Sistem Pengaman Distribusi

8/2/2019 Sistem Pengaman Distribusi

1/13

1

Contoh Sistem Distribusi

Single Line Operasi Normal Penyulang Candra Buana

Disupply dari Gardu Induk Amlapura

Pada gambar single line diagram penyulang diatar terdapat beberapa komponen-komponen

proteksi yang terlihat untuk mengamankan sistem dari gangguan-gangguan, antara lain:

1. PMT/ Circuit Breaker2. Disconecting Switch3. Busbar4. FCO (Fuse Cut Out)

Selain komponen diatas, terdapat pula komponen-komponen proteksi lainnya yang terdapat

pada jaringan distribusi tersebut. Namun tidak tergambarkan pada line diagram diatas karena

line diagram diatas bersifat keseluruhan penyulang. Komponen-komponen tersebut antara

lain:

1. CT2. PT3. Relay4. Arrester


2/13

2

Komponen-Komponen Sistem Proteksi Distribusi

A. Circuit Breaker (CB)Circuit breaker merupakan saklar mekanis yang mampu menghubungkan,

mengalirkan dan memutuskan arus pada kondisi sirkit normal dan juga mampu

menghubungkan, mengalirkan untuk jangka waktu tertentu dan memutuskan secaraotomatis arus pada kondisi sirkit tidak normal, seperti pada kondisi hubung pendek.

Circuit Breaker (CB) dibutuhkan untuk:

1. Mengisolir peralatan yang terganggu agar bagian-bagian yang lainnya tetapberoperasi seperti biasa.2. Membatasi kerusakan peralatan akibat panas lebih (overheating), pengaruh gaya

mekanik dan sebagainya.

Circuit breaker berbeda dengan switch, dimana ia tidak hanya menghubungkan

maupun memutuskan circuit ketika mengalirkan arus normal, tetapi juga kemampuan

untuk menghubungkan dan memutuskan circuit pada kondisi system terburuk sekalipun.

Memutuskan atau menghubungkan circuit pada kondisi load (pembebanan) yang

menunjukkan tidak adanya masalah yang nyata selama arus gangguan pada sebuah

circuit breaker yang relatif rendah dan factor daya yang tinggi. Pada keadaan short

circuit, bagaimanapun arus mungkin mencapai ratusan ampere pada factor daya serendah0,1. Itu merupakan tugas sebuah circuit breaker untuk menghalangi, seperti arus, yang

sesegera mungkin menghindari kerusakan alat.

Ketika switching arus short circuit, arus induktif yang kecil dan arus kapasitif,

luapan tegangan yang tinggi tampak pada circuit yang mengalami switching. Tegangan

ini mungkin mecapai 5 kali ataupun lebih, tegangan circuit normal dan kerusakan isolasi

circuit atau restrike yang mungkin terjadi pada circuit breaker. Untuk mengurangi

tegangan tersebut, elemen-elemen eksternal yang ditambahkan pada breaker seperti

switching resistor, inductor arresters dan circuit electronic switching yang dikontrol.

Gambar 1. Circuit breaker


3/13

3

Berdasarkan media insulator dan material dielektriknya CB dibedakan menjadi 4 jenis,

yaitu:

1. Air Circuit Breakers(Air Blast Circuit Breaker)Circuit Breaker jenis ini dapat digunakan untuk memutus arus sampai 40 kA

dan pada rangkaian bertegangan sampai 765 kV. PMT udara hembus dirancanguntuk mengatasi kelemahan pada PMT minyak, yaitu dengan membuat media

isolator kontak dari bahan yang tidak mudah terbakar dan tidak menghalangi

pemisahan kontak, sehingga pemisahan kontak dapat dilaksanakan dalam waktu

yang sangat cepat. Saat busur api timbul, udara tekanan tinggi dihembuskan ke busur

api melalui nozzle pada kontak pemisah dan ionisasi media diantara kontak

dipadamkan oleh hembusan udara tekanan tinggi itu dan juga menyingkirkan

partikel-partikel bermuatan dari sela kontak, udara ini juga berfungsi untuk

mencegah restriking voltage (tegangan pukul ulang).

Kontak pemutus ditempatkan didalam isolator, dan juga katup hembusan

udara. Pada sakelar PMT kapasitas kecil, isolator ini merupakan satu kesatuan dengan

PMT, tetapi untuk kapasitas besar tidak demikian halnya.

2. Oil Circuit BreakersCircui Breaker jenis ini dapat digunakan untuk memutus arus sampai 10 kA

dan pada rangkaian bertegangan sampai 500 kV. Pada saat kontak dipisahkan, busurapi akan terjadi didalam minyak, sehingga minyak menguap dan menimbulkan

gelembung gas yang menyelubungi busur api, karena panas yang ditimbulkan busur

api, minyak mengalami dekomposisi dan menghasilkan gas hydrogen yang bersifat

menghambat produksi pasangan ion. Oleh karena itu, pemadaman busur api

tergantung pada pemanjangan dan pendinginan busur api dan juga tergantung pada

jenis gas hasil dekomposisi minyak.

Gambar 2. Pemadaman busur api pada pemutus daya udara

hembus

Gambar 3. Pemadaman busur api pada

pemutus daya minyak


4/13

4

Gas yang timbul karena dekomposisi minyak menimbulkan tekanan terhadap

minyak, sehingga minyak terdorong ke bawah melalui leher bilik. Di leher bilik,

minyakini melakukan kontak yang intim dengan busur api. Hal ini akan menimbulkan

pendinginan busur api, mendorong proses rekombinasi dan menjauhkan partikel

bermuatan dari lintasan busur api.

Minyak yang berada diantara kontak sangat efektif memutuskan arus.

Kelemahannya adalah minyak mudah terbakar dan kekentalan minyak memperlambat

pemisahan kontak, sehingga tidak cocok untuk sistem yang membutuhkan pemutusan

arus yang cepat.

Sakelar CB minyak terbagi menjadi 2 jenis, yaitu:

1. CB dengan banyak menggunakan minyak (Bulk Oil Circuit Breaker)Pada tipe ini minyak berfungsi sebagai peredam loncatan bunga api

listrik selama terjadi pemutusan kontak dan sebagai isolator antara bagian-

bagian yang bertegangan dengan badan, jenis PMT ini juga ada yang

dilengkapi dengan alat pembatas busur api listrik.2. CB dengan sedikit menggunakan minyak (Low oil Content Circuit Breaker)

Pada tipe ini minyak hanya dipergunakn sebagai peredam loncatan

bunga api listrik, sedangkan sebagai bahan isolator dari bagian-bagian yang

bertegangan digunakan porselen atau material isolasi dari jenis organic.

3. Vacuum Circuit BreakerSakelar PMT ini dapat digunakan untuk memutus rangkaian bertegangan

sampai 38 kV. Pada PMT vakum, kontak ditempatkan pada suatu bilik vakum. Untuk

mencegah udara masuk kedalam bilik, maka bilik ini harus ditutup rapat dan kontak

bergeraknya diikat ketat dengan perapat logam.

Jika kontak dibuka, maka pada katoda kontak terjadi emisi thermis dan medan

tegangan yang tinggi yang memproduksi elektron-elektron bebas. Elektron hasil emisi

ini bergerak menuju anoda, elektron-elektron bebas ini tidak bertemu dengan molekul

udara sehingga tidak terjadi proses ionisasi. Akibatnya, tidak ada penambahan

elektron bebas yang mengawali pembentukan busur api. Dengan kata lain, busur api

dapat dipadamkan.

Gambar 4. Kontak pemutus daya vakum.


5/13

5

4. SF6 Circuit BreakersSF6 adalah isolasi yang sempurna dan memusakan dalam menghentikan

percikan api. Bahan fisika, kimia dan elektriknya sangat cocok untuk berbagai macam

tempat, seperti gas insulated switchgear (GIS), high voltage capacitors, bushings, dan

gas insulated cables.

CB Jenis ini dapat digunakan untuk memutus arus sampai 40 kA dan padarangkaian bertegangan sampai 765 kV. Media gas yang digunakan pada tipe ini

adalah gas SF6 (Sulphur hexafluoride). Sifat gas SF6 murni adalah tidak berwarna,

tidak berbau, tidak beracun dan tidak mudah terbakar. Pada suhu diatas 150 C, gas

SF6 mempunyai sifat tidak merusak metal, plastic dan bermacam bahan yang

umumnya digunakan dalam pemutus tenaga tegangan tinggi.

Sebagai isolasi listrik, gas SF6 mempunyai kekuatan dielektrik yang tinggi

(2,35 kali udara) dan kekuatan dielektrik ini bertambah dengan pertambahan tekanan.

Sifat lain dari gas SF6 ialah mampu mengembalikan kekuatan dielektrik dengan

cepat, tidak terjadi karbon selama terjadi busur api dan tidak menimbulkan bunyi pada

saat pemutus tenaga menutup atau membuka.Selama pengisian, gas SF6 akan menjadi

dingin jika keluar dari tangki penyimpanan dan akan panas kembali jika dipompakanuntuk pengisian kedalam bagian/ruang pemutus tenaga. Oleh karena itu gas SF6 perlu

diadakan pengaturan tekanannya beberapa jam setelah pengisian, pada saat gas SF6

pada suhu lingkungan.

B. Relay

Beberapa jenis protection relay pada sistem distribusi adalah sebagai berikut:

1. Relay arus lebihRelai arus lebih merupakan pengaman utama sistem distribusi tegangan

menengah terhadap gangguan hubung singkat antar fasa. Relai arus lebih adalah

suatu relai yang bekerja berdasarkan adanya kenaikan arus yang melebihi nilai

Gambar 5. Rela


6/13

6

setting-nya pengaman tertentu dalam waktu tertentu. Berdasarkan karakteristik

waktu relai arus lebih dibagi menjadi 3, yaitu:

a. Tanpa penundaan waktu (instaneous)

b. Dengan penundaan waktu

c. Dengan penundaan waktu tertentu (definite time OCR)

d. Dengan penundaan waktu berbanding terbalik (inverse time OCR)e. Kombinasi 1 dan 2

2. Relai Arus Gangguan TanahRelai arus gangguan tanah (ground fault relay) merupakan pengaman

utama terhadap gangguan hubung singkat fasa ke tanah untuk sistem yang

ditanahkan langsung atau melalui tahanan rendah.

3. Relai Arus Gangguan Tanah BerarahRelai arus gangguan tanah berarah (directional ground fault relay) adalah

pengaman utama terhadap hubung singkat fasa ke tanah untuk sistem yang

ditanahkan melalui tahnan tinggi.

4. Relai Penutup BalikRelai penutup balik (reclosing relay) adalah pengaman pelengkap untuk

membebaskan gangguan yang bersifat temporer untuk keandalan sistem.

5. Penutup Balik Otomatis (PBO)Penutup balik otomatis (PBO, automatic circuit recloser) digunakan

sebagai pelengkap untuk pengaman terhadap gangguan temporer dan membatasi

luas daerah yang padam akibat gangguan.

Urutan operasi PBO:

a. Pada saat terjadi gangguan, arus yang mengalir melalui PBO sangat besarsehingga menyebabkan kontak PBO terbuka (trip) dalam operasi cepat (fast

trip)

b.

Kontak PBO akan menutup kembali setelah melewati waktu reclose sesuaisetting. Tujuan memberi selang waktu ini adalah untuk memberikan waktu

pada penyebab gangguan agar hilang, terutama gangguan yang bersifat

temporer

c. Jika gangguan bersifat permanen, PBO akan membuka dan menutup baliksesuai dengan settingnya dan akan lock-out (terkunci)

d. Setelah gangguan dihilangkan oleh petugas, baru PBO dapat dimasukkan kesistem.

6. Saklar Seksi OtomatisSaklar seksi otomatis (SSO, Sectionalizer) adalah alat pemutus untuk

mengurangi luas daerah yang padam karena gangguan. Ada dua jenis SSO yaitu

dengan pengindera arus yang disebut Automatic Sectionalizer dan penginderategangan yang disebut Automatic Vacum Switch (AVS). Agar SSO berfungsi

dengan baik, harus dikoordinasikan dengan PBO (recloser) yang ada di sisi hulu.

Apabila SSO tidak dikoordinasikan dengan PBO, SSO hanya akan berfungsi

sebagai saklar biasa.


7/13

7

C. Transformer

Instruments transformers adalah trafo yang mana dipergunakan bersama dengan

peralatan lain seperti: relai proteksi, alat ukur atau rangkaian kontrol. yang termasuk

trafo instrumen adalah current transformers dan potensial transformers.

Kegunaan trafo instrumen adalah:

a. Mengisolasi rangkaian meter dari sisi primer yang dipasok dengan tegangan tinggidan arus besar.

b. Menyediakan kemungkinan standar arus atau tegangan yang dipergunakan untukpengukuran atau proteksi.

Secara umum, Transformer dibagi atas 2 jenis yaitu:

1. Trafo Arus (CT)Trafo arus/Current transformer (CT) adalah suatu peralatan listrik yang dapat

memperkecil arus besar menjadi arus kecil, yang dipergunakan dalam rangkaian arus

bolak-balik.

Fungsi CT adalah untuk memperoleh arus yang se-banding dengan arus yang

hendak diukur (sisi sekunder 5 A atau 1 A) dan untuk memisahkan sirkuit dari sistem

yang arus nya hendak diukur (yang selanjutnya di sebut sirkuit primer) terhadap

sirkuit dimana instrumen tersambung (yang selanjutnya disebut sirkuit sekunder).

Berbeda dari transformator tenaga yang arusnya tergantung beban disisi sekunder,

tetapi pada trafo arus seperti halnya Ampere meter yang disisipkan ke dalam sirkuit

primer, arusnya tidak tergantung beban disisi sekunder, melainkan semata-mata

tergantung pada arus disisi primernya.

Trafo arus/Current Transformers terdiri dari belitan primer, belitan sekunderdan inti maknetik. Jika arus primer yang masuk ke CT ke teminal P

1/K dan arus yang

mengalir ke sekunder dinamakan terminal S1/k, seperti terlihat pada gambar 1 (lihat

arah arus sekunder IS

yang masuk ke ampere meter). Selanjutnya terdapat terminal

kedua pada CT disisi primer yaitu P2/L adalah terminal yang arusnya diperoleh dari

P1/k yang dialirkan ke beban dan S

2/l sisi sekunder adalah ter-minal yang arusnya

diperoleh dari S1/k.

Gambar 6. Transformer


8/13

8

2.

Trafo Tegangan (PT)Trafo tegangan/voltage transformers /potensial transformers adalah suatu

peralatan listrik yang dapat memperkecil tegangan tinggi menjadi tegangan rendah,

yang dipergunakan dalam rangkaian arus bolak-balik.

Fungsi trafo tegangan adalah untuk memperoleh tegangan yang sebanding

dengan tegangan yang hendak dipergunakan dan untuk memisahkan sirkuit dari

sistem dengan tegangan tinggi (yang selanjutnya di sebut sirkuit primer) terhadap

sirkuit dimana alat ukur (instrumen) tersambung (yang selanjutnya disebut sirkuit

sekunder). Beda dengan transformator tenaga yang dibutuhkan adalah tegangan dan

daya keluarannya tetapi pada trafo tegangan yang dibutuhkan adalah tingkat

ketelitiannya dan penurunan tegangannya yang disesuaikan dengan alat ukur.

Tegangan primer dari PT adalah tegangan pengenal yang diperoleh dari sistemdan tegangan sekunder pengenal diperoleh dari tegangan primer.

Potensial transformer yang dipasang diluar (outdoor) secara normal

dihubungkan antara fase dan tanah, untuk sistem tiga fase, dimana nilai standar

tegangan primer pengenal adalah 1/3 kali dari nilai tegangan pengenal sistem. Dantegangan sekunder pengenal yang dipergunakan dinegara-negara eropa, adalah:

100/3 atau 110/3 volt

3. Transformator Bantu (Auxilliary Transformator)Trafo yang digunakan untuk membantu beroperasinya secara keseluruhan

gardu induk tersebut. Dan merupakan pasokan utama untuk alat-alat bantu seperti

motor-motor listrik 3 fasa yang digunakan pada motor pompa sirkulasi minyak trafobeserta motor motor kipas pendingin. Yang paling penting adalah sebagai pemasok

utama sumber tenaga cadangan seperti sumber DC, dimana sumber DC ini

merupakan sumber utama jika terjadi gangguan dan sebagai pasokan tenaga untuk

proteksi sehingga proteksi tetap bekerja walaupun tidak ada pasokan arus AC.

Transformator bantu sering disebut sebagai trafo pemakaian sendiri sebab

selain fungsi utama diatas, juga digunakan untuk penerangan, sumber untuk sistim

sirkulasi pada ruang baterai, sumber pengggerak mesin pendingin (Air Conditioner)

karena beberapa proteksi yang menggunakan elektronika/digital diperlukan

temperatur ruangan dengan temperatur antara 20C -28C.

Untuk mengopimalkan pembagian sumber tenaga dari transformator bantu

adalah pembagian beban yang masing-masing mempunyai proteksi sesuai dengan

kapasitasnya masing-masing. Juga diperlukan pembagi sumber DC untuk kesetiap

Gambar 7. Rangkaian ekivalen CT


9/13

9

fungsi dan bay yang menggunakan sumber DC sebagai penggerak utamanya. Untuk

itu disetiap gardu induk tersedia panel distribusi AC dan DC.

D.

Busbar atau Rel

Merupakan titik pertemuan/hubungan antara trafo-trafo tenaga, Saluran Udara

TT, Saluran Kabel TT dan peralatan listrik lainnya untuk menerima dan menyalurkan

tenaga listrik/daya listrik. Ada beberapa jenis konfigurasi busbar yang digunakan saat ini,

antara lain:

1. Sistem cincin atau ringSemua rel/busbar yang ada tersambung satu sama lain dan membentuk seperti

ring/cicin.

2.Busbar Tunggal atau Single busbar

Semua perlengkapan peralatan listrik dihubungkan hanya pada satu / single

busbar pada umumnya gardu dengan sistem ini adalah gardu induk diujung atau

akhir dari suatu transmisi.

Gambar 9. Sistem Cincin atau ring

Gambar 8. Busbar


10/13

10

Gambar 10. Sistem busbar tunggal atau single busbar

3. Busbar Ganda atau double busbarGardu induk yang mempunyai dua / double busbar . Sistem ini sangat umum,

hamper semua gardu induk menggunakan sistem ini karena sangat efektif untuk

mengurangi pemadaman beban pada saat melakukan perubahan

Gambar 11.Sistem Busbar Ganda atau double Busbar

4. Busbar satu setengah atau one half busbarGardu induk dengan konfigurasi seperti ini mempunyai dua busbar juga sama

seperti pada busbar ganda, tapi konfigurasi busbar seperti ini dipakai pada Gardu

induk Pembangkitan dan gardu induk yang sangat besar, karena sangat efektif dalam

segi operasional dan dapat mengurangi pemadaman beban pada saat melakukanperubahan sistem. Sistem ini menggunakan 3 buah PMT didalam satu diagonal yang

terpasang secara seri.
http://4.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/ScqZGKO74II/AAAAAAAAAsM/rH9hpo9MSj8/s1600-h/Sistem+Busbar+Ganda.pnghttp://2.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/ScqZGXBgsKI/AAAAAAAAAsc/VxoOMXhLI-w/s1600-h/Sistem+Busbar+Tunggal.pnghttp://4.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/ScqZGKO74II/AAAAAAAAAsM/rH9hpo9MSj8/s1600-h/Sistem+Busbar+Ganda.pnghttp://2.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/ScqZGXBgsKI/AAAAAAAAAsc/VxoOMXhLI-w/s1600-h/Sistem+Busbar+Tunggal.png


11/13

11

Gambar 12. Sistem Busbar satu setengah atau one half busbar.

Sumber Tenaga Listrik

Generator

Generator adalah suatu sistem yang menghasilkan tenaga listrik dengan masukan

tenaga mekanik . Jadi disini generator berfungsi untuk mengubah tenaga mekanik

menjadi tenaga listrik yang mempunyai prinsip kerja sebagai berikut :

Bilamana rotor diputar maka belitan kawatnya akan memotong gaya-gaya magnit

pada kutub magnit, sehingga terjadi perbedaan tegangan, dengan dasar inilah timbullah

arus listrik, arus melalui kabel/kawat yang ke dua ujungnya dihubungkan dengan cincin

geser. Pada cincin-cincin tersebut menggeser sikat-sikat, sebagai terminal penghubung

keluar.

Bagian-bagian generator :

1. Rotor, adalah bagian yang berputar yang mempunyai bagian terdiri dari poros,inti, kumparan, cincin geser, dan sikat-sikat.

2. Stator, adalah bagian yang tak berputar (diam) yang mempunyai bagian terdiridari rangka stator yang merupakan salah satu bagian utama dari generator

yang terbuat dari besi tuang dan ini merupakan rumah dari semua bagian-

bagian generator, kutub utama beserta belitannya, kutub-kutub pembantu

beserta belitannya, bantalan-bantalan poros.
http://4.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/ScqZGDgX5rI/AAAAAAAAAsU/YZ9BBZJ3lNk/s1600-h/Sistem+Busbar+Satu+Setengah.png


12/13

12

Contoh Beban Tenaga Listrik

Motor Listrik

Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.

Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut

generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga

seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu.

Pada motor listrik tenaga listrik diubah menjadi tenaga mekanik. Perubahan ini

dilakukan dengan mengubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebut sebagai elektro

magnet. Sebagaimana kita ketahui bahwa : kutub-kutub dari magnet yang senama akan

tolak-menolak dan kutub-kutub tidak senama, tarik-menarik. Maka kita dapat

memperoleh gerakan jika kita menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang

dapat berputar, dan magnet yang lain pada suatu kedudukan yang tetap.

Gambar 13. Generator

Gambar 14. Motor Listrik
http://id.wikipedia.org/wiki/Generatorhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Dinamo&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Kipas_anginhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_cucihttp://id.wikipedia.org/wiki/Pompa_airhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Penyedot_debu&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Magnethttp://id.wikipedia.org/wiki/Magnethttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Penyedot_debu&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Pompa_airhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_cucihttp://id.wikipedia.org/wiki/Kipas_anginhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Dinamo&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Generator


13/13

Sistem Pengaman Distribusi

Documents

Transcript of Sistem Pengaman Distribusi