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
8/2/2019 Sistem Pengaman Distribusi
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
8/2/2019 Sistem Pengaman Distribusi
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
8/2/2019 Sistem Pengaman Distribusi
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.
8/2/2019 Sistem Pengaman Distribusi
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
8/2/2019 Sistem Pengaman Distribusi
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.
8/2/2019 Sistem Pengaman Distribusi
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
8/2/2019 Sistem Pengaman Distribusi
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
8/2/2019 Sistem Pengaman Distribusi
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
8/2/2019 Sistem Pengaman Distribusi
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.png8/2/2019 Sistem Pengaman Distribusi
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.png8/2/2019 Sistem Pengaman Distribusi
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/Generator8/2/2019 Sistem Pengaman Distribusi
13/13
Top Related