Gas Insulated Switchgear: Pengertian, Komponen, Gas SF6, dan Fungsinya

Daftar Isi

PENGERTIAN DASAR GIS

Gas Insulated Switchgear, yang juga dikenal sebagai Gas Insulated Substation atau disingkat GIS, adalah sistem penghubung dan pemutus jaringan listrik yang menggunakan gas bertekanan sebagai media isolasi listrik sekaligus pemadam busur api. GIS termasuk dalam jenis gardu induk yang menggunakan isolasi gas, dan dapat dipasang baik di dalam ruangan (indoor) maupun di luar ruangan (outdoor).

Salah satu keunggulan utama GIS dibandingkan sistem konvensional adalah ukurannya yang jauh lebih ringkas. Hal ini membuatnya sangat cocok diterapkan di wilayah perkotaan yang memiliki keterbatasan lahan. Di dalam sistem GIS, berbagai peralatan penting seperti pemutus tenaga, busbar, pemisah, pemisah tanah, trafo arus, hingga trafo tegangan ditempatkan di dalam kompartemen terpisah yang diisi dengan gas Sulfur Hexafluoride (SF6). Kekuatan dielektrik gas SF6 yang jauh lebih tinggi daripada udara memungkinkan jarak antar konduktor menjadi lebih kecil, sehingga ukuran keseluruhan peralatan dapat diperkecil secara signifikan.

SUBSISTEM DALAM GIS

Berdasarkan kajian PLN dan penelitian KSANDR Belanda, GIS dibagi menjadi lima subsistem utama berdasarkan fungsinya:

1. Subsistem Primary: Berfungsi menyalurkan energi listrik dengan tingkat kerugian yang masih berada dalam batas yang diizinkan.
2. Subsistem Secondary: Berperan memberikan sinyal pemicu pada subsistem penggerak agar dapat mengaktifkan mekanisme kerja pada waktu yang tepat.
3. Subsistem Dielectric: Bertugas memadamkan busur api dan mengisolasi bagian aktif peralatan listrik.
4. Subsistem Driving Mechanism: Merupakan sistem penggerak yang menyimpan energi untuk mengoperasikan kontak utama seperti pemutus dan pemisah tenaga. Jenisnya meliputi:
   • Pneumatic: Menggunakan tenaga udara bertekanan
   • Hydraulic: Menggunakan tenaga minyak hidrolik bertekanan
   • Spring: Menggunakan energi yang tersimpan pada pegas
5. Subsistem Mechanical: Menghubungkan sistem penggerak dengan kontak utama, serta mengubah energi gerak menjadi pergerakan mekanis sesuai kebutuhan.

SULFUR HEXAFLUORIDE (SF6): MEDIA ISOLASI UTAMA GIS

Gas SF6 adalah senyawa hasil reaksi antara belerang dan fluorin yang berlangsung secara eksotermis dengan persamaan reaksi:

S + 3 F₂ → SF₆ + 262 kKal

Secara fisik, gas SF6 murni tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa, tidak beracun, dan memiliki massa jenis lima kali lebih besar daripada udara. Hingga saat ini, sekitar 80% produksi gas SF6 di dunia digunakan sebagai media isolasi pada sistem kelistrikan karena memiliki sifat-sifat unggul berikut:

• Membutuhkan energi sangat rendah untuk memadamkan busur api
• Tingkat tekanannya mudah dideteksi
• Proses penguraian saat memadamkan busur api dan pembentukan kembali gas berjalan sempurna
• Memiliki kemampuan isolasi yang sangat baik karena sifatnya yang mudah terionisasi namun tetap menjaga konduktivitas rendah
• Bersifat elektronegatif sehingga kemampuan dielektriknya meningkat secara bertahap
• Memiliki viskositas rendah, stabil secara kimia, dan mampu menghantarkan panas dengan baik

Baca juga: Memahami Fungsi Capacitive Voltage Transformer (CVT) Pada Transmisi Listrik.

KARAKTERISTIK DAN SPESIFIKASI GAS SF6

Berikut adalah karakteristik utama gas SF6 sebagai media isolasi:

No	Indikator	Nilai
1	Konstanta Thermal	500 °C
2	Potensi Pemanasan Global (GWP)	23.900
3	Masa Hiduplah di Atmosfer	3.500 tahun
4	Tegangan Tembus	75 kV/cm
5	Konduktivitas Panas	1,9 × 10⁻⁵ W/m

Dalam penerapannya, spesifikasi gas SF6 dibedakan menjadi dua jenis, yaitu New-SF6 untuk gas yang baru pertama kali digunakan pada peralatan, dan SF6-Used untuk gas yang sudah beroperasi pada sistem GIS.

KEUNGGULAN PENGGUNAAN GIS

Dibandingkan dengan gardu konvensional berisolasi udara, GIS memiliki sejumlah keunggulan, antara lain:

• Efisiensi Lahan: Luas area yang dibutuhkan hanya sekitar 10–20% dari gardu konvensional untuk kapasitas yang sama.
• Keandalan Tinggi: Karena seluruh komponen tertutup rapat, peralatan terlindungi dari debu, kelembapan, hujan, serta gangguan hewan atau manusia.
• Perawatan Lebih Mudah: Terlindung dari pengaruh lingkungan membuat tingkat kerusakan akibat korosi atau cuaca jauh lebih rendah.
• Keamanan Lebih Baik: Risiko percikan api atau gangguan yang membahayakan lingkungan sekitar dapat diminimalkan.

TANTANGAN DAN HAL YANG PERLU DIPERHATIKAN

Meskipun memiliki banyak kelebihan, penggunaan GIS juga memiliki tantangan tersendiri:

• Biaya Awal Lebih Tinggi: Harga investasi pembelian dan pemasangan awal relatif lebih mahal dibanding sistem biasa.
• Dampak Lingkungan: Gas SF6 termasuk gas rumah kaca dengan potensi pemanasan global yang sangat tinggi, sehingga penanganan dan pembuangannya harus mengikuti prosedur ketat.
• Teknis Perbaikan: Memerlukan tenaga ahli khusus serta peralatan yang memadai saat melakukan perbaikan atau penggantian komponen.

Baca juga: Disconnecting Switch (DS).

DASAR PERAWATAN GIS

Agar sistem GIS dapat beroperasi secara optimal dan awet, perawatan rutin yang perlu dilakukan meliputi:

• Memantau tekanan gas SF6 secara berkala untuk memastikan tidak ada kebocoran.
• Memeriksa fungsi sistem penggerak (pneumatik, hidrolik, atau pegas) secara terjadwal.
• Melakukan uji fungsi sistem sekunder dan proteksi agar bekerja sesuai perintah.
• Menangani gas bekas atau limbah komponen sesuai aturan keselamatan dan lingkungan yang berlaku.

Semoga bermanfaat.