BAB III
SISTEM PROTEKSI DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK
3.1 Sistem Distribusi Tenaga ListrikSistem distribusi tenaga listrik merupakan salah satu bagian dari suatu sistem tenaga listrik yang dimulai dari PMT incoming di Gardu Induk sampai dengan Alat Penghitung dan Pembatas (APP) di instalasi konsumen yang berfungsi untuk menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik dari Gardu Induk sebagai pusat beban ke pelanggan-pelanggan secara langsung atau melalui gardu-gardu distribusi (gardu trafo) dengan mutu yang memadai sesuai standar pelayanan yang berlaku. Sehingga sistem distribusi ini menjadi suatu sistem tersendiri karena unit distribusi ini memiliki komponen peralatan yang saling berkaitan dalam operasinya untuk menyalurkan tenaga listrik.
Dilihat dari tegangannya sistim distribusi pada saat ini dapat dibedakan dalam 2 macam yaitu:
1. Distribusi Primer, yaitu jaringan tenaga listrik yang keluar dari GI baik itu berupa saluran kabel tanah, saluran kabel udara atau saluran kawat terbuka yang menggunakan standard tegangan menengah dikatakan sebagai Sistem Jaringan Tegangan Menengah (JTM) dengan tegangan operasi nominal 20 kV/ 11,6 kV.
2. Distribusi Sekunder, yaitu jaringan tenaga listrik yang disalurkan dari JTM yang diturunkan tegangannya dengan menggunakan trafo distribusi menjadi tegangan rendah dengan tegangan standar 380/220 Volt.
Sebelumnya nilai tegangan operasional yang dipergunakan dilingkungan PLN pada level tegangan menengah bervariasi yaitu 6 KV, 12 KV dan 20 KV demikian juga pada level tegangan rendah yaitu 220/127 volt. Pada repelita 1 tahun 1970 dimulai perubahan tegangan yang kita kenal PTR / PTM hal ini dimaksudkan untuk meningkatkan keandalan dan menurunkan susut jaringan. 3.1 Sistem Jaringan Distribusi Tenaga Listrik
Secara umum sistem tenaga listrik dapat di jelaskan sebagai berikut.
Unit Pembangkitan Unit Transmisi Gardu Induk distribusi G Trf PMT Unit Distribusi PMTKonsumen Besar Konsumen Umum
∼
G en er at or T ra ns fo rm at or P em ut us T en ag a D is tr ib us i P ri m er D is tr ib us i se ku nd erGambar 1. Sistem Tenaga Listrik
Dari blok diagram di atas dapat diketahui bahwa sistem jaringan distribusi berawal dari Gardu Induk Distribusi yang menurunkan tegangan dari 500/150 kV menjadi 20 kV., kemudian masuk pada distribusi primer, dan akhirnya menuju distribusi sekunder.
3.2.1 Gardu Induk
Tenaga listrik dari pembangkit disalurkan ke gardu induk melalui jarigan transmisi. Gardu induk ini adalah pusat beban yang mana di sini beban diturunkan tegangannya melalui transformator penurun tegangan (step down transformer) dari tegangan saluran transmisi SUTET atau SUTT menjadi tegangan menengah atau disebut juga tegangan distribusi primer.
3.2.2 Gardu Hubung
Gardu hubung berfungsi menerima daya listrik dari gardu induk yang telah diturunkan menjadi tegangan menengah dan menyalurkan atau membagi daya listrik tanpa merubah tegangannya melalui jaringan distribusi primer (JTM) menuju gardu atau transformator distribusi.
3.2.3 Cubicle
Cubicle adalah komponen jaringan berisi peralatan-peralatan untuk
memutuskan dan menghubungkan, pengukuran tegangan, arus, maupun daya, peralatan proteksi, dan control yang terpasang pada ruang tertutup dan sebagai
listrik. Disebut sebagai cubicle karena peralatan-peralatan tersebut dikemas dalam plat berbentuk almari dengan pintu di bagian depan yang bisa dibuka dan ditutup sesuai dengan standar operasi yang diminta.
Cubicle 20 kV atau switchgear 20 kV ini berisi peralatan-peralatan sebagai berikut :
1. Busbar
Busbar digunakan untuk menyalurkan dan membagikan tenaga listrik ke peralatan-peralatan lain di dalam suatu cubicle seperti gambar di bawah ini.
2. Circuit Breaker (CB)
Circuit Breaker adalah suatu peralatan listrik yang digunakan untuk
menghubungkan atau memutuskan arus listrik sesuai dengan ratingnya. Circuit breaker ini dapat dioperasikan secara otomatis maupun manual dengan waktu pemutus atau penyambungan yang tetap sama, sebab factor ini ditentukan oleh struktur mekanisme yang menggunakan pegas.
3. Load Breaker Switch (LBS)
Load Breaker Switch (LBS) adalah alat untuk memutus atau
menghubungkan rangkaian pada system tenaga listrik dalam kondisi berbeban dan tidak berbeban. Pemutus ini tidak dapat digunakan untuk memutus arus gangguan. Pemutus ini biasanya digunakan pada jaringan tegangan menengah.
4. Disconnecting Switch (DS)
Disconecting Switch (DS) adalah suatu peralatan yang merupakan
pasangan dari Circuit Breaker. Fungsi disconnecting switch adalah memisahkan tegangan suatu bagian dari sumbernya pada keadaan tidak berbeban. Hubungan rangkaian circuit breaker dan disconnecting switch adalah menempatkan circuit beraker diantara dua disconnecting switch. Hubungan antara circuit breaker dengan disconnecting switch adalah interlock dengan tujuan tidak salah pengoperasian dari dua peralatan tersebut.
Saklar pentanahan menghubungkan saluran transmisi/distribusi dengan bumi. Dalam keadaan normal saklar pentanahan pada posisi terbuka dan bila saluran transmisi mengalami gangguan hubung singkat maka saklar pentanahan akan ditutup dengan tujuan membebaskan tegangan pada salusan transmisi/distribusi. Saklar pentanahan ini juga digunakan jika terjadi pemeliharaan terhadap peralatan lain dan menghilangkan tegangan akibat kapasitansi.
6. Current Tranformator (CT)
Current Transformer (CT) adalah suatu peralatan transformator yang diletakkan dalam rangkaian tenaga listrik yang berguna sebagai peralatan ukur yang dihubungkan dengan relay pengaman. Dengan transformator arus dapat diperluas batas pengukuran suatu alat ukur. 7. Potential Transformator (PT)
Potensial transformer berfungsi untuk menurunkan tegangan tinggi atau tegangan menengah menjadi tegangan rendah untuk besaran ukur sesuai dengan alat-alat pengukuran.
3.2.1 Feeder
Feeder atau penyulang adalah saluran yang berfungsi menyalurkan tenaga
listrik, lewat transmisi maupun distribusi, dan dapat berupa saluran udara atau saluran kabel di bawah tanah. Penyulang merupakan penghubung yang amat penting dalam sistem tenaga listrik. Banyak cara untuk melindungi penyulang tersebut, tetapi dalam memilih polah perlindungannya, tergantung pada biaya dari pola perlindungan dan mengetahui secara keseluruhan dari sistem yang akan dilindungi dan cara kerjanya.
Incoming Feeder adalah penyulang yang berfungsi menerima tenaga listrik
pada gardu dari saluran, baik itu transmisi maupun distribusi.
Outgoing Feeder adalah penyulang yang berfungsi mengirimkan tenaga
listrik dari gardu ke saluran.
Ekspress Feeder adalah feeder atau penyulang yang digunakan untuk
menyalurkan tenaga listrik pada jalur yang khusus, seperti saluran langsung dari GI ke daerah yang jauh, atau langsung ke konsumen tertentu. Yang membedakan
ekspress feeder dengan feeder lain adalah penyulang ini tanpa beban sepanjang
saluran, artinya khusus hanya mensuplai beban di ujung saluran feeder. 3.1 Sistem Proteksi
Proteksi Sistem Tenaga Listrik adalah sistem proteksi yang dipasang pada peralatan-peralatan listrik suatu sistem tenaga listrik, misalnya generator, transformator, jaringan dan lain-lain, terhadap kondisi abnormal operasi sistem itu sendiri. Kondisi abnormal itu dapat berupa antara lain: hubung singkat, tegangan lebih, beban lebih, frekuensi sistem rendah, asinkron dan lain-lain.
Dengan kata lain sistem proteksi itu bermanfaat untuk:
1. menghindari ataupun untuk mengurangi kerusakan peralatan-peralatan akibat gangguan (kondisi abnormal operasi sistem). Semakin cepat reaksi perangkat proteksi yang digunakan maka akan semakin sedikit pengaruh gangguan kepada kemungkinan kerusakan alat.
2. cepat melokalisir luas daerah yang mengalami gangguan, menjadi sekecil mungkin.
3. dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen dan juga mutu listrik yang baik.
4. mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik. Pengetahuan mengenai arus-arus yang timbul dari berbagai tipe gangguan pada suatu lokasi merupakan hal yang sangat esensial bagi pengoperasian sistem proteksi secara efektif. Jika terjadi gangguan pada sistem, para operator yang merasakan adanya gangguan tersebut diharapkan segera dapat mengoperasikan circuit-circuit Breaker yang tepat untuk mengeluarkan sistem yang terganggu atau memisahkan pembangkit dari jaringan yang terganggu. Sangat sulit bagi seorang operator untuk mengawasi gangguan-gangguan yang mungkin terjadi dan menentukan CB mana yang dioperasikan untuk mengisolir gangguan tersebut secara manual.
Gambar 2. Koordinasi Sistem Proteksi Keterangan :
1. Differensial Relay : Pengaman Utama Trafo.
2. Over Current Relay Trafo sisi 150 kV : Pengaman Cadangan Lokal Trafo, Pengaman Cadangan Jauh Bus B.
3. OCR dan GFR trafo sisi 20 kV : Pengaman Utama Bus B1, Pengaman Cadangan Jauh saluran BC.
4. OCR dan GFR di B2 : Pengaman Utama Saluran BC, Pengaman Cadangan Jauh saluran CD.
5. OCR dan GFR di C : Pengaman Utama saluran CD pengaman Cadangan Jauh seksi berikutnya.
3.3.1 Peralatan Proteksi Arus Hubung Singkat
Peralatan proteksi arus hubung singkat yang dioperasikan secara umum merupakan koordinasi kerja dari CT, Relay Proteksi (OCR dan GFR) dan PMT.
Current Transformer (CT) adalah suatu peralatan transformator yang diletakkan dalam rangkaian tenaga listrik yang berguna sebagai peralatan ukur yang dihubungkan dengan relay pengaman. Dengan transformator arus dapat diperluas batas pengukuran suatu alat ukur.
Relay Proteksi (OCR dan GFR) PMT – Tripping coil,
Pada kondisinya di lapangan kerja peralatan ini adalah sebagai berikut:
3.1 Arus Hubung Singkat
3.4.1 Perhitungan Arus Hubung Singkat Perhitungan arus hubung singkat untuk: 1. Gangguan hubung singkat 3 fasa 2. Gangguan hubung singkat 2 fasa
3. Gangguan hubung singkat 1 fasa ke tanah Rumus dasar yang digunakan adalah:
I= VZ Dimana;
I = arus hubung singkat V = tegangan sumber
Z = impedansi dari sumber ke titik gangguan, impedansi ekivalent. Dari ketiga jenis gangguan di atas, perbedaannya terletak pada: 1. Untuk gangguan 3 fasa
a. Impedansi yang digunakan adalah impedansi urutan positif. b. Nilai ekivalent adalah Z1.
c. Tegangan referensinya adalah tegangan fasa (VL), Vx. 1. Untuk gangguan 2 fasa
a. Impedansi yang digunakan adalah impedansi urutan positif dan impedansi urutan negatif.
b. Nilai ekivalent adalah Z1 + Z2.
c. Tegangan referensinya adalah tegangan fasa-fasa (VF). 1. Untuk gangguan 1 fasa ke tanah
a. Impedansi yang digunakan adalah impedansi urutan positif, urutan negatif dan urutan nol.
b. Nilai ekivalent adalah Z1 + Z2 + Z0.
