider SM6 terdiri dari unit modular yang berisi perangkat tetap, dapat dilepas, atau switchgear tertutup logam yang dapat ditarik, menggunakan sulfur heksafluorida (SF6) atau vakum:

• Switch-disconnector.
• SF1, SFset or Evolis circuit breaker.
• Vacuum contactor.
• Disconnector.

Unit SM6 digunakan untuk seksi MV pada gardu trafo MV/LV umum sistem distribusi dan konsumen MV atau gardu distribusi sampai dengan 36 kV.

MV/LV transformer substations

Industrial distribution substations

Beberapa Brand Manufacturing Subicle/Switchgear

Conclusion

Sama seperti jenis peralatan lainnya, fungsi utama switchgear tegangan menengah adalah untuk melindungi peralatan dan sirkuit listrik. Hal ini dilakukan dengan secara otomatis memutus komponen tertentu dari catu daya ketika ada masalah, misalnya gangguan listrik.

Fungsi lainnya antara lain memutus aliran listrik agar teknisi listrik dapat bekerja pada suatu rangkaian tanpa tersengat listrik, mengontrol besarnya daya yang mengalir melalui suatu sistem, dan memberikan isolasi agar suatu rangkaian dapat dikerjakan tanpa mempengaruhi rangkaian lainnya.

Cubicle atau Switchgear tegangan menengah merupakan bagian penting dari sebagian besar sistem tenaga saat ini, membantu mengendalikan distribusi daya sekaligus melindungi peralatan dan sistem listrik. Ada berbagai jenis switchgear MV yang tersedia di pasaran. Saat memasang atau mengganti switchgear MV, penting untuk mengikuti instruksi pabrik untuk produk tertentu. Hal ini akan membantu memastikan bahwa switchgear baru berfungsi sebagaimana mestinya.