PROTEKSI SISTEM DISTRIBUSI

Sistem Distribusi

Secara garis besar pengusahaan Sistem Tenaga

Listrik dibagi menjadi tiga bagian utama, yaitu

Sistem Pembangkitan, Sistem Penyaluran

(Transmisi & Gardu Induk), dan Sistem Distribusi.

Dengan demikian Sistem Distribusi merupakan

bagian akhir dari rangkaian komponen pada sistem

tenaga listrik (Gambar 2-1).

Gambar 2-1 : Sistem Tenaga Listrik

Sistem Distribusi merupakan rangkaian komponen

listrik mulai dari sisi sekunder trafo gardu induk (sisi

tegangan Menengah) hingga sisi tegangan rendah

di pelanggan/ konsumen (gambar 2-2).

Sistem

Pembangkitan

Sistem

Penyaluran

Sistem

Distribusi

Gambar 2-1 : Sistem Tenaga Listrik

Jaringan Tegangan Menengah (JTM)

Gar

du I

nduk

Sekering T.M.

Trafo Distribusi

Rel T.R.

Sekering T.R.Jaringan Tegangan Rendah (JTR)

Sambungan Rumah

Gardu Distribusi Tiang

Pelanggan

Gambar 2-2 : Sistem Distribusi

Sesuai dengan gambar 2-2 maka bagian-bagian utama sistem

distribusi adalah :

Jaringan Tegangan Menengah (JTM 20 KV)

Gardu Hubung

Gardu Distribusi (Trafo)

Jaringan Tegangan Rendah (JTR 220/380 V)

Selanjutnya berdasarkan konfigurasinya, jaringan distribusi tegangan

menengah dibedakan dalam tiga macam, yaitu:

Gambar 2-3 : Jaringan Distribusi Radial

GI

Gambar 2-3 : Jaringan Distribusi Radial

1. Sistem Radial.

2. Sistem Loop

GI

Gambar 2-4: Jaringan Distribusi Loop

3. Sistem Spindle.

Saluran cadangan

Gard

u h

ub

un

g

Gard

u i

nd

uk

Gardu distribusi

Gambar 2-5 : Jaringan Distribusi Spindle

2.2. Pengaman sistem distribusi

2.2.1. Pentanahan Sistem Distribusi

Ada empat pola pengaman sistem distribusi yang telah diterapkan di lingkungan PLN. Perbedaan pola-pola tersebut didasarkan atas jenis pentanahan sistem (pentanahan titik netral trafonya). Pada dasarnya ada 4 macam macam pentanahan titik netral trafo yang dapat dijelaskan sebagai berikut :

Pentanahan dengan Tahanan Tinggi (High Resistance), mengutamakan keselamatan umum, sehingga meskipun dengan saluran udara masih layak memasuki daerah perkotaan.

Pentanahan Langsung (Solid Grounding) yaitu sistem distribusi dengan pentanahan secara langsung, mengutamakan faktor ekonomi, sehingga dengan saluran udara elektrifikasi dapat dilaksanakan di luar kota sampai ke daerah yang terpencil.

Pentanahan dengan Tahanan Rendah (Low Resistance),

dimaksudkan untuk memperoleh hasil optimum dari kombinasi

antara faktor ekonomi dan keselamatan umum, dan jaringan

dapat mempergunakan saluran udara bagi daerah luar kota

maupun kabel bagi daerah padat dalam kota.

Pentanahan Mengambang / tidak ditanahkan /Floating, untuk saat

ini sudah tidak digunakan di PLN karena ketika terjadi gangguan

tanah arus gangguan terlalu kecil sehingga tidak terdeteksi oleh

relai proteksi.

Pola Pengaman Sistem Distribusi

Pola I , untuk sistem distribusi dengan pentanahan

tahanan tinggi :

Sistem distribusi 20 KV fasa tiga , 3 kawat dengan pentanahan Netral melalui tahanan tinggi 500 ohm.

Karena tahanannya tinggi, maka arus gangguannya rendah.

Diperlukan rele yang sensitif untuk dapat mendeteksi arus gangguan yang kecil.

Pola ini diterapkan di Jawa Timur.

Proteksi terpasang:

PMT dipasang di pangkal penyulang (feeder) dilengkapi dengan :

- OCR untuk membebaskan gangguan antar fasa.

- Directional Ground Fault Relay (DGFR) untuk

membebaskan gangguan fasa-tanah.

PBO dikoordinasikan dengan SSO dan Pengaman Lebur (PL)

jenis Fuse Cut Out (FCO).

SSO

SSOPMT

OCR

GFR

PBO

PL PL

Gambar 2-6 : Pengaman Sistem Distribusi Pola I

Pola II , untuk sistem distribusi dengan Pentanahan Langsung :

Sistem distribusi 20 KV fasa tiga , 4 kawat dengan pentanahan Netral secara langsung.

Kawat Netral ditanahkan di setiap tiang sepanjang JTM dan JTR, dipergunakan sebagai netral bersama TM & TR (Common Neutral).

Karena tahanannya sangat kecil, maka arus gangguannya besar, sehingga diperlukan rele yang dapat bekerja dengan cepat.

Pola ini diterapkan di Jawa Tengah dan DIY.

R

S

T

N

Gambar 2-7 : Pentanahan Langsung pada Sistem Distribusi

Proteksi terpasang :

PMT dipasang di pangkal penyulang (feeder) dilengkapi dengan :

OCR untuk membebaskan gangguan antar fasa.

GFR untuk membebaskan gangguan fasa-tanah.

PBO dikoordinasikan dengan SSO dan Pengaman Lebur (PL)

jenis FCO

SSO

SSOPMT

OCR

GFR

PBO

PL PLY

Solid Grounding

Gambar 2-8 : Pengaman Sistem Distribusi Pola II

Pola III, untuk sistem distribusi dengan

Pentanahan Tahanan Rendah

Sistem distribusi 20 KV fasa tiga , 3 kawat dengan

pentanahan Netral melalui tahanan rendah 40 ohm

untuk SUTM atau 12 Ohm untuk SKTM.

Pola ini diterapkan di Jawa Barat, DKI dan Luar

Jawa.

Karena tahanannya relatif rendah, maka arus

gangguannya relatif tinggi, sehingga diperlukan rele

yang dapat bekerja dengan cepat.

Proteksi terpasang:

PMT dipasang di pangkal penyulang (feeder)

dilengkapi dengan :

OCR untuk membebaskan gangguan antar fasa.

GFR untuk membebaskan gangguan fasa-tanah.

PBO dikoordinasikan dengan SSO dan Pengaman

Lebur (PL) jenis Fuse Cut Out (FCO).

Pada sistem Spindle dengan saluran kabel,

pengamannya dengan rele arus lebih tanpa penutup

balik (atau di blok) dan atau pelebur.

SSO

SSOPMT

OCR

GFR

PBO

PL PLNGR

40 Ohm

Y

Gambar 2-9 : Pengaman Sistem Distribusi Pola III

Pola IV , untuk sistem distribusi dengan

Pentanahan Mengambang

Sistem distribusi 6 KV fasa tiga , 3 kawat dengan

pentanahan mengambang atau netral tidak

ditanahkan (Floating).

Pola ini pernah ada dan terakhir diterapkan di

Sulawesi dan Sumatera Selatan/ Jambi. Karena

sistem 6 KV telah diganti menjadi 20 KV, maka pola

IV ini sudah tidak dikembangkan lagi.

Fuse / pengaman lebur.

Fuse atau Pengaman Lebur (PL) berfungsi sebagai pengaman pada sistem distribusi terhadap arus gangguan yang terjadi pada jaringan distribusi atau trafo distribusi.

Letak pemasangan Fuse / Pengaman Lebur :

Percabangan JTM / Branch Line

Sisi primer trafo pada Gardu Distribusi Tiang / Tembok.

Prinsip Kerja Pengaman Lebur

Jika arus yang melewati Pengaman Lebur melebihi nilai arus rating nominal dari Pengaman Lebur maka elemen lebur akan panas dan terus meningkat jika telah mencapai titik leburnya maka elemen akan melebur.

Konstruksi Pengaman Lebur

Pengaman Lebur yang banyak digunakan pada jaringan distribusi adalah jenis letupan dengan konstruksi type Fuse Cut Out (FCO), seperti gambar 2-10.

Fuse tersebut tidak dilengkapi dengan alat peredam busur api, sehingga bila digunakan untuk daya yang besar maka fuse tidak mampu meredam busur api yang timbul pada saat terjadi gangguan akibatnya timbul ledakan. Karena itu fuse ini dikategorikan sebagai pengaman jenis letupan.

Karakteristik Fuse / Pengaman Lebur

Ada dua tipe Karakteristik fuse yang banyak

digunakan yaitu :

Fuse Link tipe pemutusan cepat ( K )

Fuse Link tipe pemutusan lambat ( T ).

Perbedaan antara kedua tipe ini terletak pada

kecepatan pemutusannya. Gambar 2-11.a

dan 2-11.b menunjukkan contoh karakteristik

fuse.

Gambar 2-10 : Konstruksi Fuse Cut Out

Gambar 2-11 a : Karakteristik Fuse Link Tipe K.

Gambar 2-11 b : Karakteristik Fuse Link Tipe T.

TERIMA KASIH

SELAMAT BEKERJA

PBO dan SSO

Penutup balik otomatis (PBO)

PBO (Recloser) adalah PMT yang dilengkapi dengan peralatan kontrol dan relai penutup balik. Relai penutup balik adalah relai yang dapat mendeteksi arus gangguan dan memerintahkan PMT membuka (trip) dan menutup kembali. PBO dipasang pada SUTM yang sering mengalami gangguan hubung singkat fasa ke tanah yang bersifat temporer. Fungsi PBO adalah :

Menormalkan kembali SUTM yang trip akibat gangguan temporer.

Pengaman seksi pada SUTM agar dapat melokalisir daerah yang terganggu.

Jenis-jenis Reclosing relay.

Berdasarkan tipe perintahnya, reclosing relay

dibedakan dalam dua jenis, yaitu :

1. Single-shot Reclosing Relay

Relai hanya dapat memberikan perintah reclosing

ke PMT satu kali dan baru dapat melakukan

reclosing setelah blocking time terakhir.

Bila terjadi gangguan pada periode blocking time,

PMT trip dan tidak bisa reclose lagi (lock – out

).CloseTripDead TimeBloking TimeWaktu Relai

Lock Out

Close

Trip

Dead Time

Bloking Time

Waktu Relai

Look Out

Gambar 2-15 : Single shot reclosing relay

Multi Shot Reclosing Relay.

Relai ini dapat memberikan perintah reclosing ke

PMT lebih dari satu kali. Dead time antar reclosing

dapat diatur sama atau berbeda..

Bila terjadi gangguan , relai OCR/GFR memberikan

perintah trip ke PMT. Pada saat yang sama juga

mengerjakan (mengenergizing) Reclosing relay.

Setelah dead time t 1 yang sangat pendek ( kurang

dari 0,6 detik), relai memberi perintah reclose ke

PMT .

Jika gangguan masih ada , PMT akan trip kembali

dan reclosing relai akan melakukan reclose yang

kedua setelah dead time t 2 yang cukup lama

(antara 15- 60 detik).

Jika gangguan masih ada, maka PMT akan trip

kembali dan reclosing relai akan melakukan reclose

yang ke tiga setelah dead time t 3 .

Bila gangguannya juga masih ada dalam periode

blocking tR, maka PMT akan trip dan lock out.

Penggunaan multi shot reclosing harus disesuaikan

dengan siklus kerja (duty cycle) dari PMT.

Gambar 2-16 : Diagram waktu kerja Multi Shot Reclosing Relai

Keterangan gambar : t1 = dead time dari reclosing pertama

t2 = dead time dari reclosing kedua

t3 = dead time dari reclosing ketiga

tR 1 = blocking time dari reclosing pertama

tR 2 = blocking time dari reclosing kedua

tR 3 = blocking time dari reclosing ketiga

Sifat-sifat PBO

PBO mempunyai sifat-sifat sebagai berikut :

Operasi cepat (fast tripping): untuk antisipasi

gangguan temporer.

Operasi lambat (delayed tripping) : untuk koordinasi

dengan pengaman di hilir.

Bila gangguan telah hilang pada operasi cepat

maka PBO akan reset kembali ke status awal. Bila

muncul gangguan setelah waktu reset, PBO mulai

menghitung dari awal.

Repetitive : reset otomatis setelah recloser success.

Non repetitive : memerlukan reset manual

(bila terjadi gangguan permanen dan bila

gangguan sudah dibebaskan).

PBO atau Recloser adalah relai arus lebih

sehingga karakteristik PBO dan OCR adalah

sama (lihat karakteristik OCR).

Saklar seksi otomatis (SSO)

Pengertian dan Fungsi SSO

SSO atau Auto Seksionalizer adalah saklar yang dilengkapi dengan kontrol elektronik/ mekanik yang digunakan sebagai pengaman seksi Jaringan Tegangan Menengah.

SSO sebagai alat pemutus rangkaian/beban untuk memisah-misahkan saluran utama dalam beberapa seksi, agar pada keadaan gangguan permanen, luas daerah (jaringan) yang harus dibebaskan di sekitar lokasi gangguan sekecil mungkin.

Bila tidak ada PBO atau relai recloser di sisi sumber maka SSO tidak berfungsi otomatis (sebagai saklar biasa).

Klasifikasi SSO

Penginderaan : berdasarkan tegangan (AVS)

atau berdasarkan Arus (Sectionalizer).

Media Pemutus : Minyak, Vacum, Gas SF6.

Kontrol : Hidraulik atau Elektronik

Phase : Fasa tunggal atau Fasa tiga

Prinsip Kerja SSO

SSO bekerjanya dokoordinasikan dengan pengaman di sisi sumber (relai recloser atau PBO) untuk mengisolir secara otomatis seksi SUTM yang terganggu.

SSO pada pola ini membuka pada saat rangkaian tidak ada tegangan tetapi dalam keadaan bertegangan harus mampu menutup rangkaian dalam keadaan hubung singkat.

SSO ini dapat juga dipakai untuk membuka dan menutup rangkaian berbeban. Saklar ini bekerja atas dasar penginderaan tegangan.

SSO dilengkapi dengan alat pengatur dan trafo tegangan sebagai sumber tenaga penggerak dan pengindera.

Prinsip kerja SSO dengan sensor tegangan dijelaskan pada AVS di bawah.

Prinsip Kerja AVS

Gambar 2-17 di bawah sebagai ilustrasi

Sistem Distribusi yang terbagi dalam 3 seksi

dengan pengaman penyulang sebuah PMT

dan dua buah AVS.

Gambar 2-17: Sistem Pengaman JTM dengan PMT dan AVS

Prinsip operasi AVS :

Dalam hal terjadi gangguan pada seksi III maka PMT penyulang trip,

tegangan hilang. Setelah t3, semua AVS trip.

PMT masuk kembali (reclose pertama), seksi I bertegangan.

Setelah t1 menerima tegangan, AVS1 masuk, seksi II bertegangan.

Setelah t2 menerima tegangan, AVS2 masuk, seksi III bertegangan.

Apabila gangguan masih ada maka PMT trip kembali, AVS1 dan AVS2

lepas setelah t3.

PMT reclose yang kedua. AVS1 masuk setelah t1 sedangkan AVS2

sudah lock-out (karena pada saat masuk pertama AVS2 hanya

merasakan tegangan sebentar atau lebih kecil dari t2, sehingga

menyimpulkan gangguan ada pada seksi berikutnya atau seksi III).

TERIMA KASIH SELAMAT

BEKERJA