Pertemuan ke : 10 Bab. IX Pokok bahasan : Perlindungan Sistem Setelah mengikuti kuliah ini mahasiswa mengerti tentang pola pengamanan sistem distribusi, faktor-faktor penyebab gangguan pada sistem saluran distribusi maupun saluran transmisi, koordinasi pengaman saluran dan mampu untuk perawatan sistem saluran. Sub Pokok Bahasan : 1. Klafisikasi saluran 2. Pengamanan Sistem Distribusi Tegangan Menengah 3. Sistem Distribusi 20 kV fasa tiga, 3 kawat dengan Pentanahan Netral Melalui Tahanan Tinggi 4. Koordinasi Alat Pengaman 5. Sistem Distribusi 20 kV fasa tiga, 4 kawat dengan Pentanahan Netral Secara Langsung

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

1. Klasifikasi saluran Klasifikasi saluran untuk keperluan analisis : a. Saluran pendek :yaitu saluran yang mempunyai panjang dibawah ± 80 km. b. Saluran menengah : yaitu saluran yang mempunyai panjang antara 80 s/d 250 km. c. Saluran panjang : yaitu saluran yang mempunyai panjang diatas 250 km.

Klasifikasi saluran menurut tegangan kerja : a. Tegangan rendah (JTR) : 110 s/d 380 Volt b. Tegangan menengah (JTM) : 6 s/d 20 kV c. Tegangan tinggi (STT) : 70 s/d 150 kV d. Tegangan Ekstra Tinggi (EHV) : 220 s/d 500 kV Klasifikasi saluran berdasarkan fungsi dalam operasi : a. Sauran Distribusi : di Indonesia ditetapkan tegangan distribusi sebesar 20 kV b. Saluran sub-transmisi : Saluran percabangan dari saluran tegangan tinggi ke tegangan yang lebih rendah c. Saluran transmisi : menyalurkan daya yang besar dari pusat pembangkit listrik ke daerah beban atau antara dua lebih sistem

2. Pengamanan Sistem Distribusi Tegangan Menengah Macam-macam Alat Pengamanan: a. Pelebur (PL) (Fuse) merupakan pengamanan bagian dari saluran dan peralatan dari gangguan hubung singkat antar fasa (dapat pula sebagai pengaman hubung tanah bagi sistem yang ditanahkan langsung dan bagi peralatan pada sistem dengan tahanan rendah). b. Penutup balik otomatis (PBO) (Automatic circuit recloser- recloser) Sebuah alat berwadah sendiri, berisi sarana yang diperlukan untuk mengindera arus lebih, mengatur waktu, dan memutus arus lebih serta untuk menutup balik secara otomatis dan memberikan tegangan kembali pada saluran.

c. Pemutus beban (PMB) (Circuit Breaker) yang dilengkapi dengan: Relay penutup balik, untuk mengamankan sistem terhadap ganguan-gangguan yang bersifat temporer dan untuk koordinasi kerja dengan peralatan pemutus / pengaman lain di sisi hilir dan saluran cabang dari jaringan antara lain SSO dan PL. Relay (arus lebih) gangguan tanah sebagai pengamanan terhadap gangguan fasa tanah pada sistem yang ditanahkan dengan tahanan rendah, atau Relay (arus lebih) gangguan tanah terarah sebagai pengamanan terhadap gangguan fasa tanah bagi sistem yang ditanahkan dengan tahanan tinggi. Relay arus lebih sebagai pengaman terhadap gangguan antar fasa.

d. PBO ke 2 dan seterusnya : Disamping sebagai pengaman gangguan temporer, juga untuk membatasi luas daerah yang padam karena gangguan. e. Pemisah manual : Alat pemutus untuk mengurangi luas daerah yang padam dan karena gangguan dan mengurangi lamanya pemadaman. f. Sakelar Seksi Otomatis (SSO) : Alat pemutus otomatis untuk mengurangi luas daerah yang padam karena gangguan.

g. Rele gangguan tanah (Ground fault relay) : Dipasang pada setiap trafo tenaga di GI (khususnya untuk sistem dengan tahanan sentral rendah) untuk mengamankan gangguan tanah yang tidak dapat ditangani rele arus tanah pada saluran utama, khususnya demi keselamatan penduduk (misalnya : kawat jatuh ke tanah dengan tahanan gangguan tinggi). h. Indikator gangguan : Alat untuk mempercepat lokalisasi gangguan.

3. Sistem Distribusi 20 kV fasa tiga, 3 kawat dengan Pentanahan Netral Melalui Tahanan Tinggi A. Sistem Jaringan : Tegangan nominal: 20 kV Sistem pentanahan: Netral kumparan TM yang dihubungkan secara bintang dari trafo utama, ditanahkan melalui tahanan dengan nilai tahanan sebesar 500 Ohm (arus hubung singkat ke tanah maximum 25 A). Konstruksi jaringan : Pada dasarnya adalah saluran udara yang terdiri dari : − saluran utama : Kawat AAAC 150 mm2 fasa tiga, 3 kawat. − saluran cabang : Kawat AAAC 70 mm2. Sistem pelayanan : “radial”, dengan kemungkinan saluran utama antara jaringan yang bertetangga dapat saling dihubungkan dalam keadaan darurat. Pelayanan beban : Fasa tiga, 3 kawat, tegangan 20/11,6 kV Fasa satu, 2 kawat fasa, tegangan 20kV.

B. Sistem Pengaman Pemutus beban (PMB) utama dipasang pada saluran utama di GI sebagai pengaman utama jaringan, dan dilengkapi dengan alat pengaman (relay) : - relay penutup balik untuk memulihkan sistem dari gangguan- gangguan yang bersifat temporer dan untuk koordinasi kerja dengan peralatan pemutus/pengaman lain disisi hilir dan saluran cabang dari jaringan antara lain SSO dan PL. - relay gangguan tanah terarah untuk membebaskan gangguan fasa tanah. - relay arus lebih untuk membebaskan gangguan antar fasa. Pelebur (PL) dipasang pada titik percabangan antara saluran utama (trunk line) dan saluran cabang. PL juga dipasang pada sisi primer (20 kV) dari trafo distribusi, gunanya untuk mengamankan jaringan dan peralatan yang berada di sebelah hilirnya terhadap gangguan permanen antar fasa dan tidak mengamankan gangguan fasa tanah.

Sakelar seksi otomatis (SSO) : - Sebagai alat pemutus rangkaian untuk dapat memisahkan saluran utama dalam beberapa seksi, agar pada keadaan gangguan permanen, luas daerah (jaringan) yang harus dibebaskan di sekitar lokasi gangguan sekecil mungkin. SSO ini membuka pada saat rangkaian tidak ada tegangan tetapi dalam keadaan bertegangan harus mampu menutup rangkaian dalam keadaan hubung singkat. SSO juga dipakai untuk membuka dan menutup rangkaian berbeban, sakelar ini bekerja atas dasar penginderaan tegangan. - SSO dilengkapi dengan alat pengatur dan trafo tegangan sebagai sumber tenaga penggerak dan pengindera.

C. Koordinasi Alat-alat Pengaman: Sakelar seksi otomatis pada sistem distribusi berfungsi untuk melokalisasikan gangguan yang terjadi pada jaringan utama. Paralatan ini terdiri dari pemutus (di Jawa Timur menggunakan sakelar vakum), kotak-pengatur dan transformator untuk memberi tegangan ke kotak pengatur. Cara kerjanya dapat dijelaskan halaman berikutnya.

4. Koordinasi Alat Pengaman Contoh sistem koordinasi untuk jaringan sistem radial : Gambar : Prinsip koordinasi antara PMB dengan SSO

Misalnya gangguan terjadi pada seksi ke III maka urutan kerja alat pengaman alah sebagai berikut: a. PMB di gardu induk jatuh. b. Berhubung tidak ada tegangan maka sakelar otomatis S1, S2, dan S3 terbuka setelah selang waktu T3. c. Setelah dicapai waktu menutup balik maka PMB di gardu induk masuk kembali (reclosed). d. S1 mendapat tegangan dan setelah selang waktu T1, S1 masuk secara otomatis. e. S2 mendapat tegangan dan setelah selang waktu T1, S2 masuk secara otomatis dan seksi III yang terganggu dialiri listrik. f. Karena di seksi III masih ada gangguan maka PMB jatuh kembali dan setelah selang waktu T3, S1 dan S2 terbuka lagi, S2 langsung terkunci karena S2 waktu merasa bertegangannya cepat (lebih kecil dari waktu T2 yang disetel) g. PMB gardu induk masuk kembali setelah dicapai waktu menutup balik. h. S1 mendapat tegangan dan setelah selang waktu T1, S1 masuk secara otomatis. Seksi I dan seksi II mendapat aliran listrik.

Catatan : T1 : Waktu mulai kotak pengatur bertegangan sampai dengan sakelar (S) masuk kembali secara otomatis. Biasanya antara 5 – 10 detik. T2 : Waktu yang disetel agar S terkunci bila waktu merasakan bertegangan lebih kecil dari waktu T2 yang disetel. Biasanya 4 – 7 detik. T3 : Waktu mulai kotak pengatur tidak bertegangan sampai dengan sakelar terbuka. Biasanya 0,5 – 2 detik. S : Sakelar Seksi Otomatis (SSO).

5. Sistem Distribusi 20 kV fasa tiga, 4 kawat dengan Pentanahan Netral Secara Langsung A. Sistem Jaringan : Tegangan nominal: 20 kV Sistem pentanahan: Netral ditanahkan langsung sepanjang jaringan. Kawat netral dipakai bersama untuk saluran tegangan menengah dan saluran tegangan rendah. Konstruksi jaringan : Terdiri dari saluran udara dan saluran kabel. Untuk saluran udara terdiri dari : − saluran utama : Kawat AAC 240 mm2 & 150 mm2 fasa tiga, 4 kawat. − saluran cabang : Kawat AAC 100 mm2 & 55 mm2 fasa tiga, 4 kawat dan 55 mm2 & 35 mm2 fasa satu, 2 kawat (fasa netral). Sistem pelayanan : “radial”, dengan kemungkinan saluran utama antara jaringan yang bertetangga dapat saling dihubungkan dalam keadaan darurat. Pelayanan beban : Fasa tiga, 4 kawat, tegangan 20/11,6 kV Fasa satu, 2 kawat, tegangan 20√3 kV.

B. Sistem Pengaman Penutup balik otomatis (PBO) : dipasang pada saluran utama di GI sebagai pengaman utama jaringan.Pada jaringan (>20 km) PBO tidak begitu peka untuk menangkap gangguan yang berada jauh dari ujung hilir, sehingga untuk pengaman gangguan temporer maupun untuk melokalisir gangguan daerah sekecil mungkin perlu dipasang PBO ke2 atau PBO ke3 pada jarak tertentu. Koordinasi antara PBO 1 dan PBO 2 dilakukan dengan memilih arus-arus nominal dengan mengurangi satu tingkat settiing lamanya dan banyaknya buka tutup PBO disisi hilir. Pelebur (PL) : dipakai sebagai pengaman saluran-saluran cabang terhadap gangguan yang bersifat permanen. PL juga dipakai sebagai pengaman trafodistribusi jenis CSP (Completely Self Protected).

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