BAB II
TEORI DASAR JARINGAN DISTRIBUSI
2.1 Proses Pendistribusian Tenaga Listrik
Karena berbagai persoalan teknis, tenaga listrik hanya dibangkitkan pada tempat-tempat tertentu. Sedangkan pemakai tenaga listrik atau pelanggan tenaga listrik tersebar di seluruh indonesia, maka pendistribusian tenaga listrik dari tempat dibangkitkan sampai ke tempat pemakai memerlukan berbagai penanganan teknis.
Sistem tenaga listrik yang lengkap terdiri dari empat unsur. Pertama, adanya unsur pembangkit tenaga listrik. Kedua, adanya suatu sistem transmisi lengkap dengan gardu induk. Ketiga, adanya saluran distribusi yang biasanya terdiri atas saluran distribusi primer dan saluran distribusi sekunder. Keempat, adanya unsur pemakai tenaga listrik yang terdiri atas instalasi pemakaian tenaga listrik. Diagram sistem tenaga listrik terlihat pada gambar 2.1.
Pembangkitan tenaga listrik terdiri atas berbagai pusat tenaga listrik, seperti pusat listrik tenaga uap (PLTU), pusat listrik tenaga air (PLTA), pusat listrik tenaga nuklir (PLTN), pusat listrik tenaga gas (PLTG), pusat lisrik tenaga
gas dan uap (PLTGU), pusat listrik tenaga diesel (PLTD). Jenis pembangkit tenaga listrik yang dipakai umunya tergantung pada jenis bahan bakar atau energi primer yang tersedia. Generator sinkron mengubah energi mekanik menjadi energi listrik tiga phasa. Biasanya tegangan dari generator merupakan tegangan menengah yang besarnya mengikuti standar pabrik pembuat generator.
Letak pusat tenaga listrik sering jauh dari pusat-pusat pemakaian tenaga listrik seperti dikota dan industri. Dengan demikian energi listrik disalurkan atau ditransmisikan melalui jarak-jarak yang jauh (lihat gambar 2.2).
PTL TM GI Trafo Penaik Tegangan TT TET GI Trafo Penurun Tegangan Ke GD Ke Pemakai TM GD Trafo Distribusi TR kWh Meter Instalasi Pemakaian Sekering Pembangkit Transmisi Distribusi Primer Distribusi Sekunder Utilisasi TM
Keterangan :
PTL : Pembangkit Tanaga Listrik TT : Tegangan Tinggi
GI : Gardu Induk
TM : Tegangan Menengah GD : Gardu Distribusi
TR : Tegangan Rendah
Gambar 2.1. Diagram sistem tenaga listrik.
Untuk mentransimisikannya, tegangan yang keluar dari generator harus dinaikkan dulu dari Tegangan Menengah (TM) menjadi Tegangan Tinggi (TT), bahkan untuk jarak yang sangat jauh sekali tegangan dinaikkan menjadi Tegangan Extra Tinggi (TET). Penaikan tegangan ini dilakukan di Gardu Induk (GI) dengan menggunakan transformator penaik tegangan (step-up transformer). GI ini biasanya disebut dengan GI penaik tegangan. Penaikan tegangan ini dapat memperkecil arus pada saluran transmisi dan juga berarti mengurangi rugi panas.
Di Indonesia tegangan yang standar digunakan oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN) untuk saluran tegangan tinggi adalah 70KV, 150KV, 275KV, sedangkan tegangan yang standar digunakan untuk saluran tegangan extra tinggi adalah 500KV. Masih ada beberapa saluran transmisi dengan tegangan 30KV
menggunakan sistem saluran udara berupa kabel membentang di udara (Over Head Line / OHL) dan ada pula yang menggunakan sistem saluran bawah tanah berupa kabel ditanam di tanah (underground). Karena saluran udara harganya lebih murah dibandingkan dengan saluran bawah tanah, maka saluran transmisi PLN kebanyakan berupa saluran udara.
Setelah tenaga listrik disalurkan melalui saluran transmisi maka sampailah tenaga listrik ke pusat pemakaian tenaga listrik, yang dapat berupa suatu industri maupun kota. Lalu tegangan transmisi tersebut diturunkan dari tegangan tinggi atau ekstra tinggi menjadi tegangan menengah dengan menggunakan transmormator penurun tegangan (step-down transformer) atau yang juga disebut sebagai tegangan distribusi primer. Penurunan tegangan ini dilakukan disebuah GI. GI ini biasanya disebut dengan GI penurun tegangan. Tegangan distribusi primer yang digunakan di Indonesia adalah 20KV. Saluran distribusi primer ini ada yang berupa saluran udara dan adapula yang berupa saluran bawah tanah. Saluran distribusi primer di sebuah kota kebanyakan terdiri atas saluran bawah tanah, kabel tanah ditanam ditepi jalan sehingga tidak terlihat.
Setelah tenaga listrik disalurkan melalui jaringan distribusi primer kemudian tenaga listrik diturunkan tegangannya dalam gardu-gardu distribusi menjadi tegangan rendah dengan tegangan 380/220Volt atau 220/127Volt kemudian disalurkan melalui
G1 G2 G3 Step-Up transformer Saluran Transmisi Trafo PS Trafo PS Rel TM Rel TT
Pusat Listrik Gardu Induk Jaringan
Disribusi Keterangan : G : Generator PS : Pemakaian Sendiri TT : Tegangan Tinggi TM : Tegangan Menengah : Pemutus Tenaga (PMT)
Gambar 2.2. Skema pusat listrik yang dihubungkan melalui saluran transmisi ke gardu induk (GI).
Jaringan Tegangan Rendah (JTR) untuk selanjutnya disalurkan kepelanggan tegangan rendah. Saluran ini disebut sebagai saluran distribusi sekunder. Ada pula setelah tenaga listrik disalurkan melalui jaringan distribusi primer, tegangan
tersebut langsung disalurkan ke pelanggan Jaringan Tegangan Menengah (JTM). Umumnya pelanggan JTM adalah industri (pabrik), bangunan besar seperti rumah sakit, gedung bertingkat, perkantoran, dan lain-lain. Hal ini bisa lihat pada gambar 2.3. Pada jaringan distribusi, penyampaian tenaga listriknya ada yang menggunakan sistem saluran udara dan ada pula yang menggunakan sistem saluran bawah tanah.
Pada gambar 2.2 terlihat bahwa di pusat listrik maupun di GI selalu ada transformator untuk pemakaian sendiri guna keperluan tenaga listrik pada pusat listrik maupun GI tersebut, misalnya untuk penerangan, mengisi batere, menggerakkan motor-motor listrik dan lain sebagainya.
Jaringan Tegangan Menengah (JTM)
sikring TM trafo distribusi
saklar TR sikring TR
Gardu Distribusi
Jaringan Tegangan Rendah (JTR) gardu distribusi untuk pelanggan
tegangan menengah Ke pelanggan tegangan menengah pelanggan tegangan rendah tihang Gardu Induk PMT ke gardu distribusi berikutnya
Gambar 2.3. Jaringan Tegangan Menengah (JTM), Jaringan Tegangan Rendah (JTR) hingga ke pelanggan.
Dalam prakteknya, karena luasnya jaringan distribusi sehingga diperlukan banyak sekali transformator distribusi, maka gardu distribusi seringkali disederhanakan menjadi transformator tiang. Melalui tiang-tiang, energi listrik tegangan rendah disalurkan kepemakai. Energi listrik yang diterima pemakai dari tiang TR melalui konduktor kawat yang dinamakan sambungan rumah (SR) dan berakhir pada alat pengukur listrik (kWh meter) yang sekaligus merupakan titik akhir pemilikan PLN.
2.2 Masalah Penanganan Gangguan di Jaringan Distribusi
Dalam sistem tenaga listrik, jumlah gangguan yang paling banyak adalah pada jaringan distribusi karena panjangnya dan banyaknya hal-hal yang dapat menimbulkan hubung singkat atau gangguan.
Permasalahan dalam penanganan gangguan pada jaringan distribusi yang bertujuan untuk memulihkan kembali pasokan listrik sehingga memperkecil hilangnya energi yang tidak tersalurkan kepada pelangan adalah secepat mungkin diketahuinya letak gangguan pada bagian jaringan distribusi tersebut.
Tugas akhir ini membahas suatu teknik bagaimana dengan cepat kita dapat mengetahui letak gangguan tanah dan menganalisa penyebab gagalnya alat penunjuk gangguan tanah sehingga menyebabkan lamanya penormalan pada jaringan distribusi kabel bawah tanah (underground), sehingga dapat memperkecil kerugian akibat lamanya penormalan pada jaringan tersebut.
2.3 Penyebab Gangguan di Jaringan Distribusi
Jaringan distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang paling dekat dengan pelanggan. Jaringan distribusi seperti terlihat pada gambar 2.3 secara garis besar terdiri dari Jaringan Tegangan Menengah (JTM) dan Jaringan Tegangan Rendah (JTR). Sedangkan sistem penyaluran tenaga listriknya terdiri dari sistem Saluran Udara (Over Head Lines) dan sistem saluran bawah tanah (underground).
Gangguan pada jaringan distribusi dapat disebabkan oleh beberapa hal, yaitu : 1. Gangguan karena kesalahan manusia, diantaranya ialah kelalaian pada saat
mengubah jaringan sistem, lupa membuka pentanahan setelah perbaikan dan sebagainya.
2. Gangguan disebabkan dari dalam (internal), yaitu gangguan-gangguan yang berasal dari sistem atau dari alat itu sendiri. Misalnya faktor usia (ketuaan), arus lebih, tegangan lebih dan lain-lain sehingga merusak isolasi peralatan.
3. Gangguan disebabkan dari luar (external), yaitu gangguan-gangguan yang berasal dari luar, diantaranya cuaca, gempa bumi, petir dan banjir. Gangguan karena binatang diantaranya gigitan tikus, burung, kelelawar, ular, pohon atau dahan/ranting dan sebagainya.
Jaringan tegangan menengah mempunyai tegangan antara 3KV sampai 20KV. Pada saat ini PLN hanya mengembangkan tegangan menengah 20KV.
JTM sebagian besar berupa SUTM dan saluran bawah tanah. Gangguan pada SUTM termasuk tinggi jumlahnya , sebagian besar gangguan-gangguan tersebut tidak disebabkan oleh petir, melainkan disebabkan oleh sentuhan pohon.
SUTM yang ada didalam kota letaknya banyak di tepi jalan , jalurnya banyak memasuki kota diantara bangunan dan pohon-pohon yang lebih tinggi dibandingkan tiang SUTM. Hal ini menyebabkan SUTM yang ada di dalam kota terlindung terhadap sambaran petir tetapi banyak diganggu oleh sentuhan pohon. SUTM yang ada di pedesaan banyak jalurnya yang melalui tanah terbuka, misalnya sawah tetapi juga melalui daerah yang banyak pohonnya sehingga disamping gangguan yang disebabkan oleh petir juga banyak mengalami gangguan yang disebabkan oleh sentuhan pohon. Gangguan yang disebabkan oleh petir maupun sentuhan pohon sebagian besar bersifat sementara (temporary), oleh karenanya penggunaan penutup balik otomatis (auto-recloser) akan sangat mengurangi waktu pemutusan penyediaan daya (suplai interrupting time).
Saluran bawah tanah yang digunakan pada JTM gangguannya jauh lebih sedikit dabandingkan SUTM, tetapi harga kabel tanah lebih mahal daripada SUTM. Gangguan pada saluran bawah tanah umumnya disebabkan oleh beberapa hal berikut ini :
- Terkena cangkul atau alat gali lainnya - Terdesak oleh akar pohon
- Pergerakan tanah, misalnya karena keadaan tanah tidak stabil atau mendapat tekanan mekanis
- Pemasangan yang kurang hati-hati sehingga ada kabel yang retak dan kemasukan air
- Penyambungan bagian-bagian yang kurang sempurna sehingga ada kontak yang lepas atau kendor
Gangguan pada kabel tanah umumnya bersifat tetap (permanent), oleh karenanya tidak dipakai penutup balik otomatis dalam pengoperasian jaringan. Dibandingkan dengan SUTM, waktu yang diperlukan untuk mencari tempat gangguan permanent serta waktu untuk memperbaiki kerusakan kabel tanah umumnya lebih lama. Oleh karenanya di dalam perencanaan pengembangan jaringan kabel tanah, jika tidak dikehendaki adanya kemungkinan terjadinya pemutusan penyediaan tenaga listrik yang terlalu lama, maka harus ada kabel tanah cadangan dalam bentuk ring atau penyulang cadangan (express feeder) pada sistem spindel.
2.4 Konfigurasi Jaringan Disribusi
Konfigurasi jaringan yang dikembangkan disuatu daerah merupakan kompromi antara alasan teknis disatu pihak dan ekonomi dilain pihak. Keduanya ditekankan kepada kebutuhan penggunaan dimana dipersyaratkan batas-batas keandalan, stabilitas dari kelangsungan pelayanan tenaga listrik.
Secara umum ada beberapa konfigurasi pada jaringan distribusi, yaitu : o Konfigurasi jaringan radial
o Konfigurasi jaringan spindle o Konfigurasi jaringan loop o Konfigurasi jaringan Mesh/Grid
Dalam praktek penggunaan atau penerapan dilapangan, konfigurasi jaringan tersebut dapat berupa kombinasi dari yang disebutkan diatas.
2.4.1 Konfigurasi jaringan radial
Konfigurasi jaringan radial adalah struktur jaringan yang paling sederhana, dimana menghubungkan gardu induk ke pusat-pusat beban. Konfigurasi jaringan ini tidak terdapat alternatif sumber lain, oleh sebab itu tingkat keandalannya relatif rendah. Bila terjadi gangguan pada penyulang, maka pemutus beban (PMT) yang ada di GI akan membuka dan ini akan menyebabkan semua gardu distribusi yang berada pada penyulang tersebut akan mengalami pemadaman. Pemulihan suplai listrik dapat dilakukan setelah bagian yang terganggu tersebut diperbaiki sehingga waktu padam nya suplai listrik relatif lama. Gambar 2.4 memperlihatkan bentuk yang sederhana dari konfigurasi jaringan radial.
GI
Keterangan : GI : Gardu Induk GD : Gardu Distribusi
Gambar 2.4. Konfigurasi jaringan radial.
2.4.2 Konfigurasi jaringan spindle
Konfigurasi jaringan spindle adalah suatu pengembangan dari sistem radial yang bertujuan untuk meningkatkan kehandalan tenaga listrik, yaitu dengan membuat semua penyulang yang keluar dari gardu induk menuju ke suatu titik pertemuan yang biasa disebut dengan Gardu Hubung (GH), sehingga membentuk suatu lingkaran yang terbuka pada GH tersebut. Disamping itu disediakan penyulang cadangan (express feeder) yang selalu terhubung ke GH. Di PLN biasanya konfigurasi ini terdiri dari tujuh penyulang, enam penyulang berbeban dan satu penyulang cadangan. Gambar 2.5 memperlihatkan konfigurasi jaringan spindle. Bila terjadi gangguan pada penyulang, pemulihan suplai listrik dapat segera dilakukan setelah bagian yang terganggu tersebut dilokalisir, sehingga waktu padamnya suplai listrik tidak terlalu lama. Setelah itu barulah bagian yang terganggu diperbaiki. Umumnya pada sebuah GH tidak terdapat transformator distribusi dan bangunannya dibuat terpisah antara gardu distribusi dengan gardu hubung. Namun kadangkala karena suatu
alasan tertentu, antara gardu distribusi dan gardu hubung berada dalam satu bangunan gardu sehingga terdapat transfomator distribusi.
GI
GD
penyulang cadangan GH
Gambar 2.5. Konfigurasi jaringan spindle.
2.4.3 Konfigurasi jaringan loop
Pada konfigurasi jaringan loop seperti yang diperlihatkan gambar 2.6 dimungkinkan alternatif sumber lain dari gardu induk tersebut,
sehingga dengan demikian tingkat keandalannya relatif baik. Pemulihan suplai listrik akibat gangguan pada penyulang sama seperti konfigurasi spindle.
GI
GD
Gambar 2.6. Konfigurasi jaringan loop.
2.4.4 Konfigurasi jaringan mesh
Konfigurasi jaringan mesh / grid diperlihatkan pada gambar 2.7, merupakan konfigurasi yang komplek, dimana setiap penyulang yang keluar dari gardu induk dapat disuplai dari gardu induk yang lain. Dengan kata lain saling berhubungan membentuk anyaman, sehingga kelangsungan penyaluran dan kualitas pelayanan sangat baik.
GI A
GD
GI B
GI C
Gambar 2.7. Konfigurasi jaringan mesh/grid.
2.5 Keandalan Jaringan Distribusi
Seperti yang telah diuraikan pada bab-1 bahwa peluang terjadinya gangguan pada jaringan distribusi tetap ada dan tidak dapat dihindarkan meskipun sistem tersebut telah didisain dengan tingkat kehandalan yang tinggi.
Dalam kualitas sistem tenaga listrik, gangguan dibedakan menjadi dua macam yaitu :
1. Gangguan sementara (temporary).
saluran udara. Tenaga listrik dapat disuplai/dipulihkan sesegera setelah busur dipadamkan. Sistem penutup balik dapat digunakan dalam beberapa detik.
2. Gangguan tetap (permanent) .
Gangguan ini disebabkan karena kerusakan fisik pada beberapa elemen dari sistem isolasi yang memerlukan penanganan petugas untuk melakukan perbaikan. Sehingga pemakai tenaga listrik akan mengalami pemadaman untuk beberapa menit hingga beberapa jam.
Kedua macam gangguan tersebut sempat memutuskan aliran tenaga listrik sifatnya sementara maupun beberapa menit hingga berjam-jam yang sifatnya permanent.
Beberapa pemakai tenaga listrik seperti industri-industri besar, gangguan sementara yang menyebabkan terputusnya suplai listrik dalam beberapa detik dapat menyebabkan berhentinya mesin-mesin produksi atau peralatan lain yang sangat peka terhadap fluktuasi tegangan, sehingga memerlukan waktu beberapa menit bahkan hingga beberapa jam untuk kembali beroperasi.
Bentuk kehandalan dalam sistem tenaga listrik biasanya dihubungkan dengan durasi waktu dan banyaknya jumlah terputusnya (interruption) suplai tenaga listrik pada konsumen terakhir pada suatu jaringan dalam suatu periode waktu.
Pada saat sekarang ini, didunia industri tidak ada bentuk laporan yang standart mengenai pemadaman suplai listrik. Setidaknya, setiap perusahaan listrik mempunyai laporan standard sendiri dan sekumpulan data statistik untuk masing-masing jenis pelanggan dan metoda laporan pemadaman suplai listrik.
Indikasi kehandalan sistem tenaga listrik pada jaringan distribusi (termasuk gangguan sementara) secara umum dapat dinyatakan dengan :
o SAIFI o SAIDI
SAIFI : System Average Interruption Frequency Indeks ( sistem indeks rata frekuensi pemutusan ). Dapat didefinisikan sebagai jumlah rata-rata pemutusan pelanggan pertahun.
……. 2.1
SAIDI : System Average Interruption Duration Index (sistem indeks rata-rata durasi pemutusan). Dapat didefinisikan sebagai rata-rata-rata-rata total durasi pemutusan yang dialami pelanggan pertahun.
………….. 2.2 pelanggan jumlah Total pemadaman durasi padam yang konsumen Jumlah SAIDI
( )( ) pelanggan jumlah Total pemutusan jumlah terputus yang pelanggan Jumlah SAIFI( )( )2.6 Tujuan dari sistem proteksi
Tujuan utama sistem proteksi adalah untuk mengidentifikasi gangguan, memisahkan bagian instalasi yang terganggu dari bagian lain yang masih normal dan sekaligus mengamankan instalasi dari kerusakan atau kerugian yang lebih besar, serta memberikan informasi / tanda bahwa telah terjadi gangguan, yang pada umumnya diikuti dengan membukanya PMT (Pemutus Tenaga)/ CB (Circuit Breaker). Proteksi ini berbeda dengan pengaman. Jika pengaman suatu sistem berarti system tersebut tidak merasakan gangguan sekalipun. Sedangkan proteksi atau pengaman sistem, sistem merasakan gangguan tersebut namun dalam waktu yang sangat singkat dapat diamankan. Sehingga sistem tidak mengalami kerusakan akibat gangguan yang terlalu lama.
2.6.1 Syarat-syarat Relai Proteksi
Dalam perencanaan sistem proteksi, maka untuk mendapatkan suatu sistem proteksi yang baik diperlukan persyaratan-persyaratan sebagai berikut
a) Sensitif
Suatu relai proteksi bertugas mengamankan suatu alat atau suatu bagian tertentu dari suatu sisitem tenaga listrik, alat atau bagian sisitem yang termasuk dalam jangkauan pengamanannya. Relai proteksi mendeteksi adanya gangguan yang terjadi di daerah pengamanannya dan harus cukup sensitif untuk mendeteksi
gangguan tersebut dengan rangsangan minimum dan bila perlu hanya mentripkan pemutus tenaga (PMT) untuk memisahkan bagian sistem yang terganggu, sedangkan bagian sistem yang sehat dalam hal ini tidak boleh terbuka.
b) Selektif
Selektivitas dari relai proteksi adalah suatu kualitas kecermatan pemilihan dalam mengadakan pengamanan. Bagian yang terbuka dari suatu sistem oleh karena terjadinya gangguan harus sekecil mungkin, sehingga daerah yang terputus menjadi lebih kecil. Relai proteksi hanya akan bekerja selama kondisi tidak normal atau gangguan yang terjadi didaerah pengamanannya dan tidak akan bekerja pada kondisi normal atau pada keadaan gangguan yang terjadi diluar daerah pengamanannya.
c) Cepat
Makin cepat relai proteksi bekerja, tidak hanya dapat memperkecil kemungkinan akibat gangguan, tetapi dapat memperkecil kemungkinan meluasnya akibat yang ditimbulkan oleh gangguan.
d) Handal
Dalam keadaan normal atau sistem yang tidak pernah terganggu relai proteksi tidak bekerja selama berbulan-bulan mungkin bertahun-tahun, tetapi relai proteksi bila diperlukan harus dan pasti
mengakibatkan kerusakan yang lebih parah pda peralatan yang diamankan atau mengakibatkan bekerjanya relai lain sehingga daerah itu mengalami pemadaman yang lebih luas. Untuk tetap menjaga keandalannya, maka relai proteksi harus dilakukan pengujian secara periodik.
e) Ekonomis
Dengan biaya yang sekecilnya-kecilnya diharapkan relai proteksi mempunyai kemampuan pengamanan yang sebesar-besarnya.
f) Sederhana
Perangkat relai proteksi disyaratkan mempunyai bentuk yang sederhana dan fleksibel.
2.7 Penunjuk Gangguan Tanah ( Earth Fault Indicator/EFI )
2.7.1 Penggunaan
Jika terjadi gangguan tanah pada suatu titik antara dua buah gardu distribusi seperti yang ditunjukan pada gambar 2.9, maka EFI yang dilalui arus gangguan (pada gardu distribusi no. 1 s/d 5) akan bekerja, sedangkan pada gardu distribusi no. 6 dan seterusnya tidak akan bekerja. Hal ini dimungkinkan dengan terjadinya ketidakseimbangan arus yang mengalir
pada CT (Current Transformer) yang terpasang pada gardu distribusi no. 1 s/d 5 yang kemudian dideteksi oleh unit deteksi dan dikeluarkan sebagai sinyal, baik dalam bentuk lampu yang berkedip maupun sebagai kontak yang bekerja untuk memberikan masukan pada Digital Terminal Unit (DTU) untuk jaringan yang menggunakan sistem Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA)
Dari GI Lampu indikasi berkedip Lampu indikasi berkedip Lampu indikasi tidak berkedip Lokasi penyebab gangguan
Gambar 2.8. Gangguan kabel pada saluran tanah.
Dengan adanya indikasi ini, maka tindakan untuk mengisolir bagian kabel yang terganggu dapat segera dilaksanakan.
Pada saat tegangan pada gardu distribusi no. 1 s/d 5 telah normal kembali, maka secara otomatis EFI ini akan berhenti bekerja dan kembali mengisi baterai yang digunakan untuk memberikan sumber tenaga listrik yang dibutuhkan pada saat bekerja mendeteksi gangguan tanah yang terjadi.
2.7.2 Syarat-syarat utama pada penunjuk gangguan tanah
Agar penggunaan dari penunjuk gangguan tanah sesuai dengan yang telah diuraikan diatas, maka syarat-syarat utama dibawah ini harus dipenuhi yaitu sebagai berikut:
1. Harus dapat menangkap lintasan arus gangguan sebelum relay pengaman penyulang bekerja yang akhirnya PMT membuka sehingga suplai tenaga listrik tegangan menengah terputus. Oleh karena itu EFI memiliki fasilitas setelan waktu (biasanya dalam satuan millidetik) dan arus (dalam satuan ampere). Setelan waktu harus lebih kecil dari pada setelan waktu buka peralatan pengaman penyulang (relay pengaman + CB), sedangkan setelan arus harus lebih kecil atau sama dengan setelan arus trip pada relay pengaman penyulang.
2. Harus berhenti bekerja secara otomatis pada saat sumber tegangan menengah telah disuplai kembali.
2.7.3 Peralatan-peralatan penunjuk gangguan tanah dan fungsinya
Secara umum peralatan-peralatan pada EFI ( seperti yang ditunjukan pada gambar 3.4 ) terdiri atas :
Unit indikasi (indication unit)
Lampu indikasi luar (external lamp indicator) Kabel instalasi
Gambar 2.10. Peralatan Penunjuk Gangguan Tanah
i. Tafo arus ( Current Transformator / CT )
Trafo arus (CT) digunakan untuk memonitor dan menagkap lintasan arus gangguan yang terjadi pada kabel tanah. CT dipasang pada kabel tanah yang berada di dalam sebuah lemari hubung tegangan
LAMPU INDIKATOR KABEL NYMHY KE KOTAK RELAY INDOOR TERMINA L OUT GOING KABEL GROUND TRAFO ARUS AR12220 GROUND CT POWER SUPPLY 220 V MC B TRAFO ISOLASI TOMBOL TEST KOTA K RELA Y
umumnya, CT ini memiliki polaritas. Polaritas ini yang akan menentukan pembacaan arus gangguan, oleh karena itu pada pemasangannya tidak boleh terbalik. Gambar 2.11.a menggambarkan polaritas CT. P1 P2 S1 S2 P1 P2 S1 S2 (a) (b)
Gambar 2.11. Polaritas CT dan prinsip pemasangannya. ii. Unit indikasi.
Secara keseluruhan unit indikasi ini berupa rangkaian elektronik yang blok diagramnya ditunjukan pada gambar 3.7. Dasar aktifnya pada bagian-bagian tersebut didasarkan pada pengembangan teknologi rangkaian terintegrasi (Integrated Circuit / IC). Unit Indikasi ini terdiri dari beberapa peralatan dan fasilitas yang digunakan untuk memproses pendeteksian dan mengeluarkan hasil pendeteksian tersebut.
iii. Transformator/trafo.
Dalam keadaan siap beroperasi, unit indikasi memerlukan tegangan masukan untuk mengisi baterai. Trafo yang digunakan adalah trafo penurun tegangan. Tegangan masukan berupa tegangan rendah (biasanya 220VAC). Melalui trafo ini besarnya tegangan tersebut
diturunkan menjadi tegangan yang diperlukan untuk pengisian baterai. Sebelum dialirkan ke pengisi (charger), tegangan ini disearahkan terlebih dahulu dengan penyearah. Sumber tegangan pada trafo ini berasal dari tegangan menengah pada penyulang dimana EFI tersebut dipasang yang sebelumnya tegangan menengah tersebut diturunkan menjadi tegangan rendah menggunakan trafo penurun tegangan. Selain itu trafo ini juga digunakan sebagai trafo isolasi dengan tujuan mengamankan rangkaian elektronik dari terjadinya tegangan lebih pada suplai tegangan rendah tersebut.
iv. Pengisi (charger).
Charger ini berupa rangkaian elektronik, digunakan untuk mengisi baterai. Tegangan masukan pada pengisi ini didapat dari trafo yang telah dijelaskan diatas. Pada saat suplai tegangan rendah tidak ada, pengisi akan tidak bekerja (mengisi baterai) dan secara otomatis baterai akan menyuplai ke rangkaian elektronik lalu EFI akan bekerja. Bila suplai tegangan rendah telah ada lagi, maka pengisi akan mengisi baterai dan EFI tidak berkerja.
v. Baterai.
Baterai digunakan sebagai sumber tenaga listrik yang akan digunakan pada rangkaian elektronik unit indikasi pada saat suplai dari trafo tidak ada dimana EFI dalam keadaan bekerja. Berbagai jenis baterai dapat digunakan misalnya Nickel Cadnium. Pada saat sekarang
ini dimana perkembangan teknologi sangat pesat, beberapa produsen menggunakan baterai Lithium, misalnya EFI BARDIN FLAIR 212 / 213 menggunakan baterai Lithium SL-780D 3,6V/13Ah. Menurut standart IEC (Interntional Electric Commission), baterai yang digunakan harus dapat memberikan suplai listrik sekurang-kurangnya dua jam setelah diisi selama 24 jam.
vi. Setelan waktu keluaran.
Setelan waktu keluaran digunakan untuk mengatur periode waktu pada keluaran. Pengaturan waktu keluaran dapat disesuaikan dengan kebutuhan. Misalnya kedipan lampu diatur 2 detik untuk satu kedipan. Adapula yang pengaturannya 40 kedipan selama 1 menit.
vii. Pendeteksi (detector).
Pendeteksi digunakan untuk mendeteksi sinyal masukan, dalam hal ini adalah arus listrik yang mengalir dari CT. Pada pendeteksi ini biasanya terdapat pilihan untuk pembacaan arus. Penyetelannya harus mengikuti syarat EFI yang pertama, yaitu harus lebih kecil atau sama dengan setelan arus trip pada relay pengaman penyulang. Tiap produk menyediakan pilihan setelan arus yang cukup berbeda. Misalnya untuk BARDIN DDS menyediakan setelan arus 40A, 60A, 80A, untuk BARDIN FLAIR 212/213 menyediakan setelan arus 10A hingga 160A.
Setelan waktu sensor digunakan untuk mengatur waktu pembacaan / penyensoran arus gangguan pada pendeteksi. Setelan waktu yang diatur ini harus mengikuti syarat pertama seperti yang telah diuraikan, yaitu harus lebih kecil dari pada setelan waktu buka peralatan pengaman penyulang. Biasanya suatu produk EFI telah disediakan setelan waktu standar, misalnya BARDIN FLAIR 212/213 setelan waktu yang tersedia adalah 50ms, 100ms, 200ms, 350ms, Bardin DDS 180 setelan waktu yang tersedia 50ms, 100ms, 200ms, 300ms, 500ms ix. Penyimpan
Penyimpan digunakan untuk menyimpan dan mengirimkan sinyal-sinyal masukan dan keluaran. Penyimpan ini memiliki hubungan dengan setelan waktu keluaran dan setelan waktu sensor.
x. Relay kontak
Relay kontak berfungsi sebagai saklar kontak yang kontak-kontak nya bekerja menutup dan membuka secara terus menerus. Terminal keluaran dari relay kontak ini dihubungkan kepada keluaran untuk mengirimkan sinyal kepada panel SCADA untuk dapat dibaca oleh dispatcher ( HMI / Human Machine Interface )
xi. Tombol tekan test.
Tombol tekan test digunakan untuk mencoba/mengetest apakah EFI yang telah terpasang sudah baik dan benar. Dengan menekan tombol ini lampu indikasi luar akan bekerja, selain itu pada unit indikasi biasanya disediakan lampu indikasi pengetesan. Jadi petugas
tidak perlu keluar dari bangunan gardu distribusi untuk mengetahui hasil pengetesan
xii. Lampu indikasi luar.
Pada EFI disediakan indikasi luar berupa lampu indikasi (external lamp indicator) dan pada unit indikasi disediakan terminal dari relay kontak yang dapat dihubungkan ke terminal Remote Terminal Unit (RTU) untuk jaringan yang menggunakan sistem Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA). Lampu indikator luar ini dipersiapkan/dirancang khusus untuk dipasang diluar dengan maksud untuk memungkinkan operator melihat dari luar dengan jarak yang cukup jauh keadaan lampu tersebut (berkedip atau tidak), pada saat pelacakan gangguan
xiii. Kabel instalasi.
Tidak ada disain khusus untuk kabel instalasi ini. Kabel yang digunakan untuk instalasi EFI sama jenisnya dengan kabel yang digunakan untuk instalasi penerangan maupun kontrol, biasanya kabel yang digunakan adalah kabel serabut dengan ukuran 2x1,5mm2 atau
2.7.4 Kinerja EFI.
Setiap EFI memiliki blok diagram kerja yang menyatakan kinerjanya. Berikut ini saya ambil contoh dari sebuah EFI merek BARDIN DDS 180A yang ditunjukan pada gambar 3.7.
Kinerja penunjuk gangguan tanah / Relay EFI dapat dibagi dua, yang pertama adalah keadaan siap beroperasi. Keadaan ini adalah setelah semua instalasi penunjuk gangguan tanah / Relay EFI telah terpasang dan diberi suplai tegangan rendah bolak-balik 220 volt pada trafo dan baterai keadaan diisi. Yang kedua adalah keadaan beroperasi, dimana kerja sesunggunya dari penunjuk gangguan tanah / Relay EFI saat dibutuhkan bilamana terjadi gangguan pada jaringan distribusi tegangan menegah bawah tanah.
Gambar 2.12. Diagram blok penunjuk gangguan tanah / Relay EFI
- Keadaan siap beroperasi.
Setelah semua peralatan instalasi terpasang, lalu trafo pada penunjuk gangguan tanah diberi sumber tegangan rendah bolak-balik (biasanya
Detektor Trafo Baterai Penyimpan Setelan Waktu Sensor Penyimpan Setelan Waktu Keluaran Lampu berkedip Relay Kontak Kabel ke CT Suplai 220V Tombol
220VAC). Melalui trafo ini tegangan diturunkan menjadi tegangan yang lebih rendah sesuai dengan kebutuhan yang telah dirancang pada rangkaian unit indikasi (pada BARDIN DDS 180 tegangan ini sebesar 6 volt) lalu diubah menjadi tegangan searah dengan menggunakan penyearah. Tegangan ini dialirkan ke pengisi untuk mengisi baterai. Baterai ini diisi terus menerus.
- Keadaan beroperasi.
Bila suplai tegangan rendah 220VAC padam, maka pengisi akan berhenti bekerja dan secara otomatis baterai akan memberikan suplai tenaga listrik ke rangkaian elektronik dan rangkain ini akan bekerja. Sinyal input berupa arus listrik yang mengalir dari CT dideteksi oleh pendeteksi. Pendeteksi mengirimkan hasil pendeteksian ke penyimpan. Sinyal yang masuk ke penyimpan ini di keluarkan melalui keluaran, namun sebelumnya pada penyimpan telah disetel waktu untuk keluaran. Untuk yang menggunakan lampu indikasi luar, kedipan lampu dapat diatur, misalnya 3 detik untuk satu kedipan.
2.8 SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) Pada Jaringan Distribusi
SCADA ( Supervisory Control And Data Acquisition ) adalah suatu system yang menyediakan kemampuan akuisisi data dan kontrol untuk keperluan industri ketenagalistrikan yang meliputi pembangkitan, transmisi dan distribusi.
Sistem SCADA yang diaplikasikan dalam bidang distribusi tenaga listrik dirancang untuk memantau aktifitas listrik pada gardu listrik sehingga kondisi jaringan tenaga listrik dapat dimonitor secara real time. Selain fungsi tersebut dengan system SCADA juga berfungsi untuk melakukan perintah Remote Control ( RC ) buka / tutup suatu LBS. Secara umum system SCADA dalam distribusi tenaga listrik berfungsi sebagai berikut :
- Mengetahui posisi saklar LBS ( terbuka / tertutup ) - Perintah untuk membuka / menutup LBS
- Mengetahui besaran-besaran pengukuran tegangan,arus,frequency - Mengetahui kurva atau beban
- Mengetahui lokasi daerah yang mengalami gangguan listrik
Sistem SCADA dibagi menjadi tiga sub system yaitu
o Pusat Control (Control Center) / HMI ( Human Machine Interface ) o Telekomunikasi Data
o Remot Terminal Unit (RTU)
2. 8. 1. HMI ( Human Machine Interface) / Pusat Kontrol
HMI (Human Machine Interface) adalah sistem yang menghubungkan antara manusia dan teknologi mesin.HMI dapat berupa pengendali dan visualisasi status baik dengan manual maupun melalui
visualisasi komputer yang bersifat realtime. Sistem pada HMI biasanya bekerja secara online dan realtime dengan membaca data yang dikirim melalui I/O port yang digunakan oleh kontrolernya.HMI sekarang ini biasanya berupa komputer (PC) yang didalamnya dipasang (Install) program aplikasi yang dibuat dengan menggunakan Software Otomasi.
Ada banyak software otomasi yang dapat digunakan untuk membuat suatu program aplikasi pada HMI, diantaranya Wonderware, Intellution, Wizcon, Genie, Citect, Specview32, dll. Dengan menggunakan software tersebut kita dapat membuat aplikasi yang dapat melakukan tugas-tugas seperti berikut:
- Memberikan komando/perintah kepada suatu peralatan. - Membaca perubahan suatu besaran secara realtime. - Memonitor status (On/Off) suatu peralatan.
- Memonitor Alarm.
- Menampilkan data dalam modus grafik. - Membuat reporting secara periodic
Gambar 2.14. Aliran pengiriman status di panel enclose
Gambar 2.15. Aliran pengiriman data dari gardu ke PT.CL INPUT
Distributed DI/DO
Unit
MOXA
IA-240 Meter Elster
Antena GSM Modem GARDU BTS TSel CS M SERVER CL
