Pertemuan ke : 10Bab. IX

Pokok bahasan : Perlindungan SistemSetelah mengikuti kuliah ini mahasiswa mengerti tentang pola pengamanan sistem distribusi, faktor-faktor penyebab gangguan pada sistem saluran distribusi maupun saluran transmisi, koordinasi pengaman saluran dan mampu untuk perawatan sistem saluran.Sub Pokok Bahasan : 1. Klafisikasi saluran 2. Pengamanan Sistem Distribusi Tegangan Menengah 3. Sistem Distribusi 20 kV fasa tiga, 3 kawat dengan Pentanahan Netral Melalui Tahanan Tinggi 4. Koordinasi Alat Pengaman 5. Sistem Distribusi 20 kV fasa tiga, 4 kawat dengan Pentanahan Netral Secara Langsung

Pengantar

Mengulas materi pada pertemuan sebelumnya dalam bentuk tanya jawab.Menayakan tentang pengertian secara umum tentang proteksi motor 3 fasa.Menjelaskan tentang faktor-faktor yang menyebabkan gangguan pada motor listrik.Menjelaskan materi Proteksi saluran secara umum.

1. Klasifikasi saluran

Klasifikasi saluran untuk keperluan analisis :a. Saluran pendek :yaitu saluran yang mempunyai panjang dibawah ± 80 km.b. Saluran menengah : yaitu saluran yang

mempunyai panjang antara 80 s/d 250 km.c. Saluran panjang : yaitu saluran yang mempunyai panjang diatas 250 km.

Klasifikasi saluran menurut tegangan kerja :a. Tegangan rendah (JTR) : 110 s/d 380 Voltb. Tegangan menengah (JTM) : 6 s/d 20 kVc. Tegangan tinggi (STT) : 70 s/d 150 kV

d. Tegangan Ekstra Tinggi (EHV) : 220 s/d 500 kV

Klasifikasi saluran berdasarkan fungsi dalam operasi :a. Sauran Distribusi : di Indonesia ditetapkan tegangan

distribusi sebesar 20 kVb. Saluran sub-transmisi : Saluran percabangan dari saluran tegangan tinggi ke tegangan yang lebih rendahc. Saluran transmisi : menyalurkan daya yang besar dari

pusat pembangkit listrik ke daerah beban atau antara dua lebih sistem

2. Pengamanan Sistem Distribusi Tegangan 2. Pengamanan Sistem Distribusi Tegangan MenengahMenengah

Macam-macam Alat Pengamanan:Macam-macam Alat Pengamanan:a. Pelebur (PL) (Fuse)a. Pelebur (PL) (Fuse)

merupakan pengamanan bagian dari saluran dan merupakan pengamanan bagian dari saluran dan peralatan dari gangguan hubung singkat antar peralatan dari gangguan hubung singkat antar fasa (dapat pula sebagai pengaman hubung tanah fasa (dapat pula sebagai pengaman hubung tanah bagi sistem yang ditanahkan langsung dan bagi bagi sistem yang ditanahkan langsung dan bagi peralatan pada sistem dengan tahanan rendah). peralatan pada sistem dengan tahanan rendah).

b. Penutup balik otomatis (PBO) (Automatic circuit b. Penutup balik otomatis (PBO) (Automatic circuit recloser- recloser)recloser- recloser)Sebuah alat berwadah sendiri, berisi sarana yang Sebuah alat berwadah sendiri, berisi sarana yang diperlukan untuk mengindera arus lebih, mengatur diperlukan untuk mengindera arus lebih, mengatur waktu, dan memutus arus lebih serta untuk waktu, dan memutus arus lebih serta untuk menutup balik secara otomatis dan memberikan menutup balik secara otomatis dan memberikan tegangan kembali pada saluran. tegangan kembali pada saluran.

c. Pemutus beban (PMB) (Circuit Breaker) yang c. Pemutus beban (PMB) (Circuit Breaker) yang dilengkapi dengan:dilengkapi dengan:

Relay penutup balik, untuk mengamankan sistem Relay penutup balik, untuk mengamankan sistem terhadap ganguan-gangguan yang bersifat terhadap ganguan-gangguan yang bersifat temporer dan untuk koordinasi kerja dengan temporer dan untuk koordinasi kerja dengan peralatan pemutus / pengaman lain di sisi hilir dan peralatan pemutus / pengaman lain di sisi hilir dan saluran cabang dari jaringan antara lain SSO dan PL.saluran cabang dari jaringan antara lain SSO dan PL.

Relay (arus lebih) gangguan tanah sebagai Relay (arus lebih) gangguan tanah sebagai pengamanan terhadap gangguan fasa tanah pada pengamanan terhadap gangguan fasa tanah pada sistem yang ditanahkan dengan tahanan rendah, sistem yang ditanahkan dengan tahanan rendah, atauatau

Relay (arus lebih) gangguan tanah terarah sebagai Relay (arus lebih) gangguan tanah terarah sebagai pengamanan terhadap gangguan fasa tanah bagi pengamanan terhadap gangguan fasa tanah bagi sistem yang ditanahkan dengan tahanan tinggi.sistem yang ditanahkan dengan tahanan tinggi.

Relay arus lebih sebagai pengaman terhadap Relay arus lebih sebagai pengaman terhadap gangguan antar fasa.gangguan antar fasa.

d. PBO ke 2 dan seterusnya :d. PBO ke 2 dan seterusnya :

Disamping sebagai pengaman gangguan temporer, Disamping sebagai pengaman gangguan temporer, juga untuk membatasi luas daerah yang padam karena juga untuk membatasi luas daerah yang padam karena gangguan. gangguan.

e. Pemisah manual : e. Pemisah manual :

Alat pemutus untuk mengurangi luas daerah yang Alat pemutus untuk mengurangi luas daerah yang padam dan karena gangguan dan mengurangi lamanya padam dan karena gangguan dan mengurangi lamanya pemadaman. pemadaman.

f. Sakelar Seksi Otomatis (SSO) : f. Sakelar Seksi Otomatis (SSO) :

Alat pemutus otomatis untuk mengurangi luas daerah Alat pemutus otomatis untuk mengurangi luas daerah yang padam karena gangguan. yang padam karena gangguan.

g. Rele gangguan tanah (Ground fault relay) :g. Rele gangguan tanah (Ground fault relay) :

Dipasang pada setiap trafo tenaga di GI (khususnya Dipasang pada setiap trafo tenaga di GI (khususnya untuk sistem dengan tahanan sentral rendah) untuk sistem dengan tahanan sentral rendah) untuk mengamankan gangguan tanah yang tidak untuk mengamankan gangguan tanah yang tidak dapat ditangani rele arus tanah pada saluran dapat ditangani rele arus tanah pada saluran utama, khususnya demi keselamatan penduduk utama, khususnya demi keselamatan penduduk (misalnya : kawat jatuh ke tanah dengan tahanan (misalnya : kawat jatuh ke tanah dengan tahanan gangguan tinggi).gangguan tinggi).

h. Indikator gangguan :h. Indikator gangguan :

Alat untuk mempercepat lokalisasi gangguan. Alat untuk mempercepat lokalisasi gangguan.

3. 3. Sistem Distribusi 20 kV fasa tiga, 3 kawat Sistem Distribusi 20 kV fasa tiga, 3 kawat dengan Pentanahan Netral Melalui dengan Pentanahan Netral Melalui Tahanan TinggiTahanan Tinggi

A. Sistem Jaringan :A. Sistem Jaringan :Tegangan nominalTegangan nominal : 20 kV: 20 kVSistem pentanahanSistem pentanahan : Netral kumparan TM yang : Netral kumparan TM yang dihubungkan secara bintang dari trafo utama, dihubungkan secara bintang dari trafo utama, ditanahkan melalui tahanan dengan nilai tahanan ditanahkan melalui tahanan dengan nilai tahanan sebesar 500 Ohm (arus hubung singkat ke tanah sebesar 500 Ohm (arus hubung singkat ke tanah maximum 25 A).maximum 25 A).Konstruksi jaringan : Pada dasarnya adalah saluran Konstruksi jaringan : Pada dasarnya adalah saluran udara yang terdiri dari : udara yang terdiri dari :

− saluran utama saluran utama : Kawat AAAC 150 mm2 fasa : Kawat AAAC 150 mm2 fasa tiga, 3 kawat. tiga, 3 kawat.

− saluran cabang saluran cabang : Kawat AAAC 70 mm2.: Kawat AAAC 70 mm2.Sistem pelayanan : “radial”, dengan kemungkinan Sistem pelayanan : “radial”, dengan kemungkinan saluran utama antara jaringan yang bertetangga dapat saluran utama antara jaringan yang bertetangga dapat saling dihubungkan dalam keadaan darurat.saling dihubungkan dalam keadaan darurat.Pelayanan beban : Fasa tiga, 3 kawat, tegangan Pelayanan beban : Fasa tiga, 3 kawat, tegangan 20/11,6 kV 20/11,6 kV Fasa satu, 2 kawat fasa, Fasa satu, 2 kawat fasa, tegangan 20kV.tegangan 20kV.

B. Sistem PengamanB. Sistem Pengaman

Pemutus beban (PMB) utama dipasang pada saluran utama di Pemutus beban (PMB) utama dipasang pada saluran utama di GI sebagai pengaman utama jaringan, dan dilengkapi dengan GI sebagai pengaman utama jaringan, dan dilengkapi dengan alat pengaman (relay) : alat pengaman (relay) :

- relay penutup balik untuk memulihkan sistem dari relay penutup balik untuk memulihkan sistem dari gangguan-gangguan yang bersifat temporer dan untuk gangguan-gangguan yang bersifat temporer dan untuk koordinasi kerja dengan peralatan pemutus/pengaman lain koordinasi kerja dengan peralatan pemutus/pengaman lain disisi hilir dan saluran cabang dari jaringan antara lain SSO disisi hilir dan saluran cabang dari jaringan antara lain SSO dan PL.dan PL.

- relay gangguan tanah terarah untuk membebaskan relay gangguan tanah terarah untuk membebaskan gangguan fasa tanah. gangguan fasa tanah.

- relay arus lebih untuk membebaskan gangguan antar fasa.relay arus lebih untuk membebaskan gangguan antar fasa.

Pelebur (PL) dipasang pada titik percabangan antara saluran Pelebur (PL) dipasang pada titik percabangan antara saluran utama (trunk line) dan saluran cabang. PL juga dipasang pada utama (trunk line) dan saluran cabang. PL juga dipasang pada sisi primer (20 kV) dari trafo distribusi, gunanya untuk sisi primer (20 kV) dari trafo distribusi, gunanya untuk mengamankan jaringan dan peralatan yang berada di sebelah mengamankan jaringan dan peralatan yang berada di sebelah hilirnya terhadap gangguan permanen antar fasa dan tidak hilirnya terhadap gangguan permanen antar fasa dan tidak mengamankan gangguan fasa tanah. mengamankan gangguan fasa tanah.

Sakelar seksi otomatis (SSO) : Sakelar seksi otomatis (SSO) : - Sebagai alat pemutus rangkaian untuk dapat Sebagai alat pemutus rangkaian untuk dapat

memisahkan saluran utama dalam beberapa memisahkan saluran utama dalam beberapa seksi, agar pada keadaan gangguan permanen, seksi, agar pada keadaan gangguan permanen, luas daerah (jaringan) yang harus dibebaskan di luas daerah (jaringan) yang harus dibebaskan di sekitar lokasi gangguan sekecil mungkin. SSO ini sekitar lokasi gangguan sekecil mungkin. SSO ini membuka pada saat rangkaian tidak ada membuka pada saat rangkaian tidak ada tegangan tetapi dalam keadaan bertegangan tegangan tetapi dalam keadaan bertegangan harus mampu menutup rangkaian dalam keadaan harus mampu menutup rangkaian dalam keadaan hubung singkat. SSO juga dipakai untuk membuka hubung singkat. SSO juga dipakai untuk membuka dan menutup rangkaian berbeban, sakelar ini dan menutup rangkaian berbeban, sakelar ini bekerja atas dasar penginderaan tegangan.bekerja atas dasar penginderaan tegangan.

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

C. Koordinasi Alat-alat Pengaman:C. Koordinasi Alat-alat Pengaman:

Sakelar seksi otomatis pada sistem distribusi Sakelar seksi otomatis pada sistem distribusi berfungsi untuk melokalisasikan gangguan yang berfungsi untuk melokalisasikan gangguan yang terjadi pada jaringan utama. Paralatan ini terdiri terjadi pada jaringan utama. Paralatan ini terdiri dari pemutus (di Jawa Timur menggunakan sakelar dari pemutus (di Jawa Timur menggunakan sakelar vakum), kotak-pengatur dan transformator untuk vakum), kotak-pengatur dan transformator untuk memberi tegangan ke kotak pengatur. memberi tegangan ke kotak pengatur.

Cara kerjanya dapat dijelaskan halaman berikutnya.Cara kerjanya dapat dijelaskan halaman berikutnya.

4. Koordinasi Alat Pengaman

Contoh sistem koordinasi untuk jaringan sistem radial :

Gambar : Prinsip koordinasi antara PMB dengan SSO

Gardu IndukSSO 1 SSO 2 SSO 3

Seksi I

Seksi II Seksi III

Seksi IV

Kotak pengaturPMB dengan :- relay penutup

balik- relay gangguan

tanah terarah- relay arus lebih

F

Misalnya gangguan terjadi pada seksi ke III maka urutan kerja alat Misalnya gangguan terjadi pada seksi ke III maka urutan kerja alat pengaman alah sebagai berikut:pengaman alah sebagai berikut:

a.a. PMB di gardu induk jatuh.PMB di gardu induk jatuh.

b.b. Berhubung tidak ada tegangan maka sakelar otomatis S1, S2, Berhubung tidak ada tegangan maka sakelar otomatis S1, S2, dan S3 terbuka setelah selang waktu T3.dan S3 terbuka setelah selang waktu T3.

c.c. Setelah dicapai waktu menutup balik maka PMB di gardu induk Setelah dicapai waktu menutup balik maka PMB di gardu induk masuk kembali (reclosed).masuk kembali (reclosed).

d.d. S1 mendapat tegangan dan setelah selang waktu T1, S1 masuk S1 mendapat tegangan dan setelah selang waktu T1, S1 masuk secara otomatis.secara otomatis.

e.e. S2 mendapat tegangan dan setelah selang waktu T1, S2 masuk S2 mendapat tegangan dan setelah selang waktu T1, S2 masuk secara otomatis dan seksi III yang terganggu dialiri listrik.secara otomatis dan seksi III yang terganggu dialiri listrik.

f.f. Karena di seksi III masih ada gangguan maka PMB jatuh Karena di seksi III masih ada gangguan maka PMB jatuh kembali dan setelah selang waktu T3, S1 dan S2 terbuka lagi, kembali dan setelah selang waktu T3, S1 dan S2 terbuka lagi, S2 langsung terkunci karena S2 waktu merasa bertegangannya S2 langsung terkunci karena S2 waktu merasa bertegangannya cepat (lebih kecil dari waktu T2 yang disetel)cepat (lebih kecil dari waktu T2 yang disetel)

g.g. PMB gardu induk masuk kembali setelah dicapai waktu PMB gardu induk masuk kembali setelah dicapai waktu menutup balik. menutup balik.

h.h. S1 mendapat tegangan dan setelah selang waktu T1, S1 masuk S1 mendapat tegangan dan setelah selang waktu T1, S1 masuk secara otomatis. Seksi I dan seksi II mendapat aliran listrik.secara otomatis. Seksi I dan seksi II mendapat aliran listrik.

Catatan :Catatan :

T1 : Waktu mulai kotak pengatur bertegangan T1 : Waktu mulai kotak pengatur bertegangan sampai sampai dengan sakelar (S) masuk kembali dengan sakelar (S) masuk kembali secara otomatis.secara otomatis.

Biasanya antara 5 – 10 detik.Biasanya antara 5 – 10 detik.

T2 : Waktu yang disetel agar S terkunci bila waktu T2 : Waktu yang disetel agar S terkunci bila waktu merasakan bertegangan lebih kecil dari merasakan bertegangan lebih kecil dari

waktu T2 waktu T2 yang disetel. Biasanya 4 – 7 detik.yang disetel. Biasanya 4 – 7 detik.

T3 : Waktu mulai kotak pengatur tidak T3 : Waktu mulai kotak pengatur tidak bertegangan bertegangan sampai dengan sakelar terbuka. sampai dengan sakelar terbuka. Biasanya 0,5 – 2 Biasanya 0,5 – 2 detik.detik.

S : Sakelar Seksi Otomatis (SSO). S : Sakelar Seksi Otomatis (SSO).

5. Sistem Distribusi 20 kV fasa tiga, 4 kawat 5. Sistem Distribusi 20 kV fasa tiga, 4 kawat dengan Pentanahan Netral Secara Langsungdengan Pentanahan Netral Secara Langsung

A. Sistem Jaringan :A. Sistem Jaringan :Tegangan nominalTegangan nominal : 20 kV: 20 kVSistem pentanahanSistem pentanahan : Netral ditanahkan langsung sepanjang : Netral ditanahkan langsung sepanjang jaringan. Kawat netral dipakai bersama untuk saluran tegangan jaringan. Kawat netral dipakai bersama untuk saluran tegangan menengah dan saluran tegangan rendah.menengah dan saluran tegangan rendah.Konstruksi jaringan : Terdiri dari saluran udara dan saluran kabel. Konstruksi jaringan : Terdiri dari saluran udara dan saluran kabel. Untuk saluran udara terdiri dari : Untuk saluran udara terdiri dari :

− saluran utama : Kawat AAC 240 mm2 & 150 mm2 fasa tiga, 4 saluran utama : Kawat AAC 240 mm2 & 150 mm2 fasa tiga, 4 kawat. kawat.

− saluran cabang : Kawat AAC 100 mm2 & 55 mm2 fasa tiga, 4 saluran cabang : Kawat AAC 100 mm2 & 55 mm2 fasa tiga, 4 kawat dan 55 mm2 & 35 mm2 fasa satu, 2 kawat (fasa netral).kawat dan 55 mm2 & 35 mm2 fasa satu, 2 kawat (fasa netral).

Sistem pelayanan : “radial”, dengan kemungkinan saluran utama Sistem pelayanan : “radial”, dengan kemungkinan saluran utama antara jaringan yang bertetangga dapat saling dihubungkan dalam antara jaringan yang bertetangga dapat saling dihubungkan dalam keadaan darurat.keadaan darurat.Pelayanan beban : Fasa tiga, 4 kawat, tegangan 20/11,6 kV Pelayanan beban : Fasa tiga, 4 kawat, tegangan 20/11,6 kV

Fasa satu, 2 kawat, tegangan 20 Fasa satu, 2 kawat, tegangan 20√3 √3 kV.kV.

B. Sistem PengamanB. Sistem Pengaman

Penutup balik otomatis (PBO) : dipasang pada saluran utama di Penutup balik otomatis (PBO) : dipasang pada saluran utama di GI sebagai pengaman utama jaringan.Pada jaringan (GI sebagai pengaman utama jaringan.Pada jaringan (>20 km) >20 km) PBO tidak begitu peka untuk menangkap gangguan yang PBO tidak begitu peka untuk menangkap gangguan yang berada jauh dari ujung hilir, sehingga untuk pengaman berada jauh dari ujung hilir, sehingga untuk pengaman gangguan temporer maupun untuk melokalisir gangguan gangguan temporer maupun untuk melokalisir gangguan daerah sekecil mungkin perlu dipasang PBO ke2 atau PBO ke3 daerah sekecil mungkin perlu dipasang PBO ke2 atau PBO ke3 pada jarak tertentu. Koordinasi antara PBO 1 dan PBO 2 pada jarak tertentu. Koordinasi antara PBO 1 dan PBO 2 dilakukan dengan memilih arus-arus nominal dengan dilakukan dengan memilih arus-arus nominal dengan mengurangi satu tingkat settiing lamanya dan banyaknya buka mengurangi satu tingkat settiing lamanya dan banyaknya buka tutup PBO disisi hilir. tutup PBO disisi hilir.

Pelebur (PL) : dipakai sebagai pengaman saluran-saluran Pelebur (PL) : dipakai sebagai pengaman saluran-saluran cabang terhadap gangguan yang bersifat permanen. PL juga cabang terhadap gangguan yang bersifat permanen. PL juga dipakai sebagai pengaman trafodistribusi jenis CSP dipakai sebagai pengaman trafodistribusi jenis CSP (Completely Self Protected).(Completely Self Protected).

Sakelar seksi otomatis (SSO) : dipasang sepanjang saluran Sakelar seksi otomatis (SSO) : dipasang sepanjang saluran utama atau pada percabangan untuk dapat melokalisasi utama atau pada percabangan untuk dapat melokalisasi gangguan dalam seksi-seksi yang lebih kecil. gangguan dalam seksi-seksi yang lebih kecil. SSO yang SSO yang dipasang pada jaringan ini membuka pada saat rangkaian dipasang pada jaringan ini membuka pada saat rangkaian tidak ada arus dan tidak menutup kembali. Sakelar ini tidak ada arus dan tidak menutup kembali. Sakelar ini bekerja berdasarkan penginderaan dan hitungan arus hubung bekerja berdasarkan penginderaan dan hitungan arus hubung singkat. SSO hanya dipasang bila mana pada sisi hulu singkat. SSO hanya dipasang bila mana pada sisi hulu terpasang PBO.terpasang PBO.