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

In

du

k

Sekering T.M.

Trafo Distribusi

Rel T.R.

Sekering T.R.Jaringan Tegangan Rendah (JTR)

Sambungan RumahGardu 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

Gar

du h

ubun

g

Gar

du in

duk

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

OCRGFR

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

OCRGFR

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

OCRGFR

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 KASIHSELAMAT BEKERJA

PBO dan SSOPenutup 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