II.7. Proteksi Dist

PT PLN Udiklat

PROTEKSI DISTRIBUSI

1. Pendahuluan

Jaringan distribusi berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik ke pihak pelanggan. Karena

fungsinya tersebut maka keandalan menjadi sangat penting dan untuk itu jaringan distribusi

perlu dilengkapi dengan alat pengaman

Ada tiga fungsi sistem pengaman dalam jaringan distribusi

1. Mencegah atau membatasi kerusakan pada jaringan beserta peralatannya dari akibat

adanya gangguan listrik

2. Menjaga keselamatan umum dari akibat gangguan listrik

3. Meningkatkan kelangsungan pelayanan tenaga listrik kepada konsumen

Sistem pengaman yang baik harus mampu :

1. Melakukan koordinasi dengan sistim pengaman yang lain GI

2. Mengamankan peralatan dari kerusakan yang lebih luas akibat gangguan

3. Membatasi kemungkinan terjadinya kecelakaaan

4. Secepatnya membebaskan pemadaman karena gangguan

5. Membatasi daerah pemadaman akibat gangguan

6. Mengurangi frekuensi pemutusan permanen karena gangguan

Persyaratan yang harus dimiliki oleh alat pengaman atau sistem pengaman

1. Sensitifitas (kepekaan)

Suatu pengaman bertugas mengamankan suatu alat atau bagian tertentu dari sistem tenaga

listrik termasuk dalam jangkauan pengamanannnya merupakan daerah pengaman tugas

suatu pengaman mendeteksi adanya gangguan yang terjadi didaerah pengamanannya harus

cukup sensitif untuk mendeteksi dengan nilai minimum dan bila perlu mentripkan PMT

atau Pelebur untuk memisahkan bagian yang terganggu dengan bagian yang sehat

zt-document.doc 1

2. Selektifitas (ketelitian)

Selektifitas dari pengaman adalah kwalitas kecermatan dalam mengadakan pengamanan

bagian yang terbuka dari suatu sistem oleh karena terjadinya gangguan diusahakan

seminimal mungkin jika dapat tercapai maka pengamanan demikian disebut pengamanan

selektif.

3. Keandalan ( Realibilitas)

Dalam keadaan normal pengaman tidak boleh bekerja, tetapi harus pasti dapat bekerja bila

diperlukan. Pengaman tidak boleh salah bekerja, jadi susunan alat-alat penga,man harus

dapat diandalkan. Keandalan keamanan tergantung kepada desain, pengerjaan dan

perawatannya

4. Kecepatan. (Speed)

Makin cepat pengaman bekerja tidak hanya dapat memperkecil kerusakan tetapi juga dapat

memperkecil kemungkinan meluasnya akibat-akibat yang ditimbulkan oleh gangguan

2. Pengaman Arus lebih

2.1. Fuse Cut Out

2.1.1 Pengertian Fuse Cut Out ( F C O )

Fuse Cut Out merupakan sebuah alat pemutus rangkaian listrik yang berbeban pada jaringan

distribusi yang bekerja dengan cara meleburkan bagian dari komponennya (fuse link) yang

telah dirancang khusus dan disesuaikan ukurannya untuk itu. Perlengkapan fuse ini terdiri dari

sebuah rumah fuse (fuse support), pemegang fuse (fuse holder) dan fuse link sebagai pisau

pemisahnya dan dapat diindetifikasi dengan hal-hal seperti berikut

a. Tegangan Isolasi Dasar ( TID ) pada tingkat distribusi

b. Utamanya digunakan untuk penyulang (feeders) TM dan proteksi trafo

c. Konstruksi mekanis didasarkan pemasangan pada tiang atau pada crossarm

d. Dihubungkan ke sistim distribusi dengan batas-batas tegangan operasinya

2

PT PLN Udiklat

2.1.2 Klasifikasi Fuse Cut Out

Jenis-jenis fuse untuk tegangan tinggi dapat dilihat pada gambar 1 dibawah ini

Pada gambar ini diperlihatkan fuse yang dirancang untuk penggunaan pada tegangan tinggi

dapat dibedakan dalam 2 ( dua ) macam yaitu Cutout Distribusi (Distribution Cutouts),

dilapangan sering disebut: Fuse Cut Out disingkat FCO dan Fuse TM

(Power Fuse ) yang sering disebut MV Fuse atau Fuse pembatas arus. Dilapangan keperluan

dan cara pemasangan kedua jenis fuse ini berbeda. Fuse cut out banyak dipergunakan pada

saluran saluran percabangan dengan konstruksi saluran udara terbuka sedangkan MV fuse

banyak dipergunakan pada panel panel cubicle dengan saluran kabel atau campuran .

Fuse cutout distribusi diklasifikasi dalam 2 macam fuse yaitu : Fuse letupan (Expulsion Fuse)

dan Fuse Liquid (Liquid Filled Fuse) Namun pada kenyataannya dilapangan fuse cutout

letupan (expulsion) lebih banyak dipakai untuk jaringan distribusi dibanding dengan power

fuse, istilah letupan (expulsi) merupakan suatu tanda yang dipergunakan fuse sebagai tanda

adanya busur listrik yang melintas didalam tabung fuse yang kemudian dipadamkannya.

Peristiwa yang terjadi pada bagian dalam tabung fuse ini adalah peristiwa penguraian panas

secara partial akibat busur dan timbulnya gas yang di deionisasi pada celah busurnya sehingga

zt-document.doc 3

High Voltage Fuses

Power Fuses

Liquid filled Current limiting Expulsion

Distribution cut out

Carbon tetrachloride

Non Vented Single elemen

Non Dropout

sands

Non Vented

Double element

Single elemen

Non dropout

Non Dropout

Fibre tube

Vented

Boric Acid

Non Vented

Vented

Single elemen

Single elemen

Single elemen

Expulsioni

Open link

Repeater

open

Drop out

Fibre tube

enclosed

Single elemen Single elemen

open

Repeater

Single elemen dropout

dropout

dropout

dropout

Non Drop out

dropout Non Drop out

indicating

dropout

indicating indicating

indicating

Non indicating

indicating Non indicating

Liquid Filled


indicating


dropout Non dropout

indicating indicating indicating

oil

enclosed

dropout

indicating

Gambar 1. Klasifikasi Fuse Tegangan Tinggi

busur api segera menjadi padam pada saat arus menjadi nol. Tekanan gas yang timbul pada

tabung akibat naiknya temperatur dan pembentukan gas menimbulkan terjadinya pusaran gas

didalam tabung dan ini membantu deionisasi lintasan busur api. Tekanan yang semakin besar

pada tabung membantu proses pembukaan rangkaian, setelah busur api padam partikel-partikel

yang dionisasi akan tertekan keluar dari ujung tabung yang terbuka.

Klasifikasi fuse cutout yang kedua adalah fuse cutout liquid, fuse jenis ini tidak dikenal di

wilayah PT PLN . Namun menurut referensi Fuse Cut Out semacam ini dapat digunakan

untuk jaringan distribusi dengan saluran kabel udara .

2.1.3. Fuse Cut-Out Letupan Bertabung Fiber

Ada 2 jenis fuse letupan (expulsion) yang diklasifikasi sebagai Fuse Cut-Out (FCO) distribusi

yaitu

a. Fuse cutout bertabung fiber (Fibre tube fuse)

b. Fuse link terbuka (Open link fuse)

Fuse cut-out bertabung fiber mempunyai fuse link yang dapat diganti-ganti

(interchangeability) dan terpasang didalam pemegang fuse (fuse holder) berbentuk tabung

yang terbuat dari bahan serat selulosa. Fuse ini dapat dipergunakan baik untuk Fuse Cut-Out

terbuka (open fuse cut-out) atau Fuse Cut-Out tertutup (enclosed fuse cutout), fuse cut-out

terbuka dapat dilihat pada gambar 2.Pada gambar ini terlihat fuse bertabung fiber dipasang

diantara 2 (dua) isolator dan jaringan listrik dihubungkan pada kedua ujung fuse holdernya

pada fuse cutout tertutup, tabung fuse terpasang disebelah dalam pintu fuse cutout dan seluruh

kontak listriknya terpasangkan pada rumah fuse yang terbuat dari porselain seperti terlihat

pada gambar 3

Kedua Fuse Cutout ini dapat dipergunakan pada jaringan-jaringan dengan sistim delta atau

jaringan dengan sistim bintang tanpa pentanahan demikian juga pada jaringan - jaringan yang

menggunakan sistim netral ditanahkan apabila tegangan pemutusan fuse cutout secara

individual tidak melebihi tegangan maksimum pengenal rancangan dan tahanan isolasi ketanah

sesuai dengan kebutuhan operasinya

4

PT PLN Udiklat

Gambar 2 Gambar 2.

Fuse Cutout terbuka Fuse Cutout tertutup

2.1.4 Fuse Cut-Out Link Terbuka (Open Link)

Fuse cutout link terbuka terdiri dari sebuah fuse link yang tertutup didalam sebuah tabung

fiber yang relatif kecil dengan dilengkapi kabel penghubung tambahan pada fuse link-nya

untuk memperpanjang kedua ujung tabungnya.terlihat pada gambar 4

Gambar. 4

Fuse Cutout tipe Open Link

zt-document.doc 5

Kabel penghubung tambahan ini kemudian dihubungkan ke pegas kontak beban pada

rumah fuse (fuse support) untuk kerja secara mekanik. Kerja pegas ini dimaksudkan untuk

menjamin pemisahan agar kedua ujung dari fuse terbuka pada saat fuse bekerja dan ini

dipakai karena kemampuan pemutusan pada tabung fiber yang kecil relatif terbatas. Fuse

cutout ini dirancang untuk dipakai pada tegangan 17 kV, selain itu fuse ini mempunyai

arus pengenal pemutusan yang lebih rendah dari pada fuse cutout bertabung fiber

2.2 Standar Fuse link

Ada sejumlah standar yang dianut fuse link, salah satu standar pengenal fuse link yang

terdahulu dikenal dengan sebutan pengenal N. Pengenal N dispesifikasi fuse link tersebut

mampu untuk disalurkan arus listrik sebesar 100 % secara kontinue dan akan melebur

pada nilai tidak lebih dari 230 % dari angka pengenalnya dalam waktu 5 menit [1]. Pada

praktek dilapangan ketentuan tersebut kurang memuaskan penggunanya karena hanya satu

titik yang dispesifikasi pada kerakteristik arus-waktu sehingga fuse link yang dibuat oleh

sejumlah pabrik yang berbeda mempunyai keterbatasan dalam memberikan jaminan

koordinasi antar fuse link. Setelah fuse link dengan pengenal N kemudian muncul standar

industri fuse link dengen pengenal K dan pengenal T pada tahun 1951

Pengenal K untuk menyatakan fuse link dapat bekerja memutus jaringan listrik yang

berbeban dengan waktu kerja lebih “cepat” dan pengenal T untuk menyatakan fuse link

bekerja memutus jaringan listrik yang berbeban dengan waktu kerja lebih ”lambat”. Fuse

link tipe T dan tipe K ini merupakan rancangan yang universal karena fuse link ini bisa

ditukar tukar (interchangeability) kemampuan elektris dan mekanisnya yang dispesifikasi

dalam standar.

Fuse link tipe K dan tipe T yang diproduksi suatu pabrik secara mekanis akan sama

dengan fuse link tipe K dan tipe T yang diproduksi pabrik lain.

Karakteristik listrik link tipe K dan fuse link tipe T sudah distandarisasi dan sebagai titik

temu nilai arus maksimum dan minimum yang diperlukan untuk melelehkan fuse link

ditetapkan pada 3 titik waktu dalam kurva karakteristik Kondisi ini lebih menjamin

koordinasi antara fuse link yang dibuat oleh beberapa pabrik menjadi lebih baik dari pada

yang dimiliki fuse link N.

6

PT PLN Udiklat

Tabel 1. Arus Leleh Fuse Link Tipe KArus pengenal (rating) Fuse yang disarankan / disukai

Tabel 2.. Arus Leleh Fuse Link Tipe K Arus pengenal (rating) Fuse yang tidak disarankan / disukai - intermediate

Tabel 3. Arus Leleh Fuse Link Tipe T

zt-document.doc 7

Minimum Maksimum Minimum Maksimum Minimum Maksimum

6 12. 0 14. 4 13. 5 20. 5 72 86 6. 010 19. 5 23. 4 22. 5 34 128 154 6. 615 31. 0 37..2 37 55 215 258 6. 925 50 60 60 90 350 420 7. 040 80 96 98 146 565 680 7. 165 128 153 159 237 918 1100 7. 2100 200 240 258 388 1520 1820 7. 6

140 310 372 430 650 2470 2970 8. 0200 480 576 760 1150 3880 4650 8. 1

Rasio Kecepatan

Arus leleh Arus leleh

Arus Pengenal yang disarankan / disukai

Arus leleh Arus Pengenal fuse link

300 – 600 detik1 10 detik1 0,1 detik1


8 15 18 18 27 97 116 6. 512 25 30 29. 5 44 166 199 6. 620 39 47 48 71 273 328 7. 030 63 76 77. 5 115 447 546 7. 150 101 121 126 188 719 862 7. 180 160 192 205 307 1180 1420 7. 4

1 2 2. 4 .(2) 10 .(2) 58 -

2 4 4. 8 .(2) 10 .(2) 58 -

3 6 7. 2 .(2) 10 .(2) 58 -

Arus Pengenal dibawah 6 Amper

Rasio Kecepatan

10 detik1Arus leleh

0,1 detik1Arus leleh Arus

Pengenal fuse link

300 – 600 detik1Arus leleh

Arus Pengenal yang tidak disarankan / tidak disukai / Intermediate

Arus pengenal (rating) Fuse yang disarankan / disukai

Tabel 4 Arus Leleh Fuse Link Tipe T Intermediate – Tidak disarankan. [1]

Tiga titik operasi fuse link untuk tipe K dan tipe T yang distandarkan dalam karakteristik

arus – waktu adalah :

a. 300 detik untuk fuse link 100 amper dan dibawahnya , 600 detik untuk fuse link 140

amper dan 200 amper

b. 10 detik

c. 0.1 detik seperti yang dirancang pada tabel 1 dan tabel 2. untuk fuse link tipe K dan

tabel tabel 3 dan tabel 4 untuk fuse link tipe T

8


6 12. 0 14. 4 15. 3 23 120 144 1010 19. 5 23. 4 26. 5 40 224 269 11. 515 31. 0 37..2 44. 5 67 388 466 12. 525 50 60 73. 5 109 635 762 12. 740 80 96 120 178 1010 1240 1365 128 153 195 291 1650 1975 12. 9100 200 240 319 475 2620 3150 13. 1140 310 372 520 775 4000 4800 12. 9200 480 576 850 1275 6250 7470 13. 0

300 – 600 detik1 0,1 detik1

Arus Pengenal yang disarankan / disukai

Arus leleh Arus leleh

Rasio Kecepatan

Arus leleh Arus Pengenal fuse link

10 detik1

Rasio Kecepatan


8 15 18 20. 5 31 166 199 11.112 25 30 34. 5 52 296 355 11. 820 39 47 57. 0 85 496 595 12. 730 63 76 93. 0 138 812 975 12. 950 101 121 152 226 1310 1570 13. 080 160 192 248 370 2080 2500 13. 0

1 2 2. 4 .(2) 11 .(2) 1002 4 4. 8 .(2) 11 .(2) 100 -3 6 7. 2 .(2) 11 .(2) ` -

-

Arus Pengenal yang tidak disarankan / tidak disukai / Intermediate

Arus Pengenal fuse link

Arus Pengenal dibawah 6 Amper

Arus leleh

10 detik1Arus leleh

0,1 detik1Arus leleh

300 – 600 detik1

PT PLN Udiklat

Karakteristik arus – waktu lebur minimum fuse link tipe K dan T yang dibuat semestinya

tidak kurang dari nilai-nilai minimum yang ditampilkan dan karakteristik lebur minimum

fuse link ini ditambah dengan toleransi dari pabrikan seharusnya tidak lebih besar dari nilai

maksimum seperti pada tabel 1 dan tabel 2. untuk fuse link tipe K dan tabel 3 dan tabel 4

untuk fuse link tipe T

Untuk memperoleh kerja yang selektif dapat dipergunakan sederetan fuse link dengan nilai

arus pengenal yang disarankan (prefered continues rating) :

6 - 10 – 15 – 25 – 40 – 65 – 100 – 140 dan 200 amper., nilai arus pengenal kontinyu 8 – 12

– 20 – 30 – 50 – dan 80 amper merupakan nilai arus pengenal yang tidak disarankan (non

prefered countinues rating).sebagai standar intermediate.

Nilai-nilai arus pengenal fuse ini disediakan dengan maksud agar setiap nilai arus penganal

fuse link yang disarankan dapat diproteksi oleh nilai arus pengenal fuse link yang disarankan

dengan nilai arus pengenal yang lebih besar dan setiap nilai arus pengenal fuse link yang

tidak disarankan akan diproteksi oleh nilai arus pengenal fuse link yang tidak di sarankan

dengan nilai arus pengenal yang lebih besar dalam beberapa kasus kerja selektif dapat juga

diperoleh antara fuse link yang disarankan dengan fuse link yang tidak disarankan

Nilai arus pengenal fuse link di bawah 6 amper : 1, 2 dan 3 sudah distandarisasi, nilai-nilai

arus pengenal yang rendah ini tidak dimaksudkan untuk berkordinasi satu dengan yang lain

namun koordinasi lebih baik dengan nilai arus pengenal 6 ampere atau diatasnya

Karakteristik kerja fuse link fuse cutout type K , T dan H masing masing dapat dilihat pada

gambar 5 , gambar 6 dan pada gambar 7 seperti berikut :

zt-document.doc 9

Gambar 5 Kurva Karakteristik Arus –Waktu Fuse link tipe K ( kerja cepat )

10

Kurva Leleh MinimumKurva Leleh MaksimuPemutusan Rampung

PT PLN Udiklat

Gambar 6 Fuse link tipe T (kerja lebih lambat)

Gambar 7 Fuse link tipe H ( Tahan Surja )

Dari kedua Karakteristik kerja fuse ini masing-masing memiliki

a. Kurva waktu leleh minimum ( minimum melting time )

zt-document.doc 11

Kurva Leleh MinimumKurva Leleh MaksimuPemutusan Rampung

Yaitu kurva yang menunjukkan waktu yang dibutuhkan mulai dari saat terjadinya arus

lebih sampai dengan mulai meleburnya pelebur untuk harga arus tertentu.

b. Waktu busur

Waktu antara saat timbulnya busur permulaam sampai saat pemadaman

c. Kurva waktu pembebasan maksimum ( maximum clearing time )

Yaitu kurva yang menunjukkan waktu yang dibutuhkan dari saat terjadinya arus lebih

sampai dengan padamnya bunga api untuk harga arus tertentu

2.1.6 Ketersediaan Tipe Dan Angka Pengenal Fuse Link

Seiring dengan perubahan teknologi dan kebutuhan dalam peningkatan mutu pelayanan

tenaga listrik. beragam tipe dan angka pengenal fuse cutout letupan (expulsion) yang

diproduksi dan dijual dipasaran pada masa kini. Salah satu perusahaan pembuat fuse link

menyediakan beberapa tipe yang diantaranya adalah tipe K, T, H, N, D, S untuk sistim

distribusi dengan tegangan sampai 27 kV dan tipe EK, ET dan EH untuk sistem distribusi

dengan tegangan sampai 38 kV dengan pengenal seperti terlihat pada tabel 5

Tabel 5 Ketersediaan tipe dan rating fuse link yang diproduksi pabrik

2.7. Standar PLN : SPLN 64 1985

12

Arus kontinyu yang di ijinkan Jenis waktu

Arus Pengenal ( % Pengenal ) kerja( A )

H( Tahan Surja )

D - Timah(Tahan Surja )

K – Timah( Cepat )

K – Perak( Cepat )

N – Timah( Cepat )

T – Timah( Lambat )

S – Tembaga( Sangat Lambat )

EK( Cepat )

ET( Lambat )

EH(Sangat Lambat) 1,2,3,5 100 Sangat lambat 13 s/d 22

6 s/d 100 150 Lambat 10 s/d 13.1

6 s/d 100 150 Cepat 6 s/d 8.1

3 s/d 200 150 Sangat lambat 15 s/d 20

1 s/d 200 150 Lambat 10 s/d 13.1

5 s/d 200 100 Cepat 6 s/d 11

6 s/d 100 100 Cepat 6 s/d 8,1

1 s/d 200 150 Cepat 6 s/d 8,1

1-1,5-2-3-4-5-7-10-15-20 100 Sangat lambat 7 s/d 46

Tipe Fuse LinkRasio Kecepatan

Kerja

1-2-3-5-8 100 Sangat lambat 6 s/d 18

PT PLN Udiklat

Untuk keperluan peningkatan efisiensi dan tingkat keandalan pelayanan sistem di PT PLN

(Persero), jenis,tipe dan karakteristik perlu dipilih Fuse Cut out yang sesuai dengan sistem

dan kondisi yang ada di lingkungan PT PLN (Persero) sebagai perusahaan yang mengelola

distribusi tenaga listrik. Untuk keperluan ini PLN merumuskan kebijaksanaanya dalam

standar PLN : SPLN 64 : 1985 mengenai Petunjuk dan Penggunaan Pelebur Pada Sistem

Tegangan Menengah dengan spesifikasinya adalah sebagai berikut:

1. Ketentuan Umum

1. Frekwensi kerja : 50 Hz

2. Tegangan pengenal : 20 kV, 24 kV untuk sistim 20 KV 3 fasa dengan netral

ditanahkan

3. Tingkat isolasi pengenal :

a. Tegangan ketahanan impulse : polaritas positif dan negatif

Antara kutub - tanah dan kutub – kutub ( TID ) 125 kV (puncak)

Antara jarak isolasi dari rumah fuse 60 kV ( efektif )

b. Tegangan ketahanan sistim 50 Hz ( kering/ basah selama 1 menit )

Antara kutub - tanah dan kutub – kutub ( TID ) 50 kV (efektif)

Antara jarak isolasi dari rumah fuse 60 kV ( efektif )

Kondisi standar suhu, tekanan dan kelembaban 20 0 C, 760 mmHg

dan 11 g /m3 Air

4. Suhu : suhu udara maksimum 40 0 C suhu udara rata-rata 24 jam

maks 37 0 C

5. Arus pengenal dalam amper dan arus pemutusan dalam kilo amper : fuse link

Arus pengenal dan arus pemutusan pengenal fuse link dipilih dari seri R10 Bagi

jenis pembatas arus dalam keadaan khusus bila diperlukan tambahan boleh

diambil dari seri R 20

Seri R 10. : 1 - 1,25 – 1,6 – 2 – 2,5 – 3,15 – 4 – 6,3 – 8 dan kelipatan 10 nya

Seri R 20 : 1 – 1,12 – 1,25 – 1,4 – 1,6 – 1,8 – 2 – 2,24 – 2,5 – 2,8 – 3.15 – 3,55 –

4 – 4,5 – 5 – 5,6 – 6,3 – 7,1- 8 – 9 dan kelipatan 10 nya

6. Batas kenaikan suhu

zt-document.doc 13

Fuse link dan rumah fuse (fuse support) harus dapat dilewati arus pengenalnya

secara terus menerus tanpa melewati batas kenaikan suhunya seperti tertera pada

tabel 4

7. Untuk pasangan luar tekanan angin tidak melebihi 700 N / m 2

8. Udara sekitar tidak tercemar oleh debu, asap, gas korosif, gas mudah terbakar uap

atau garam

9. Ketinggian dari permukaan laut tidak melebihi 1000 m

2. Spesifikasi Fuse Cutout Jenis Letupan ( Expulsion Fuse )

1. Macam macam angka pengenal

a. Pengenal fuse

Tegangan pengenal : 24 KV

Arus pengenal fuse dalam amper

Seri R 10. ( A ) :

1 - 1,25 – 1,6 – 2 – 2,5 – 3,15 – 4 – 6,3 – 8 dan kelipatan 10 nya

Seri R 20. ( A ) :

1 – 1,12 – 1,25 – 1,4 – 1,6 – 1,8 – 2 – 2,24 – 2,5 – 2,8 – 3.15 – 3,55 – 4 –

4,5 – 5 – 5,6 – 6,3 – 7,1- 8 – 9 dan kelipatan 10 nya

Kemampuan pemutusan pengenal dalam kilo ampere

Seri R 10. ( kA ) :


Seri R 20. ( kA ) :

1 – 1,12 – 1,25 – 1,4 – 1,6 – 1,8 – 2 – 2,24 – 2,5 – 2,8 – 3.15 – 3,55 – 4 –


Frequensi pengenal : 50 Hz

b. Pengenal rumah fuse ( Fuse Support )


Arus maksimum pengenal :

Nilai-nilai standar dari arus pengenal rumah fuse adalah :

50 A, 100 A, 200A, 400A.

14

PT PLN Udiklat

Tingkat isolasi pengenal

1. Tegangan Ketahanan Impulse : Polaritas positif dan negatif


Antara jarak isolasi dari rumah fuse 145 kV ( puncak )

2. Tegangan Ketahanan sitim 50 Hz ( kering / basah selama 1 menit )


Antara jarak isolasi dari rumah pelebur 60 kV ( efektif )

c. Pengenal pemikul batang pelebur ( fuse holder )


Arus maksimum

Seri R 10. ( A ) :


Seri R 20. ( A ) :

1 – 1,12 – 1,25 – 1,4 – 1,6 – 1,8 – 2 – 2,24 – 2,5 – 2,8 – 3.15 – 3,55 – 4 –


Kemampuan pemutusan pengenal dalam KA

Seri R 10. ( kA ) :


Seri R 20. ( kA ) :

1 – 1,12 – 1,25 – 1,4 – 1,6 – 1,8 – 2 – 2,24 – 2,5 – 2,8 – 3.15 – 3,55 – 4 –


d. Pengenal fuse link

Arus pengenal

Seri R 10. ( A ) :


Seri R 20. ( A ) :

1 – 1,12 – 1,25 – 1,4 – 1,6 – 1,8 – 2 – 2,24 – 2,5 – 2,8 – 3.15 – 3,55 – 4 –


Tegangan maksimum : 24 kV

zt-document.doc 15

e. Karakteristik pelebur

Batas kenaikan suhu

Anak dan rumah pelebur ( Fuse link dan Fuse holder ) harus dapat dilewati

arus pengenalnya secara terus menerus tanpa melewati batas kenaikan

suhunya seperti tertera pada tabel Batas Suhu dan Kenaikan Suhu berbagai

komponen

Kelas pelebur jenis letupan dibagi dalam dua kelas yaitu :

1. Fuse letupan (expulsion ) kelas 1 dipergunakan untuk proteksi

sekelompok trafo berkapasitas besar

2. Fuse letupan (eexpulsion ) kelas 2 dipergunakan untuk proteksi trafo-

trafo kecil untuk proteksi kapasitor atau untuk keperluan seksionalisasi

jaringan distribusi tegangan menengah dengan saluran udara

f. Karakteristik waktu–arus fuse link

Pabrik harus menyediakan kurva-kurva yang diperoleh dari pengujian jenis

karakteristik waktu sesuai yang ditentukan pada publikasi IEC 282-2 1974 .

g. Konstruksi

Pelebur yang dipilih pada umumnya tipe buka-jatuh (drop out) dimana

tabung, fuse holder dan fuse linknya akan jatuh dan menggantung bila fuse

linknya telah bekerja (putus)

Pembukaan tanpa pemadaman dapat dilakukan dengan tambahan alat kerja

kerja keadaan bertegangan (hot stick) yang dilengkapi dengan alat

pemadam busur atau dengan dengan lengan pemutus pelebur.

2.8. Pemasangan FCO

FCO pada jaringan distribusi tegangan menengah biasanya dipergunakan pada saluran

saluran percabangan untuk mengamankan saluran percabngan dari adanya gangguan

hubung singkat dan untuk mengamankan sistim dari gangguan hubung singkat pada trafo

distribusi .

Konstruksi Pemasangan dari Fuse Cut Out ini dapat dilihat seperti gambar gambar berikut

16

PT PLN Udiklat

A.Porcelain insulator with higher Creepage distance and greater insulation properties. G.

Crank shaft support / lower housing in Brass.

B.Upper eye bolt connector in Tin plated brass.

H.Trigger in stainless steel.

C.Upper contact - silver plated ETP Copper. I.

Stainless steel spring provides toggle action for fuse link ejector.

D.Galvanized steel hooks for load break tools & guiding the fuse tube during closure.

J. Lower eye bolt connector in Tin plated Brass.

E.Fuse tube holder coated with UV resistant paint, impervious to water & constructed in Epoxy resin with special arc quenching liner.

K. Crank shaft.

F. Lower contact in ETP grade copper duly silver plated. L. Galvanized mounting Brackets.

zt-document.doc 17

A 36 AD A 12 AD

A 36 AD A 12 AD

Gambar 9 Pemasangan FCO untuk Proteksi Saluran

Gambar 8 bagian bagian dari konstruksi FCO

http://www.asiatic-india.com/PIC2.HTML

18

Gambar 11. Pelepasan / Pemasukan Fuse Holder FCO Dengan Load Buster

PT PLN Udiklat

2.8. Cara Pemilihan Arus Pengenal ( Rating ) Fuse Link FCO

a. Pemilihan Arus Pengenal Fuse link FCO

untuk Proteksi Percabangan

Pemilihan arus pengenal (Rating) fuse link Cut Out ( FCO ) untuk saluran cabang

sangat penting untuk dilakukan dengan sebaik baiknya dalam rangka koordinasi sistem

untuk memperoleh penampilan sistem yang optimal dengan harapan target perusahaan

dalam pencapaian kepuasan pelanggan dan peningkatan penjualan KWh dengan

mengecilkan tingkat SAIDI dan SAIFI di harapkan dapat terpenuhi

Salah satu metode pemutusan arus hubung singkat permanen (persistant) yang

efektif adalah dengan memasang fuse pada tiap tiap percabangan atau anak cabangnya (

sub branch )

zt-document.doc 19

Gambar 12 Load Buster alat untuk membuka Fuse Holder Cut Out pada kondisi berbeban dengan peredam busur api

Kesalahan dalam menentukan pilihan rating fuse link tentu akan memupus harapan

perusahaan. Sering kerjanya (Trip) PMT Penyulang di Gardu Induk oleh karena sering

terjadi gangguan di saluran saluran cabang atau terutama saluran saluran anak cabang

perlu dipertimbangkan untuk penempatan FCO yang sesuai dengan kebutuhan

Salah satu yang harus dipertimbangkan dalam pemilihan arus pengenal FCO untuk

proteksi saluran cabang atau saluran anak cabang adalah besarnya nilai arus beban

maksimum yang akan atau dapat mengalir pada saluran cabang atau anak cabang yang

dimaksud .

Sesuai dengan Standard kemampuan dari fuse link Cut out (FCO) yang diproduksi

oleh sejumlah pabrik yang telah dikemukakan di fuse cut out dan pada pemilihan arus

pengenal fuse link FCO. Untuk menentukan arus pengenal (rating) fuse link yang

dipilih dapat dilakukan sebagai berikut :

1. Pilih fuse link Cut Out ( FCO ) yang sesuai dengan standar dalam hal ini PLN dalam

SPLN 64 :1985 menentukan pilihan type K T dan H

2. Bagilah Arus beban maksimum yang sudah ditentukan dengan kemampuan arus

kontinue fuse link

3. Koordinasi yang sebaik baiknya dengan alat proteksi yang lain (PMT, PBO dan Fuse

Cut out ) baik yang berada di sisi sebelah hulu (sumber) dan sebelah hilirnya (beban)

4. Perhatikan Batas ketahanan penghantar terhadap arus hubung singkat

5. Perhatikan pula kemampuan pemutusan dari Fuse Cut Out khususnya bagi FCO yang

terpasang dekat dengan sumber tenaga

Dengan demikian fuse link cutout yang dipilih selain harus tahan terhadap arus beban,

juga harus bisa dikoordinasikan dengan alat proteksi yang lain dan mempunyai

kemampuan pemutusan terhadap arus hubung singkat yang mungkin terjadi dan dapat

melindungi penghantar yang diamankan dari kerusakan akibat arus lebih.

Pemilihan rating arus fuse link yang benar adalah tidak akan lebur atau terjadi

kerusakan oleh gangguan sesaat (no-persistant) yang terjadi disebelah hilirnya karena

recloser yang akan membuka rangkaian dengan operasi instantaneous tanpa memutuskan

20

PT PLN Udiklat

fuse link Pada saat gangguan tetap fuse link pertama pada sebelah sumber dari gangguan

akan melebur dan membuka rangkaian setelah operasi recloser

2.9. Koordinasi Proteksi Antar Fuse Cut-0ut

Penggunaan fuse link yang benar membutuhkan sejumlah informasi tentang

karakteristik sistim dan karakteristik peralatan yang akan diproteksi seperti yang telah

dituliskan mengenai dasar pemilihan fuse link dengan definisi : Bila dua atau lebih fuse

link atau alat proteksi lain digunakan pada suatu sistim alat proteksi yang paling dekat

dengan titik gangguan dari arah sumber disebut peralatan pemproteksi dan yang paling

dekat selanjutnya disebut : backup atau diproteksi seperti digambarkan pada gambar 12

dibawah ini

Salah satu aturan yang sangat penting dalam aturan penggunaan fuse link adalah :

Clearing time maksimum dari fuse link pemroteksi tidak lebih dari 75 % waktu leleh

minimum dari fuse link diproteksi.

Prinsip ini untuk menjamin Fuse link pemroteksi akan memutuskan dan menghilangkan

gangguan sebelum fuse link diproteksi rusak. Aturan lain yang harus dipegang adalah arus

beban pada suatu titik pemakaian semestinya tidak lebih besar dari kapasitas arus kontinyu

yang dimiliki fuse link nya. Apabila arus melebihi kapasitasnya maka semestinya fuse link

akan mengalami pemanasan lebih, membuat pemutusan dan rangkaian menjadi terpisah

dari sistem Kapasitas arus kontinue fuse link rata–rata adalah 150 % dari arus pengenalnya

untuk fuse link type K dan type T dengan elemen pelebur dari timah dan 100% untuk fuse

link tipe H, N dan type K perak seperti terlihat pada tabel 5 pada SPLN 64 : 85

zt-document.doc 21

Gambar 12 Koordinasi Fuse Dengan Fuse

Kemampuan hantararus terus menerus pelebur ( FCO ) jenis letupan ( expulsion) tipe T

(lambat) dan tipe K (cepat) ditetapkan sebagai berikut :

a. 1.5 kali arus pengenalnya, bagi pelebur dengan arus pengenal 6.3 A sampai

dengan 100 A.

b. 1.3 kali arus pengenalnya bagi pelebur dengan arus pengenal 125 A sampai

dengan 160 A

c. Sama dengan nilai arus pengenalnya bagi pelebur dengan arus pengenal 200 A

d. Pelebur ltupan tipe H sama dengan arus pengenalnya

e. Pelebur jenis Pembatas Arus ( limmiting Current) atau disebut MV Fuse

( Power Fuse) sama dengan arus pengenalnya

f. Kemampuan hantararus terus menerus dari pelebur harus sama atau lebih besar

dari arus beban maksimum terus menerus yang akan melewatinya

Koordinasi operasi suatu proteksi dengan proteksi lain penting untuk dilasanakan

untuk menjaga hal yang tidak diinginkan misalnya adanya pemutusan yang tidak di

inginkan demikian juga koordinasi operasi proteksi fuse cut out dimana prinsipnya adalah :

Memberi kesempatan pada fuse pemroteksi (protecting) pada sisi beban yang berada di

depan terdekat dari titik gangguan untuk bekerja sepenuhnya (memutus rampung) terlebih

dahulu sebelum fuse sebelah hulu (sisi sumber) yang diproteksi bertindak sebagai

cadangannya mulai bekerja.

Untuk memenuhi koordinasi hendaknya dipilih waktu leleh arus pengenal yang

memiliki kerenggangan waktu minimum 25 % antara waktu pemutusan maksimum Fuse

pemroteksi pada sisi terdekat dengan gangguan dengan waktu leleh minimum pelebur yang

diproteksi atau dengan kata lain waktu pemutusan maksimum dari fuse pemroteksi

hendaknya tidak melebihi 75 % dari minimum fuse yang diproteksi

Untuk pelaksanaan koordinasi dapat dilakukan dengan menggunakan tabel 6 dan tabel

7 dan 8 seperti berikut

22

PT PLN Udiklat

Tabel 8

Koordinasi Fuse link tipe H dengan tipe K dan tipe K dengan K

zt-document.doc 23

Tabel 6Koordinasi Proteksi Antara Fuse Cutout

Tabel 7Koordinasi Proteksi Antara Fuse Cutout

Fuse link tipe T Koordinasi dengan Fuse Link Tipe T

PT PLN Udiklat

b. Pemilihan Arus pengenal ( Rating ) fuse link

FCO untuk Proteksi Trafo Distribusi

1. Dilihat dari karakteristik waktu –arusnya proteksi trafo dibatasi dua garis kerja yaitu :

a. Garis batas ketahanan pelebur yang merupakan batas ketahanan pelebur dimana

pelebur FCO tidak boleh bekerja pada beban lebih yang masih dan harus dapat

ditahan oleh trafo tersebut yaitu :

Beban lebih ( Beban Maksimum )

Arus Beban Peralaihan ( Cold Load pick up )

Hubung singkat JTR

Arus Masuk Awal ( Inrush ) trafo

Arus asutan motor

b Garis Batas Ketahanan Trafo yang merupakan batas ketahanan trafo dimana pelebur

( FCO ) harus sudah bekerja / melebur gangguanh yang dapat melebihi batas

tersebut adalah hubung singkat pada sisi primeratau sekunder trafo

2 Garis batas ketahanan pelebur bagi trafo distribusi umum ditentukan oleh titik titik

berikut :

2 x In selama 100 detik ................beban lebih

3 x In selama 10 detik ................Arus beban peralihan

6 x In selama 1 detik ............... Arus beban peralihan

12 x In selama 0.1 detik ...........Arus Inrush trafo

25 x In selama 0.01 detik ............Arus Inrush trafo

Bila Beban Trafo berupa motor listrik maka :

3 x In selama 100 detik ................Arus beban peralihan

6 x In selama 10 detik ............... Arus beban peralihan

10 x In selama 1 detik ........ ...Arus Inrush trafo

zt-document.doc 25

3 Ketahanan Pelebur terhadap surja kilat

Bagi trafo trafo berdaya kecil dibawah 100 KVApemilihan pelebur harus memperhatikan

ketahanan terhadap arus surja kilat :

a. minimum 74 A selama 0.01 detik untuk surja kilat 2 KA

b. minimum 370 A selama 0.01 detik untuk surja kilat 10 KA

4. Garis batas ketahanan trafo ditentukan oleh kondisi sebagai berikut :

2 x In selama 300 detik ................beban lebih, arus Hs JTR

4.75 x In selama 60 detik ................ beban lebih, arus Hs JTR

26

PT PLN Udiklat

6.7 x In selama 30 detik ................ beban lebih, arus Hs JTR

11.3 x In selama 10 detik ..............Beban lebih, arus Hs JTR

25 x In selama 2 detik ...............Hubung singkat pada trafo

I2 t = 1.250 ..........................................Hubung singkat pada trafo

3. Relai Arus Lebih

Relai arus lebih adalah suatu relai yang bekerja berdasarkan adanya kenaikan arus yang

melebihi nilai arus dan waktu setingnya. Relai arus lebih ini berfungsi sebagai proteksi

terhadap gangguan hubung singkat, baik hubung singkat antar fasa maupun fasa ke tanah.

Berdasarkan karakteristik waktu kerjanya relay arus lebih dapat dibagi menjadi :

a. Relai arus lebih seketika (instanstaneous over current relay).

b. Relai arus lebih dengan tunda waktu tertentu (definite time over current

relay).

c. Relai arus lebih dengan tunda waktu terbalik (inverse time over current

relay).

3.1. Relai Arus Lebih Seketika

Relai arus lebih seketika adalah relai arus lebih yang bekerja tanpa penundaan waktu, atau

jangka waktu relai mulai saat arusnya pick-up sampai selesai sangat singkat (sekitar 20

sampai 100 ms).

zt-document.doc 27

.t detik

I ampere

Gambar : Karakteristik Rele Arus Lebih Seketika

3.2. Relai Arus Lebih Waktu Tertentu

Jangka waktu relai mulai pick-up sampai selesai diperpanjang dengan nilai tertentu dan

tidak tergantung besarnya arus yang menggerakkannya. Relai arus lebih jenis ini terdiri

dari elemen arus lebih dan elemen relai waktu

Gambar : Karakteristik Relai Arus Lebih Waktu Tertenu

3.3. Relai Arus Lebih dengan Tunda Waktu Terbalik

Jangka waktu relai mulai pick-up sampai selesai kerjanya diperpanjang dengan nilai yang

berbanding terbalik dengan besarnya arus yang menggerakkannya.

Gambar : Karakteristik Relai

Arus Lebih Waktu Terbalik

28

.t detik

I ampere

.t detik

I ampere

PT PLN Udiklat

Relai arus lebih waktu terbalik pada dewasa ini dalam suatu relai dapat memiliki

beberapa jenis kurva yang dapat dipilih sesuai dengan kebutuhannya berkat

kemajuan tekonologi elektronika dan micro prosesor Dimana kurva kurva tersebut

dapat diubah kedalam bentuk bentuk persamaan diantaranya adalah :

1. Kurva standar Inverse

( 3.1 )

2. Kurva Very Inverse

( 3.2 )

3. Kurva Extremely Invers

( 3.3 )

4. Kurva long time inverse

( 3.4 )

Dimana

. tp = waktu kerja relai dalam detik

TD = Time Dial Seting

M = Perkalian arus kerja relai (Pick-Up) M >1

4. P B O (Penutup Balik Otomatis)

Alat ini digunakan sebagai pelengkap untuk pengaman gangguan temporer dan juga untuk

membatasi luas daerah yang padam akibat gangguan, dilihat dari peredam busur apinya

PBO adalah :

1. PBO dengan media minyak

2. PBO dengan media Vaccum

3. PBO dengan media Gas SF6

zt-document.doc 29

Dilihat dari peralatan kontrolnya adalah :

1. PBO dengan kontrol hidroulick

2. PBO dengan kontrol elektronik

Dilihat dari peralatan sensornya adalah :

1. PBO dengan sensor arus listrik

2. PBO dengan sensor tegangan

5. PENGAMAN TERHADAP TEGANGAN SENTUH

1. Pengertian.

Jika suatu tegangan tersentuh tubuh manusia maka pada umumnya mengalir arus listrik

kedalam tubuh yang berbahaya bagi tubuh sebenarnya bukan tegangannya melainkan arus

listrilk yang mengalir didalam tubuh.

Tegangan akan berbahaya akibat sentuhan dengan tegangaan itu menyebabkan

mengalirnya arus listrik yang cukup besar didalam tubuh, jika tidak menyebabkan aliran

arus tegangan tidak berbahaya.

2. Akibat arus listrik dalam tubuh

Berdasarkan penelitian didapat kesimpulan bagaimana akibat arus mengalir dalam tubuh

manusia digambarkan sebagai berikut :

30

PT PLN Udiklat

Daerah 1 menunjukkan arus tidak menimbulkan reaksi apapun

Daerah 2 Menunjukkan arus sudah terasa tetapi umumnya tidak menimbulkan bahaya

Daerah 3 menunjukkan arus terasa dan belum mengakibatkan bahaya fibrilasi (denyuk

jantung tak teratur).

Daerah 4 menunjukkan arus terasa dan bisa terjadi bahaya fibrilasi dengan kemungkinan

sampai 50 %

Daerah 5 menunjukkan bahaya fibrilasi lebih dari 50 %.

Dalam gambar ini terlihat bahaya akibat arus mengalir ( tidak hanya tergantung kepada

besarnya arus tetapi juga lamanya arus mengalir )

3. Tegangan Sentuh Yang Berbahaya

Jika tegangan sentuh tersentuh bagian tubuh sedangkan kaki menginjak ketanah maka akan

mengalir arus listrik krdalam tubuh yang besarnya tergantung dari tahanan tubuh dan tahan

kontak pada kedua titik sentuhan. Bila tubuh tersengat aliran listrik besar arus listrik yang

melewati tergantung kepada tegangan listrik yang mengenai dan lintasan yang dilalui arus

listrik dengan demikian beasar tahan tubuh manusia sangat dipengaruhi oleh keadaan

kelembaban tubuh.

Lintasan tubuh yang dilalui arus dan besar tegangan yang disentuh dapat dilihat pada

gambar berikut ini :

zt-document.doc 31

Tabel batas tegangan sentuh dan lamanya sentuhan maksimum

Lama Sentuhan Maksimum

(detik)

Besar Tegangan Sentuh

Arus Bolak-Balik (V) / harga efektif Arus Searah (V)

5

1

0,5

0,2

0,1

0,05

0,03

< 50

50

75

90

110

150

220

280

< 120

120

140

160

175

200

250

310

4. Cara Pengamanan Terhadap Tegangan Sentuh

Sentuhan dengan tegangan dapat terjadi secara langsung atau tidak langsung. Pengamanan

terhadap sentuhan langsung adalah pengamanan terhadap sentuhan pada bagian yang aktif

dari suatu peralatan atau instalasi yang dalam kondisi normal bertegangan. Sedangkan

pengaman terhadap sentuhan tidak langsung adalah pengamanan terhadap sentuhan pada

32

PT PLN Udiklat

badan peralatan atau instalasi yang menjadi bertegangan pada waktu ada gangguan

(hubung singkat ke badan tersebut).kebadan instalasi yang bersifat konduktif.

Pengaman terhadap sentuhan langsung :

1. Pengamanan dengan isolasi pada bagiuan bagian yang aktif

2. pengamanan dengan selungkup atau sekat

3. Pengamanan dengan penghalang

4. Pengamanan dengan penempatan diluar jangkauan tangan

5. Pengamanan tambahan dengan saklar pengaman arus ke tanah

Pengamanan terhadap sentuhan tak langsung

1. Pengamanan dengan pemutusan otomatis

2. pengamanan dengan isolasi pengaman

3. pengamanan dengan alas isolasi

4. pengamanan dengan pemisah pengaman (trafo pemisah)

5. pengamanan dengan pentanahan

6. Pentanahan TR

Fungsi Pentanahan TR

Pentanahan TR berfungsi untuk menghindari bahaya tegangan sentuh bila terjadi

gangguan atau kegagalan isolasi pada peralatan atau pada instalasi Dalam SPLN 3 1978

pentanahan netral pada jaringan tegangan rendah adalah pentanahan efektif yang

mempunyai tahanan pentanahan dibawah 5

Semua JTR dan instalasi harus menggunakan sistem pentanahan netral pengaman ( PNP)

PNP adalah sistem pentanahan dengan cara menghubungkan badan peralatan atau

instalasi dengan hantaran netral yang ditanahkan (disebut hantaran nol) sehingga jika

terjadi kegagalan isolasi tercegahlah bertahannya tegangan sentuh yang terlalu tinggi

karena pemutusan arus oleh alat pengaman arus lebih

Tegangan sentuh yang timbul akibat gangguan atau kegagalan isolasi tergantung kepada

pentanahan. Bekerjanya peralatan pengaman juga ditentukan oleh sistim pentanahan yang

dipergunakan

zt-document.doc 33

5. PENGAMAN TERHADAP TEGANGAN LEBIH TRANSIENT

5.1. Sebab Timbulnya Tegangan Lebih Transient

Dalam keadaan operasi, suatu sistem tenaga listrik sering mengalami gangguan yang

dapat mengakibatkan terjadinya pelayanan-pelayanan daya. Gangguan tersebut lebih

sering terjadi pada jaringan distribusi. Terjadinya gangguan adalah disebabkan oleh

peninggian tegangan lebih, dimana tegangan itu melampaui tingkat ketahanan isolasi

dari hantaran distribusi. Dengan demikian terjadi hubung singkat kawat-kawat fasa ke

tanah yang dapat menyebabkan PMT membuka.

Tegangan lebih ini antara lain ditimbulkan oleh :

a. Sambaran petir pada hantaran distribusi baik merupakan sambaran langsung atau

tidak langsung.

b. Surja hubung

Oleh sebab itu, kebutuhan tingkat ketahanan isolasi dari suatu sistem tenaga biasanya

ditentukan oleh tegangan lebih akibat sambaran petir (tegangan lebih atmosfir ) dan

tegangan lebih akibat transien pada waktu switching.

5.1.1. Tegangan lebih atmosfir ( petir )

Tegangan lebih ini timbul pada JTM karena JTM terkena sambaran petir baik

langsung ( jarang terjadi ) maupun sambaran tidak lansung ( sering terjadi ),

misalnya petir menyambar pohon atau benda lain yang lebih tinggi dari JTM lalu

menginduksi ke JTM yang ada di sekitar lokasi sambaran petir.

Teganganlebih atmosfir ini sekitar 345 kV.

5.1.2. Tegangan lebih hubung.

Di dalam jaringan listrik ada dua macam yang dapat dibedakan, yaitu keadaan

stasioner ( misalnya keadaan masa kerja suatu jaringan ) dan keadaan sementara

atau proses menuju keseimbangan ( transien ), yang timbul pada waktu switching

atau memutus arus. Proses transien adalah peralihan dari keadaan stasioner I ke

34

PT PLN Udiklat

keadaan stasioner II, yang hampir selalu menyebabkan ossillasi tegangan dan arus,

karena itu dapat menimbulkan kenaikan tegangan G.

Gambar 1 : Keadaan I dan II dari distribusi daya

Karena adanya tahanan dalam jaringan, maka tegangan lebih diredam dan setelah

beberapa waktu tertentu tegangan itu menghilang. Dalam gambar 1 digambarkan

keadaan stasioner I dan II. Dalam keadaan I generator memberikan daya melelui

suatu penghantar trafo terus ke pemakai melalui penghantar, melainkan dalam

distribusi daya itu ada juga medan magnit yang mengelilingi penghantar-penghantar

dan medan listrik antara penghantar-penghantar sendiri dan penghantar-penghantar

dengan tanah.

Medan listrik dan medan magnet itu mengandung energi yang berpulsa sebesar

harga rata-rata dari frekuensi yang 2 x sebesar frekuensi jaringan. Selama keadaan

stasioner I, energi dari pembangkit itu disimpan pada trafo, penghantar dan

pemakai.

Sesudah membuka sakelar S ( keadaan II ) generator itu tidak menyerahkan daya

lagi kepada pemakai, tetapi generator itu tetap memberi energi medan listrik pada

zt-document.doc

G Trafo

G Trafo

35

penghantar, walaupun energi tersebut hanya sedikit. Proses keseimbangan itu

membawa keadaan energi dari keadaan I ke keadaan II, yang dimulai dengan proses

switching ( pemutus arus ).

Jadi dapat dikatakan, bahwa proses transien adalah proses keseimbangan energi

antara dua keadaan stasioner yang masing-masing mempunyai muatan-muatan

energi yang berbeda-beda.

6. KARAKTERISTIK TEGANGAN LEBIH

6.1. Karakteristik

Tegangan Lebih Atmosfir ( petir )

Teori yang dapat diterima tentang petir yaitu bahwa awan terdiri dari daerah

bermuatan positif dan negatif. Pusat-pusat muatan ini menginduksikan muatan

berpolaritas berlawanan ke awan terdekat atau ke bumi. Gradien potensial di udara

antara pusat-pusat muatan di awan atau antara awan dan bumi tidak seragam tapi

gradien tersebar timbul pada bagian konsentrasi muatan tinggi.

Dimana konsentrasi muatan tertinggi dan gradien tegangan tinggi dari awan ke

bumi, timbul muatan pelepasan yang secara umum terjadi di awan. Ketika gradien

mencapai batas untuk udara, udara di daerah konsentrasi stres tinggi mengionisasi

atau tembus ( break down ).

Muatan dari pusat muatan mengalir ke dalam kanal terionisasi, mempertahan-kan

gradien tegangan tinggi pada ujung kanal dan melanjutkan proses tembus listrik.

Formasi suatu sambaran petir berikutnya adalah tembus listrik pro-gresif pada jalur

busur api lebih kecil dari pada tembus listrik sesaat dan komplit di udara sepanjang

kanal. Sambaran petir ke bumi mulai ketika suatu muatan sepanjang pinggir awan

menginduksikan muatan lawan ke bumi, seperti diperlihatkan pada gambar 2.

Lidah arah bawah menyebar dari awan ke arah bumi seperti diperlihatkan pada

gambar 3. Jika pusat muatan kecil, semua muatan bisa saja dilepaskan selama lidah

utama ( pilot leader ) terbentuk dan sambaran tidak lengkap. Ketika sambaran

36

PT PLN Udiklat

lengkap, muatan kecil tampaknya dikosongkan. Akibatnya lidah petir juga terhenti.

Begitu pusat muatan baru terbentuk dan lidah petir terbentuk lagi secara cepat.

Begitu lidah petir mendekati bumi, sambaran ke arah atas terbentuk, biasanya dari

titik tertinggi di sekitarnya bila lidah petir ke arah atas dan ke arah bawah ertemu

seperti terlihat pada gambar 4.

Suatu hubungan awan ke bumi terbentuk dan energi muatan awan dilepaskan ke

dalam tanah. Muatan-muatan dapat terinduksi ke jaringan listrik yang ada di

sekitar sambaran petir ke tanah. Walaupun muatan awan dan bumi dinetralisir

lewat jalur awan ke tanah, muatan dapat terjebak pada jaringan listrik, seperti

terlihat pada gambar 5. Besar muatan yang terjebak ini tergantung pada gradien

mula awan ke bumi dan jarak sambarangan terhadap jaringan. Tegangan terinduksi

pada jaringan listrik dari sambaran ke tempat jauh, akan menjalar sepanjang

jaringan dalam bentuk gelombang berjalan sampai dihilangkan oleh pengurangan

( atennuasi ), kebocoran, isolator rusak/ pecah, atau arrester beroperasi. Bila

sambaran langsung ke jaringan listrik, tegangan naik secara cepat pada titik kontak.

Tegangan ini juga menjalar dalam bentuk gelombang berjalan dalam dua arah dari

titik sambaran, berusaha menaikkan potensial jaringan terhadap tegangan lidah

petir arah ke bawah.

Tegangan ini melampaui ketahanan tegangan jaringan terhadap tanah dari isolasi

sistem dan jika tidak cukup dilengkapi dengan pengaman tegangan lebih, dapat

mengawali kerusakan isolasi. Kerusakan isolasi ( kegagalan ), atau operasi arrester

lebih baik, akan di bentuk suatu jalur dari kawat jaringan ke tanah untuk sambaran

petir. Ini menyempurnakan mata rantai antara awan dan bumi untuk melepas

energi awan dalam bentuk arus surja. Karena titik hubung jaringan ke tanah makin

jauh dari titik kontak sambaran, sebagian kawat jaringan dapat membentuk suatu

bagian dan jurus arus petir.

Arrester surja, dengan karakteristik tembus listrik terkontrol, loncatan listrik

(spark over) terjadi pada tegangan di bawah ketahanan isolasi sistem. Loncatan

listrik yang rendah, tahanan yang rendah selama arus surja mengalir menyebabkan

arrester surja begitu penting dalam sistem distribusi.

zt-document.doc 37

Tegangan yang dihasilkan oleh sambaran petir secara karakteristik naik mencapai

nilai puncak secara cepat dan kemudian menurun menuju nol pada laju yang sangat

lambat.

Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai tegangan puncak biasanya beberapa

mikro detik atau kurang. Waktu ekor gelombang dapat mencapai sepuluh atau

ratusan mikro detik. Tegangan pada penghantar jaringan distribusi yang tersambar

petir tidak seragam kenaikannya menuju puncak gelombang. Ketika lidah

sambaran mendekati penghantar, terjadi induksi muatan. Ketika lidah ini

mendekati penghantar pada kecepatan 0,3048 m / mikrodetik, terjadi kenaikan

tegangan induksi.

Bila sambaran petir mencapai penghantar, kenaikan tegangan menjadi lebih cepat.

Karena arrester yang biasa dipakai pada jaringan distribusi mempunyai tegangan

pengenal yang rendah, maka bisa saja arrester beroperasi pada tegangan terinduksi

tersebut.

Jadi perbandingan kenaikan tegangan terhadap beroperasinya arrester akan lebih

rendah pada JTM dari pada JTT. Untuk mengetahui ketahanan tegangan isolasi

terhadap tegangan petir, dilakukan uji tegangan impuls di laboratorium. Bentuk

gelombang tegangan impuls ini distandarisir (SPLN) 1,2 x 50 mikrodetik, seperti

terlihat pada gambar 6, bentuk gelombang dan besar arus sambaran petir juga

bervariasi. Hal ini juga telah distandarisir untuk gelombang arus uji yaitu naik dari

nol mencapai nilai puncak dalam 8 mikrodetik dan menurun mencapai nilai ½

puncak dalam 20 mikro detik sejak awal.

38

PT PLN Udiklat

zt-document.doc

+++

++

+ +++

++

+

Gambar 2 : Muatan sepanjang pinggir awan menginduksi muatan lawan pada bumi

+ + + + + + + + + +

+ + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + +

Gambar 3 : Lidah petir menjalar ke arah bumi

39

6.2. Karakteristik

Tegangan Surja Hubung

Ketika suatu sakelar dalam rangkaian listrik dibuka atau ditutup akan terjadi suatu

transien hubung. Hal serupa juga akan terjadi pada JTM atau JTT. Kombinasi dari

kapasitansi, induktansi dan resistansi JTM secara umum sedemikian rupa sehingga

teganga lebih surja hubung yang merusak isolasi sistem tidak terjadi. Akan tetapi

tegangan lebih surja hubung yang dapat merusak isolasi sistem dapat terjadi akibat dari

pukulan balik ketika proses buka/tutup (switching) saklar bangka kapasitor perbaikan

faktor daya. Pukulan balik yang terjadi pada saat buka/tutup saklar kapasitor

menunjukkan suatu pemakaian tidak sempurna dari saklar. Mengatasi masalah ini

sebaiknya dengan cara mendapatkan saklar yang bebas pukulan balik dan mencegah

tegangan lebih dari pada mencoba mempro-teksinya.

Ferroresonansi dapat menghasilkan tegangan lebih merusak pada JTM. Tegangan lebih

ini tidak benar-benar transien ( peralihan ) karena bersiklus dan tetap ada dalam periode

panjang. Tegangan lebih ini dapat terjadi ketika kapasitansi dienerjais secara hubungan

seri dengan kumparan primer dari trafo tanpa beban atau berbeban rendah. Ini biasanya

terjadi ketika proses hubung ( switching ) sebagai akibat dari suatu pelebur putus atau

suatu penghantar JTM putus. Penyelesaian dari masalah ini adalah merubah hubungan

jaringan atau merevisi operasi saklar ( switching ) sehingga tegangan lebih tidak dapat

terjadi. Cara ini tidak dapat mengamankan isolasi terhadap tegangan lebih tersebut.

7. PENGAMANAN TERHADAP TEGANGAN LEBIH

7.1. Pengaman Surja

dari Saluran Distribusi ( Metode Lama ).

Pengaman saluran distribusi menurut metode lama adalah merupakan pengembangan

dari metoda yang digunakan pada saluran transmisi. Ada beberapa metoda pengaman

yang digunakan metoda lama ini, yaitu kawat tanah, kawat netral dan sela batang.

7.1.1. Kawat Tanah ( Overhead Statics )

Metoda pertama yang digunakan untuk pengaman saluran distribusi adalah

kawat tanah. Metoda ini yang biasanya digunakan pada saluran transmisi,

40

PT PLN Udiklat

memerlukan ketahanan impuls isolasi sangat tinggi. Untuk saluran distribusi hal

ini tidak mungkin dipenuhi, khususnya pada tempat-tempat peralatan seperti

transformator. Kriteria utama perencanaan dalam mengevaluasi kawat tanah

adalah persoalan back flash over ke tanah. Penggunaan kawat tanah

memerlukan tahanan pentanahan yang sangat rendah untuk setiap struktur dan

ketanahan impuls isolasi yang tinggi. Pada sistem multi grounded Y, kawat

netral dihubungkan pada banyak titik tanah, yang selanjutnya berlaku

mempengaruhi arus petir pada seluruh peralatan di saluran. Dan hasilnya tidak

seberapa untuk mengamankan saluran dari flash over bila arus petir yang besar

mengenai transformator dan peralatan-peralatan.

7.1.2. Kawat Netral

Dalam hal ini kawat netral ditempatkan di atas fasa menggantikan kedudukan

kawat tanah. Persoalan sama yang mencakup back flash over juga tetap terjadi.

Penelitian yang telah dilakukan ( di Australia ) menunjukkan bahwa baik kawat

tanah ( di atas kawat fasa ) maupun kawat netral ( di bawah kawat fasa )

keduanya meredam sedikit gelombang surja. Kawat netral di atas kawat fasa

ternyata tidak ekonomis atau tidak merupakan metoda yang baik untuk

melindungi peralatan terhadap sambaran petir.

7.1.3. Sela Batang.

Latar belakang dari metoda ini adalah apabila saluran harus juga flash over,

maka buatlah ketahanan impuls dari saluran tinggi dan buat pada beberapa titik

dari saluran ketahanan impuls yang lebih rendah tersebut yaitu pada sela batang.

Hal ini memerlukan beroperasinya pemutus daya (circuit breaker) untuk

menghilangkan gangguan 50 Hz itu.

Ada beberapa persoalan dengan sela batang ini pertama adalah jarak sela

batang karena hal ini terutam menentukan flash over. Dengan adanya arus

gangguan yang besar bunga api pada sela batang ( rod gap ) bunga api pada alat

tersebut dapat merusak peralatan di sekitarnya.

zt-document.doc 41

7.1.4. Arrester Pada Trafo Distribusi

Terminal pentanahan arrester dihubungkan dengan terminal trafo dan terminal

pentanahan netral trafo ( netral ditanahkan langsung ) jika tidak ditanahkan

bersama maka arus surja akan mengalir ke tanah melalui impedansi Z

menyebabkan drop tegangan pada impedansi tersebut sehingga timbul tegangan

tinggi pada kumparan primer trafo karena kumparan sekunder dan tangki

mempunya beda potensial terhadap tanah maka timbul beda potensial di antara

keduanya. Jika ditanahkan bersama seperti Gambar 8, maka akan menurunkan

drop tegangan pada impedansi tersebut. Sehingga menghilangkan beda

potensial yang dihasilkan drop tegangan pada impedansi tanah, lihat gambar 9.

Jika interkoneksi ( solid ) antara tangki dan titik pentanahan bersama tidak

diizinkan dapat digunakan cela antara titik pentanahan dan netral kumparan

sekunder, lihat gammbar 10. Hal ini menyebabkan arus surja dilewatkan

melalui beberapa impedansi pentanahan paralel. Dan bahaya terhadap

kerusakan isolasi diminimalkan walaupun dalam koneksi arus surja besar dan

impedansi pentanahan tinggi.

Arrester dipasang pada tiap-tiap penghantar baik pada trafo tiga fasa maupun

satu fasa untuk sistem Y ditanahkan, lihat gambar 11 untuk seistem delta

arrester pada jaringan tidak ditanahkan.

Tegangan pada arrester adalah tegangan fasa-fasa jika salah satu penghantar

mengalami gangguan fasa ke tanah dan arrester tetap harus dipasang tiap fasa.

Untuk trafo satu fasa juga memerlukan arrester pada tiap kawat fasa di sisi

primer seperti ditunjukkan pada gambar 12.

42

PT PLN Udiklat

7.1.5. Arrester pada SUTM

Penempatan arrester pada jaringan dilaksanakan sebagai berikut :

Arrester sedapat mungkin dipasang pada titik percabangan dan pada ujung-

ujung saluran yang panjang, baik saluran utama maupun saluran percabangan,

jarak arrester yang satu dan yang lain tidak boleh lebh dari 500 meter. Jika

terdapat kabel tanah sebagai bagian dari sistem, arrester sebaiknya dipasang

pada ujung kabel. Arrester yang dipasang pada tiap kawat fasa.

7.1.6. Arrester SKTM

Saluran kabel bawah tanah tahan terhadap gangguan petir jika saluran kabel

bawah tanah mulai dari generator sampai pelanggan. Akan tetapi jika SKTM

digabung dengan SUTM, maka petir dapat masuk ke SKTM melalui SUTM

tiang naik.

Jadi arrester harus dipasang pada tiang naik dan di tiap kawat fasa.

Gambar 14 : Tegangan pada SKTM akibat sambaran petir pada SUTMzt-document.doc 43

8. KEGAGALAN PENGAMANAN DAN SEBAB-SEBABNYA.

Pengaman tegangan lebih yang terbaik adalah arrester jika pengaman terpasang tapi alat

yang diamankan juga mengalami kerusakan saat terkena sambaran petir baik langsung

maupun tidak langsung disebabkan oleh kekurangan, antara lain :

a. Arrester.

- Sambungan kawat arrester pada terminal arrester tidak baik ( tidak cukup

kencang )

- Sambungan kawat arrester pada kawat fasa jaringan tidak baik ( tidak cukup

kencang )

- Sambungan kawat arrester ke terminal tanah arrester tidak baik (tidak cukup

kencang)

- Sambungan kawat pentanahan arrester yang satu dengan kawat pentanahan

arrester lain tidak baik ( tidak cukup kencang).

- Sambungan kawat pentanahan arrester dengan kawat batang / batang

pentanahan tidak baik ( tidak cukup kencang ).

- Tahanan pentanahan arrester lebih besar dari 1 ohm.

- Jarak arrester terlalu jauh dari trafo.

- Jarak panjang arrester pada tiang yang satu dengan arrester pada tiang yang lain

terlalu jauh.

- Arrester tidak bekerja optimal, yaitu walaupun tidak ada petir menyambar

langsung maupun tidak langsung, langsung arrester bekerja. Atau juka ada

sambaran dan arrester bekerja tapi alat yang diamankan juga rusak, ini

disebabkan oleh jarak celah arrester tidak sesuai atau arrester sudah rusak,

karena itu perlu diganti dengan yang baik/baru. Jika arrester meledak karena

terkena sambaran langsung atau tidak langsung baik pada JTM maupun pada

arrester maka berarti arrester tidak dapat bekerja, tidak dapat merubah dirinya

menjadi penghantar lagi jadi arrester harus diganti.

44

PT PLN Udiklat

b. Bila turun (trafo, isolator, bushing) Rodgap/Sparkgap.

- posisi dan jarak antara rod gap pada terminal sekunder trafo GI maupun pada

terminal primer trafo distribusi perlu dikembangkan ke posisi dan jarak semula

yang benar.

- Rod gap perlu dibersihkan dari akumulasi kotoran/polusi bushing : tua, kotor,

retak rambut dan lain-lain.

Isolator.

Kotor, jadi perlu dibersihkan dari akumulasi kotoran / polusi.

Retak/pecah, perlu diganti.

Trafo :

Trafo sudah tua/isolasi kumparan menurun tahanan isolasinya.

Minyak trafo kotor, banyak mengandung bahan konduktif, endapan karbon

dan uap/air.

Kawat tanah :

Jarak kawat tanah dari kawat fasa kurang dari standar ( sudut perlindungan

maksimum 45o ).

Terjadi perubahan konstruksi JTM karena gangguan alam, tiang miring, dll.

Pentanahan kawat tanah tidak sempurna ( lebih besar dari 1 ohm ) misalnya

sambungan pada konnektor longgar, elektroda bumi berkarat, perubahan

kondisi tanah, dll.

a. Perencanaan salah yaitu penempatan pengaman, jenis/ukuran pengaman,

koordinasi isolasi salah pemilihan dan survey tahanan tanah tidak akurat.

b. Pemeliharaan tidak baik pada jaringan, trafo, penghantar maupun pada alat

pengaman.

zt-document.doc 45

Minyak trafo kotor, banyak mengandung bahan konduktif, endapan karbon

dan uap/air.

46

II.7. Proteksi Dist

Documents

Transcript of II.7. Proteksi Dist