Dunia Kereta - Power Supply Kereta Api

Apa itu power supply kereta api? Power supply kereta api yang dimaksut disini adalah sistem supply listrik untuk kereta listrik. Secara umum sistem supply listrik untuk kereta api ada dua jenis, yaitu supply DC dan supply AC. Pada artikel kali ini, kita akan pelajari bersama kedua sistem supply tersebut. Tabel 1 menunjukkan data sistem supply DC dan AC yang ada di dunia pada tahun 1996, dan tentunya sekarang sudah berkembang pesat.

Mari kita bahas satu demi satu. Sistem DC banyak dipakai untuk jarak dekat, seperti metro, LRT dll karena transmisi  listrik DC untuk jarak jauh memiliki loses yang besar. Struktur power struktur power supply DC ditunjukkan pada gambar 3. Dimulai dari listrik 3 phase dari Gardu Listrik kemudian disalurkan ke sub-station. Di sub-station listrik tegangan tinggi akan diturunkan tegangannya melalui transformer. Setelah itu listrik masuk ke rectifier untuk diubah menjadi listrik DC yang selanjutnya disalurkan ke Listrik Aliran Atas (LAA). Terdapat high speed circuit breaker sebagai pengaman apabila terjadi gangguan/ sort. Pada gambar dijelaskan terdapat dua jenis rectifier yang dipakai, yaitu 6-pulse dan 12-pulse rectifier. Perbedaan keduanya adalah pada harmonisa, loses, disisi supply. Rectifier 12-pulse menghasilkan harmonisa lebih kecil sehingga lebih effisien.

Jarak antar sub-station pada sistem ini sekitar 5 km. Perlu diperhatikan bahwa pada LAA yang di supply dari satu sub-station dan sub-station lainnya terdapat celah. Jarak dan celah ini salah satu fungsinya untuk membatasi agar listrik tidak mengalir terlalu jauh sehingga losesnya besar. Lantar bagaimana supply listrik kereta ketika melewati celah ini? Celah ini hanya sempit, sehinnga dengan kereta yang cukup panjang, misal kereta ujung depan melewati celah dan tidak mendapat supply listrik, kereta bagian belakang masih memperoleh supply.

Selanjutnya untuk sistem supply AC 1 phase dapat dilihat pada gambar 7. Diawali dari Feeding sub-station listrik AC 3 phase diubah menjadi dua listrik AC 1 phase masing – masing untuk supply up track dan down-track ( double track atas dan bawah, biasanya pada kereta bawah tanah). Circuit breaker untuk pengaman. Air section adalah gap antara LAA dari feeding sub-station satu dengan lainnya. Pada sub-sectioning post(SSP) terdapat switch yang berfungsi, apabila salah satu feeder rusak, maka switch akan dibubungkan, dan LAA masih akan teraliri listrik dari feeding lainnya.

Secara umum terdapat dua sistem supply listrik AC untuk LAA yaitu dengan memakai Boosting Transformer (BT) dan Auto Transformer(AT). BT dipasang setiap 4 km pada LAA yang bertujuan untuk memperbesar arus balik sehingga tidak menggangu jalur komunikasi maupun signaling. Dengan kata lain, BT membantu mencegah terjadinya arus liar(stray current). Akan tetapi, ketika ada kereta yang lewat di area BT maka akan menimbulkan arus yang besar dan percikan bunga api yang bisa merusak LAA. Untuk itu dipasang capasitor sebagai pengaman lonjakan arus listrik. Sistem BT dan AT dapat dilihat pada gambar 8 dan 9.

Pada sistem AT tegangan pada feeder sub-station adalah dua kali lipat dari yang disuplaikan ke kereta. Dapat dilihat pada gambar 9, dimana disebelah kiri terdapat dua panah yang artinya tegangan 2 kali lipat, kemudian setelah memasuki AT pertama satu panah mengalir balik dan satunya diteruskan sampai pada jarak tertentu. Dengan supply tegangan dua kali lipat diharapkan arus akan turun. Setiap AT sendiri biasanya dipasang dengan jarak 10 km di lintas. Sistem ini sangat baik dipakai untuk mengurangi interferensi dengan jaringan komunikasi. Berdasarkan keunggulan AT yang sudah disebutkan, maka sistem AT lebih banyak dipakai. Bentuk fisik AT dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

 

Tampak fisik BT

Tampak fisik AT

Sistem feeding listrik AC banyak dipakai untuk kereta jarak jauh karena losesnya kecil, seperti juga transmisi listrik rumah yang memakai listri AC. Sistem feeding dengan listrik AC 3 phasa sudah ditinggalkan karena kerumitannya. Demikian sekilas tentang sistem power supply pada kereta api, semoga bermanfaat.

Ref:

1. Railway Electric Power Feeding System. Yasu Oura, Yoshifumi Mochinaga, Hiroki Nagasawa. Japan Railway and Transport Review 16. June 1998.

      2.    https://library.e.abb.com

Read More

Dunia Kereta - Grounding Sistem Pada Kereta Api

Pada artikel kali ini akan dibahas macam – macam siste, grounding pada kereta api. Seperti sebelumnya telah dibahas pada artikel Macam – macam Sistem Grounding, sistem grounding yang dipakai pada kereta api adalah Sistem IT. Sistem IT yang tidak memiliki grounding disisi sumber sering disebut Sistem Floating (mengambang). Sebelum membahas lebih jauh, mari kita berkenalan sekilas dengan sistem floating.

Gambar. Floating Sistem (Sistem IT)

Pada gambar diatas, L1 adalah fase dan L2 adalah netral, sedangkan GND adalah ground. Sistem diatas dikatakan floating karena tidak ada koneksi ke ground. Lalu apakah CE1, CE2, dan RF? CE1 dan CE2 adalah leakage capacitance yang merupakan sifat alami kabel. Sedangkan RF adalah resistansi isolasi (insulation resistance). Resistansi isolasi ini tidak bisa dibandingkan dengan resistor yang ada di pasaran karena resistansi ini adalah gabungan antara beberapa fault resistance antara kabel fasa dan ground. Dalam pengertian yang lebih simple, RF adalah resistansi dari benda penghubung antara kabel fasa dan ground.

Barikut beberapa alasan kenapa sistem IT dipakai pada sistem kelistrikan kereta api antara lain:

• Keamanan operasi. Hal ini karena pada sistem IT tidak ada penghubung ke ground, sehingga apabila terjadi arus bocor akibat kegagalan isolasi sistem masih dapat bekerja karena arus bocor pada sistem ini kecil. Ketika terjadi arus bocor pada sistem ini, artinya ada arus yang mengalir ke ground dan dengan kata lain sistem telah terhubung ke ground maka sistem ini akan berubah menjadi sistem TN.
• Keamanan dari kejut listrik. Pada sistem IT tidak ada penghubung ke ground sehingga terjadinya arus bocor lebih kecil sedemikian sehingga peluang terjadinya kecelakaan kejut listrik juga lebih kecil.
• Keamanan dari kebakaran. Lebih aman dari resiko kebakaran karena arus bocor yang terjadi biasanya kecil sehingga peluang terjadinya bunga api juga kecil.

Seperti disebutkan sebelumnya, setelah terjadi arus bocor yang pertama pada sistem IT, maka sistem ini akan berubah menjadi sistem TN yang memiliki resiko arus bocor lebih besar. Untuk itu setelah terjadi kebocoran arus yang pertama pada sistem IT harus segera dicek dan dicari sumber arus bocor yang ada untuk menghindari terjadinya arus bocor yang selanjutnya. Untuk itu, pada pengaplikasian sistem ini biasanya dilengkapi dengan insulation monitoring device (IMD) dan atau residual current device (RCD). IMD atau juga disebut isometer dipakai untuk memonitoring kebocoran arus, apabila ada kebocoran arus yang terjadi maka akan ada peringatan bunyi alarm dan atau tampilan grafiknya. Sedangkan RCD biasanya berbentuk circuit breaker sehingga disebut Residual Current Circuit Breaker (RCCB). Seperti namanya, RCCB akan bekerja memutus aliran listrik apabila terdeteksi adanya kebocoran arus. Baik isometer maupun RCCB biasanya dipasang di panel listrik kereta api.

Gambar. Isometer

Gambar. RCCB

Gambar. Pemakaian isometer pada lokomotif diesel

Ref.

http://electrical.theiet.org

http://www.fancos.it/bender_rail.html

Artikel terkait:

Dunia Listrik - Perbedaan antara Netral dan Ground

Dunia Listrik - Macam-macam Sistem Grounding

Read More

Dunia Listrik - Perbedaan antara Netral dan Ground

Pada ilmu listrik satu fasa, kita sering mendengar istilah kabel fasa, netral, dan ground. Untuk kabel fasa sudah jelas yaitu kabel yang mengandung tegangan. Ciri utama dari kabel fasa adalah bisa ditestpen akan menyala. Sedangkan untuk kabel neutral dan ground masih banyak orang bingung sehingga mengganggap sama antara netral dan ground. Untuk itu pada artikel ini akan dibahas apa perbedaan antara kabel netral dan ground.

Kabel netral adalah kabel bermuatan listrik rendah(mendekati nol) dan dipakai sebagai acuan. Seperti kita ketahui, agar terjadi aliran arus listrik maka harus ada beda potensial. Untuk itu, apabila kita hanya menggunakan kabel fasa masuk dalam komponen listrik, misalnya lampu, maka lampu tidak akan menyala. Apabila kita tambahkan kabel netral maka akan terjadi beda potensial antara kabel fasa dan netral yang melewati lampu tadi sehingga lampu menyala. Ciri dari kabel ini adalah apabila ditestpen maka testpen tidak menyala.

Kabel ground berfungsi sebagai proteksi apabila terjadi kebocoran arus. Kebocoran arus adalah apabila isolasi kabel atau perangkat elektronik rusak, maka arus listrik bisa mengalir di konduktor yang bersentuhan dengannya. Misal ada kabel kulkas yang mengelupas, akan berbahaya jika kabel yang terkelupas ini menempel di body kulkas yang terbuat dari besi/alumunium karena menyebabkan body kulkas memiliki arus listrik dan bisa menimbulkan sengatan listrik apabila terpegang. Sesuai namanya, kabel ground adalah kabel yang terhubung ke tanah/bumi yang akan membuang arus bocor tadi ke tanah. Karena berfungsi sebagai proteksi, arus listrik tetap bisa mengalir hanya dengan kabel fasa dan netral.

Gambar. Power Socket (aris.sunawar.com)

Pada pengukuran listrik antara fasa dengan netral dan fasa dengan ground akan diperoleh hasil yang hampir sama. Akan tetapi, kabel netral dan ground adalah suatu yang berbeda jika kita menggunakan kabel fase dan ground dalam instalasi bisa dikatakan kita membuang listrik karena langsung disalurkan ke tanah. Pada sisi pembangkit listrik, kabel netral pada akhirnya juga ditanahkan(di-ground-kan), tetapi kabel ground tetap diperlukan sebagai proteksi agar arus bocor segera terbuang dan tidak membahayakan. Lebih jelas tentang hubungan antara kabel netral dan ground lihat Macam-macam Sistem Grounding.

Artikel terkait:
Dunia Kereta - Grounding Sistem pada Kereta Api
Dunia Listrik - Macam-macam Sistem Grounding

Read More