Koordinasi Antara Recloser Dan FCO

Wisnu Fajri PDTE SV UGM 2012 | 5

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Sistem Distribusi

Sistem distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang paling

dekat dengan pelanggan. Sistem distribusi juga merupakan bagian sistem tenaga

listrik yang paling banyak mengalami gangguan, sehingga masalah utama dalam

operasi sistem distribusi adalah mengatasi gangguan. Sistem distribusi tenaga

dalam hal ini berfungsi untuk menyalurkan atau mendistribusikan tenaga listrik

dari gardu induk (GI) ke pusat-pusat beban berupa gardu distribusi (trafo

distribusi) atau secara langsung mensuplai tenaga listrik ke konsumen dengan

mutu yang memadai. Dengan demikian, sistem distribusi ini menjadi suatu sistem

tersendiri, karena sistem distribusi ini memiliki peralatan-peralatan yang saling

berkaitan dalam operasinya untuk menyalurkan tenaga listrik. Ilustrasi instalasi

sistem distribusi tenaga listrik digambarkan oleh Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Instalasi Sistem Distribusi

Berdasarkan Gambar 2.1 di atas, sistem distribusi tenaga listrik dapat

diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Berdasarkan Kelas Tegangan

Berdasarkan kelas tegangan sistem distribusi diklasifikasikan menjadi 2

kelompok, yaitu :

Jaringan Tegangan Menengah (JTM)

Gar

du I

nduk

Sekering T.M.

Trafo Distribusi

Rel T.R.

Sekering T.R.Jaringan Tegangan Rendah (JTR)

Sambungan Rumah

Gardu Distribusi Tiang

Pelanggan


a. Distribusi Primer

Merupakan jaringan yang menyalurkan tenaga listrik dari gardu distribusi

sampai dengan trafo distribusi, beroperasi dengan tegangan nominal 20 kV/11,6

kV. Sering disebut jaringan tegangan menengah (JTM), jaringan dapat berupa

saluran kabel tegangan menengah (SKTM) atau saluran udara tegangan menengah

(SUTM).

b. Distribusi Sekunder

Merupakan jaringan yang menyalurkan tenaga listrik dari keluaran trafo

distribusi sampai dengan alat penghitung dan pembatas (APP) di instalasi

konsumen, beroperasi dengan tegangan nominal 380 V/220 V. Sering disebut

jaringan tegangan rendah (JTR), jaringan dapat berupa saluran kabel tegangan

rendah (SKTR) atau saluran udara tegangan rendah (SUTR).

2. Berdasarkan Konfigurasi Jaringan

Berdasarkan konfigurasi jaringan sistem distribusi diklasifikasikan

menjadi 3 kelompok, yaitu :

a. Pola Radial

Jaringan pola radial adalah jaringan yang setiap salurannya hanya mampu

menyalurkan daya dalam satu aliran daya. Jaringan ini merupakan pola yang

paling sederhana dan ekonomis. Gambar 2.2 menggambarkan saluran berupa

feeder-feeder radial yang keluar dari GI. Sepanjang feeder terdapat gardu-gardu

distribusi yang diletakan sedekat mungkin dengan beban.

Keuntungan dari jaringan pola radial adalah tidak rumit dan lebih murah

dibanding dengan pola yang lain. Namun keandalan pola ini lebih rendah

dibanding dengan pola lainnya. Kurangnya keandalan disebabkan karena hanya

terdapat satu jalur utama yang menyuplai gardu distribusi, sehingga apabila jalur

utama tersebut mengalami gangguan, maka seluruh gardu distribusi akan ikut

padam. Kerugian lain yaitu kualitas tegangan pada gardu distribusi yang paling

ujung kurang baik, hal ini dikarenakan jatuh tegangan terbesar ada di ujung

jaringan. Peralatan proteksi yang biasa dipasang pada jaringan pola ini berupa

recloser sebagai pengaman saluran utama dan fuse cut out sebagai pengaman

saluran percabangan. Fungsi peralatan proteksi tersebut adalah untuk membatasi


GD3 GD2

GI

GD1

GD4 GD5 GD6

PMT

PMT

daerah yang mengalami pemadaman total, yaitu daerah saluran sesudah atau

sebelum titik gangguan selama gangguan belum teratasi.

Gambar 2.2 Jaringan Sistem Distribusi Pola Radial

b. Pola Loop

Jaringan pola loop adalah jaringan yang dimulai dari satu titik pada rel

daya yang berkeliling di daerah beban kemudian kembali ke titik rel daya semula.

Pola ini ditandai dengan adanya dua sumber pengisian yaitu sumber utama dan

sumber cadangan. Jika salah satu sumber pengisian (saluran utama) mengalami

gangguan, akan dapat digantikan oleh sumber pengisian yang lain (saluran

cadangan). Konfigurasi jaringan sistem distribusi pola loop ini ada 2 macam yaitu:

i. Bentuk open loop, bila dilengkapi dengan normally open switch yang

terletak pada salah satu bagian gardu distribusi, dalam keadaan normal

rangkaian selalu terbuka,

ii. Bentuk close loop, bila dilengkapi dengan normally close switch yang

terletak pada salah satu bagian diantara gardu distribusi, dalam keadaan

normal rangkaian selalu tertutup,

Gambar 2.3 merupakan konfigurasi jaringan sistem ditribusi pola loop

dalam kondisi normally open. Apabila pada salah satu feeder mengalami

gangguan maka pelanggan pada feeder tersebut akan mendapat pasokan listrik

dari feeder yang normal dengan merubah posisi LBS menjadi close. Jaringan

sistem distribusi pola loop ini, biasanya digunakan pada sistem distribusi yang

melayani beban dengan kebutuhan kontinuitas pelayanan yang baik. Pola jaringan

ini mempunyai keandalan yang lebih baik daripada pola jaringan primer radial.


Gambar 2.3 Jaringan Sistem Distribusi Pola Loop Normally Open

c. Pola Spindle

Jaringan sistem distribusi dengan konfigurasi spindle digambarkan oleh

Gambar 2.4 yang merupakan pengembangan dari jaringan radial dan loop yang

terpisah. Beberapa saluran yang keluar dari gardu induk (GI) diarahakan menuju

tempat yang disebut gardu hubung (GH), kemudian antara GI dan GH tersebut

dihubungkan dengan satu slauran yang disebut feeder express. Pada pola ini GD

terdapat disepanjang saluran dan terhubung seri.

Dalam keadaan normal, semua PMT dari setiap feeder yang keluar dari GI

dalam keadaan masuk kecuali PMT dan PMS feeder yang ada di GH. Hanya PMT

dan PMS dari feeder express di GH yang dalam keadaan masuk. Dalam keadaan

gangguan, pola jaringan ini bekerja seolah-olah seperti pola loop yang mendapat

pasokan melalui feeder express dengan cara memasukan PMT dan PMS yang

berada di GH pada feeder yang mengalami gangguan, dengan catatan daerah yang

terkena gangguan sudah dipisahkan terlebih dahulu dari sistem yang sehat.

Konfigurasi jaringan sistem distribusi pola spindle mempunyai keuntungan

sebagai berikut;

i. Sederhana dalam hal teknis pengoperasian seperti radial,

ii. Memberikan kontinuitas pelayanan lebih baik daripada pola radial

maupun pola loop,

iii. Mudah dalam melakukan pengecekan beban masing-masing saluran,

iv. Mudah dalam penentuan daerah atau bagian yang terganggu,

v. Cocok digunakan pada daerah perkotaan dengan kerapatan beban yang

tinggi.

GD3 GD2

GI

GD1

GD4 GD5 GD6

PMT

PMT LBS


Gambar 2.4 Jaringan Distribusi Pola Spindle

3. Berdasarkan Konfigurasi Saluran

Secara umum berdasarkan konfigurasi saluran sistem distribusi

diklasifikasikan menjadi 3 kelompok, yaitu :

a. Konfigurasi Horizontal

b. Konfigurasi Vertikal

c. Konfigurasi Delta

4. Kontinuitas Pelayanan

Kontinuitas pelayanan merupakan salah satu unsur dari mutu pelayanan

yang nilainya akan tergantung kepada jenis sarana penyalurannya dan sarana

peralatan pengaman yang dipilihnya. Tingkat kontinuitas pelayanan dari peralatan

penyalur tenaga listrik disusun berdasarkan lamanya upaya untuk pemulihan

suplai tenaga listrik ke konsumen setelah mengalami pemutusan. Pada SPLN 52-

3: 1983 tentang Pola Pengamanan Sistem, tingkat kontinuitas pelayanan tenaga

listrik tersusun seperti berikut:

a. Kontinuitas tingkat 1

Pada tingkat ini memungkinkan jaringan berada pada kondisi padam

dalam waktu berjam-jam dalam rangka mencari dan memperbaiki bagian-bagian

yang mengalami kerusakan karena gangguan.

b. Kontinuitas tingkat 2

Kondisi jaringan padam dimungkinkan dalam waktu beberapa jam untuk

keperluan mengirim petugas kelapangan, melokalisir kerusakan dan melakukan

pengaturan switching untuk menghidupkan suplai beban pada kondisi sementara

dari arah atau saluran lain.

GD5

GD4

Feeder E xpress

GI

GH

GD1 GD2

GD3

GD6


c. Kontinuitas tingkat 3.

Dimungkinkan padam dalam waktu beberapa menit untuk kegiatan

pengaturan switching dan pelaksanaan switching oleh petugas yang berada di

gardu induk atau pelaksanaan deteksi dengan bantuan Distribution Control

Centre ( DCC ).

d. Kontinuitas tingkat 4

Dimungkinkan padam dalam beberapa detik, pengaturan switching dan

pengamanan dilaksanakan secara otomatis.

e. Kontinuitas tingkat 5

Dimungkinkan tanpa adanya pemadaman dengan melengkapi instalasi

cadangan terpisah dan otomatisasi penuh.

Jaringan distribusi untuk luar kota (pedesaan) terdiri dari saluran udara

dengan susunan jaringan menggunakan konfigurasi radial yang memenuhi

kontinuitas tingkat 1 sedangkan untuk daerah dalam kota terdiri dari saluran udara

dengan susunan jaringan menggunakan konfigurasi loop atau yang lebih baik

yaitu konfigurasi spindle dengan bantuan DCC dimana tingkat kontinuitas sistem

ini akan menjadi lebih baik lagi. Tingkat keandalan suatu sistem merupakan

kebalikan dari besarnya jam pemadaman atau pemutusan pelayanan. Jadi tingkat

keandalan yang tinggi dapat diperoleh dengan memilih jaringan dengan tingkat

kontinuitas pelayanan yang tinggi dan frekuensi pemadaman karena gangguan

yang rendah.

5. Sistem Distribusi Jawa Tengah dan D.I Yogyakarta

Gambar 2.5 Pola Pentanahan Langsung

70 atau 150 kV 20 kV


Pola sistem distribusi di wilayah Jawa Tengah dan D.I Yogyakarta

digambarkan oleh Gambar 2.5 yakni dengan menggunakan sistem 4 kawat ( 3 fase

dan 1 netral) dengan pentanahan netral secara langsung. Sistem ini melayani

beban fase tiga 4 kawat dengan tegangan nominal 20/11,6 kVdan fase tunggal 2

kawat dengan tegangan nominal 11,6 kV. Di sepanjang jaringan, kawat netral

ditanahkan dan dipakai bersama untuk saluran tegangan menengah dan saluran

tegangan rendah dibawahnya. Sistem pelayanan ini menggunakan pola radial

dengan kemungkinan saluran utama antara jaringan yang berdekatan dapat saling

berhubungan dalam keadaan darurat. Pada sistem distribusi pola ini memiliki

sistem proteksi sebagai berikut;

a. Penutup Balik Otomatis

Sebagai pengaman utama pada jaringan ini dengan menggunakan PMT

yang dipasang di gardu induk. Pada jaringan dengan panjang >20 km pengaman

yang dipasang pada sisi hulu tidak lagi peka untuk mengidentifikasi gangguan

yang berada jauh pada ujung hilir, sehingga untuk pengaman terhadap gangguan

temporer maupun untuk membagi jaringan dalam beberapa seksi guna melokalisir

daerah yang terganggu sekecil mungkin maka dipasang PBO pada jarak tertentu

sepanjang saluran utama.

b. Saklar Seksi Otomatis

Model saklar ini dipergunakan sebagai alat pemutus rangkaian untuk

memisahkan saluran utama dalam beberapa seksi agar pada saat gangguan

permanen luas daerah yang terganggu diusahakan sekecil mungkin. Saklar seksi

otomatis pada sistem distribusi pola ini akan membuka pada saat rangkaian tidak

ada arus yang mengalir dan PBO tidak menutup kembali. Sakalar ini bekerja

berdasarkan penginderaan arus hubung singkat dan hitungan trip PBO, dengan

demikian saklar ini dipasang apabila dibagian hulu terpasang PBO.

c. Fuse Cut Out

Fuse Cut Out dipasang pada titik percabangan antara saluran utama dan

saluran cabang, juga dipasang pada sisi primer trafo distribusi sebagai pengaman

saluran terhadap gangguan-gangguan yang bersifat permanen antara fase dengan

tanah yang harus dikoordinasikan dengan PBO.


B. Proteksi Sistem Distribusi

Proteksi sistem distribusi merupakan seperangkat peralatan yang

dipergunakan untuk mengamankan sistem dari gangguan listrik atau beban lebih,

yaitu dengan cara memisahkan bagian sistem yang terganggu dengan sistem yang

tidak terganggu, sehingga sistem kelistrikan yang tidak terganggu dapat terus

mengalirkan arus ke beban.Pada dasarnya sistem proteksi dalam sistem distribusi

mempunyai peranan sebagai berikut :

1. Mencegah atau membatasi kerusakan pada jaringan beserta peralatannya dari

akibat adanya gangguan listrik,

2. Menjaga keselamatan umum dari akibat gangguan listrik,

3. Meningkatkan kelangsungan pelayanan tenaga listrik kepada konsumen.

1. Persyaratan Sistem Proteksi

a. Harus mampu melakukan koordinasi dengan sistem tegangan tinggi (gardu

induk, transmisi dan pembangkit),

b. Harus mampu mengamankan dari kerusakan,

c. Harus mampu membatasi kemungkinan terjadinya kecelakaan,

d. Harus dapat secepatnya membebaskan pemadaman karena gangguan

temporer,

e. Harus dapat membatasi daerah pemadaman akibat gangguan,

f. Harus dapat mengurangi frekuensi pemutusan tetap karena gangguan.

2. Persyaratan Alat Proteksi

Sebagai pengaman jaringan distribusi tenaga listrik, semua peralatan

proteksi yang terpasang pada sistem harus mampu bekerja secara optimal,

sehingga sistem dapat dipastikan aman dari gangguan. Untuk dapat bekerja secara

optimal, maka semua peralatan proteksi tersebut harus memenuhi persyaratan

sebagai berikut :

a. Sensitivty (Kepekaan)

Suatu pengaman bertugas mengamankan suatu alat atau bagian tertentu

dari sistem tenaga listrik termasuk dalam jangkauan pengamanannnya.Tugas

suatu pengaman yaitu mendeteksi adanya gangguan yang terjadi didaerah

pengamanannya dan harus cukup sensitif untuk mendeteksi dengan nilai

minimum dan bila perlu mentripkan PMT atau pelebur untuk memisahkan bagian


yang terganggu dengan bagian yang sehat. Pada prinsipnya relai harus cukup peka

sehingga dapat mendeteksi gangguan di kawasan pengamanannya meskipun

dalam kondisi yang memberikan rangsangan minimum.

b. Selectivity (Ketelitian)

Suatu pengaman harus dapat memisahkan bagian sistem yang terganggu

sekecil mungkin yaitu hanya seksi yang terganggu saja yang menjadi kawasan

pengamanan utamanya. Pengamanan yang demikian disebut pengaman yang

selektif. Jadi relai harus dapat membedakan apakah gangguan terletak di kawasan

pengamanan utamanya dimana ia harus bekerja cepat atau terletak di seksi

berikutnya dimana ia harus bekerja dengan waktu tunda atau harus tidak bekerja

sama sekali karena gangguannya di luar daerah pengamanannya atau sama sekali

tidak ada gangguan.

c. Reliability (Keandalan)

Yaitu tingkat kepastian bekerjanya suatu alat pengaman. Dalam keadaan

normal pengaman tidak boleh bekerja, tetapi harus pasti dapat bekerja bila

diperlukan. Pengaman tidak boleh salah bekerja, jadi susunan alat-alat pengaman

harus dapat diandalkan. Keandalan keamanan akan tergantung kepada desain,

pengerjaan dan perawatannya.

d. Speed (Kecepatan)

Semakin cepat pengaman bekerja tidak hanya dapat memperkecil

kerusakan tetapi juga dapat memperkecil kemungkinan meluasnya akibat-akibat

yang ditimbulkan oleh gangguan. Untuk menciptakan selektifitas yang baik

mungkin saja suatu pengaman terpaksa diberi waktu tunda (time delay) antara

pengaman yang terpasang. Namun waktu tunda itu harus secepat mungkin, setelah

waktu minimum yang disetkan ke relay untuk menghindari thermal stress.

e. Ekonomis

Dengan biaya yang sekecil-kecilnya diharapkan peralatan proteksi mampu

memberikan pengamanan yang sebesar-besarnya.

3. Peralatan Proteksi Sistem Distribusi

Peralatan proteksi yang terpasang pada sistem distribusi bermacam-macam

yang ditempatkan menurut fungsinya masing-masing. Adapun macam-macam

peralatan proteksi sistem distribusi adalah sebagai berikut :


a. Saklar Pemutus Tenaga (PMT)

PMT merupakan peralatan proteksi utama sistem distribusi yang

ditempatkan disisi hulu (gardu induk) jaringan yang beroperasi dengan cara

menutup dan membuka rangkaian listrik dalam keadaan tanpa beban, beban penuh

dan gangguan arus hubung singkat sesuai dengan ratingnya. Pada PMT ini

terdapat media isolasi yang berfungsi untuk mengisolasi dan memadamkan busur

api saat terjadi pemutusan rangkaian. Media isolasi pada PMT ada yang

menggunakan minyak, hampa udara (vakum) dan gas SF6. Namun kebanyakan

yang digunakan PLN masa kini adalah dengan menggunakan media isolasi hampa

udara dengan alasan ekonomis juga memberikan unjuk kerja yang optimal.

Gambar 2.6 Pemutus Tenaga 20 KV

b. Penutup Balik Otomatis (PBO) /Recloser

Recloser merupakan peralatan proteksi sejenis PMT yang dilengkapi

dengan peralatan kontrol dipasang pada tiang SUTM yang difungsikan sebagai

peralatan hubung untuk manuver jaringan dan dapat membuka secara otomatis

apabila saluran yang dilayaninya ada gangguan arus lebih dan menutup kembali

secara otomatis beberapa saat setelah membuka. Jumlah buka tutupnya

dikoordinasikan dengan PMT utama yang ada di gardu induk. Untuk mendeteksi

adanya indikasi gangguan maka recloser ini dilengkapi dengan reclosing relay

(relai penutup balik). Pemasangan recloser pada SUTM dimaksudkan agar ketika

terjadi gangguan temporer, jaringan dapat normal kembali dengan sendirinya dan

ketika terjadi gangguan yang bersifat permananen akan mengurangi daerah

padam. Recloser ditempatkan pada SUTM saluran utama dengan panjang 25 km.


Gambar 2.7 Penutup Balik otomatis / Recloser

c. Saklar Seksi Otomatis (SSO) /Sectionalizer

Sectionalizer merupakan peralatan proteksi yang dilengkapi kontrol

elektronik yang digunakan untuk mengisolir seksi SUTM yang terganggu secara

otomatis, agar daerah yang terganggu sekecil mungkin. Pengaman ini bekerja

berdasarkan pengindra tegangan, maka dari itu SSO akan selalu berkaitan dengan

pengaman di sisi hulunya (seperti recloser). Pengaman ini menghitung jumlah

operasi pemutusan yang dilakukan oleh pelindung backupnya secara otomatis di

sisi hulunya (biasanya 2 atau 3 kali trip) dan akan membuka pada saat peralatan

pengaman di sisi hulunya dalam posisi terbuka. SSO biasanya ditempatkan pada

SUTM dipasang seri dengan recloser (setelah recloser) bukan diantara 2 recloser

(ditengah-tengah). Namun pengaman ini akan sulit bila dikoordinasikan dengan

fuse cut out, karena saat terjadi gangguan fuse cut out akan langsung putus

sehingga tegangan hilang dan SSO akan terbuka.

Gambar 2.8 Sectionalizer

d. Pengaman Lebur (PL) /Fuse Cut Out (FCO)

Fuse Cut Out seperti yang terlihat pada Gambar 2.9 merupakan alat

proteksi sistem distribusi yang bekerja dengan cara meleburkan bagian dari

komponennya (fuse link) apabila jaringan yang dilayaninya mengalami arus

gangguan hubung singkat atau beban lebih. Prinsip kerja dari fuse ini adalah jika


arus yang melewati fuse melebihi nilai arus rating nominal dari fuse maka elemen

lebur (fuse link) akan panas dan terus meningkat jika telah mencapai titik leburnya

maka elemen akan melebur (putus). Pada SUTM, FCO biasanya ditempatkan pada

saluran percabangan dan sebagai alat pengaman peralatan seperti trafo distribusi.

Gambar 2.9 Fuse Cut Out

e. Lightning Arrester (LA)

Lightning Arrester adalah alat proteksi bagi peralatan listrik terhadap

tegangan lebih, yang disebabkan oleh petir atau surja hubung (switching surge).

Alat ini bersifat sebagai jalan pintas (by-pass) di sekitar isolasi. Arrester akan

membentuk jalan yang mudah dilalui oleh arus kilat ke sistem pentanahan

sehingga tidak menimbulkan tegangan lebih yang tinggi dan tidak merusak isolasi

peralatan listrik. Jadi dalam keadaan normal, arrester berlaku sebagai isolator dan

apabila timbul tegangan surja alat ini bersifat sebagai konduktor yang tahanannya

relatif rendah, sehingga dapat meneruskan arus yang tinggi ke tanah. Setelah surja

hilang, arrester harus dapat dengan cepat kembali menjadi isolasi. Pada sistem

distribusi pemasangan arrester antara lain diletakan pada kabel keluaran gardu

induk dengan saluran listrik udara, trafo tenaga yang terpasang di tiang dan di

ujung jaringan atau ujung percabangan SUTM.

Gambar 2.10 Lightning Arrester


C. Penutup Balik Otomatis (PBO) / Recloser

Penutup Balik Otomatis atau Recloser merupakan pemutus tenaga yang

dilengkapi kotak kontrol elektonik (Electronic Control Box), yaitu suatu peralatan

elektronik sebagai kelengkapan recloser dimana peralatan ini tidak berhubungan

dengan tegangan menengah dan pada peralatan ini recloser dapat dikendalikan

cara pelepasannya. Dari dalam kotak kontrol inilah pengaturan (setting) recloser

dapat ditentukan.

1. Kegunaan PBO / Recloser

Pada saat terjadi gangguan permanen, recloser dapat memisahkan secara

cepat daerah atau jaringan yang terganggu sistemnya sehingga dapat

memeperkecil daerah yang terganggu. Pada saat terjadi gangguan sesaat, recloser

akan memisahkan daerah gangguan sesaat sampai gangguan tersebut dianggap

hilang, dengan demikian recloser akan masuk kembali sesuai settingnya sehingga

jaringan akan normal kembali secara otomatis.

2. Klasifikasi PBO / Recloser

PBO atau Recloser dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

a. Menurut Jumlah Fase

i. PBO 1 fase, digunakan untuk proteksi jaringan 1 fase seperti pada saluran

percabangan. Tiga buah PBO 1 fase dapat juga digunakan pada sistem 1

fase. Bila terjadi gangguan permanen 1 fase, maka hanya 1 fase yang

terganggu yang akan dikunci, sedangkan pelayanan untuk 2 fase lainnya

yang sehat yang akan terus berjalan.

ii. PBO 3 fase, digunakan bila dibutuhkan untuk penguncian ketiga fase

secara bersamaan sehingga jika terjadi gangguan permanen 1 fase, beban 3

fase tidak akan bekerja dengan 2 fase.

b. Menurut Media Pemadam Busur Api

i. PBO dengan pemadam busur api minyak. Dalam hal ini minyak digunakan

sebagai isolasi dan pemadam busur api. Pada saat kontak dipisahkan, busur

api akan terjadi di dalam minyak, sehingga minyak menguap dan

menimbulkan gelembung gas yang menyelubungi busur api. Minyak yang

berada diantara kontak sangat efektif untuk memutuskan arus. Kelemahan


pemadam busur api dengan minyak yaitu minyak mudah terbakar dan

kekentalan minyak memperlambat pemisahan kontak, sehingga tidak

cocok untuk sistem yang membutuhkan pemutusan arus cepat.

ii. PBO dengan pemadam busur api hampa udara (vakum). Dalam hal ini

vakum digunakan sebagai isolasi dan pemadam busur api. Pada PBO jenis

ini, kontak ditempatkan pada suatu bilik vakum. Untuk mencegah udara

masuk ke dalam bilik, maka bilik ini harus ditutup rapat dan kontak

bergeraknya diikat ketat dengan perapat logam.

iii. PBO dengan pemadam busur api gas SF6. 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.

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 .

c. Menurut Peralatan Kontrol

i. PBO dengan kontrol hidrolik. Digunakan dalam semua PBO 3 fase dan

sebagian PBO 1 fase. Tipe ini dapat merasakan arus lebih melalui trip coil

yang dihubung seri dengan jaringan.

ii. PBO dengan kontrol elektornis. Pada PBO jenis ini akan memudahkan

dalam mengubah karakteristik arus waktu, tingkat arus trip dan urutan

operasi PBO tanpa harus menurunkan atau melepas PBO dari jaringan,

merupakan kelebihan karena tidak mengganggu sistem.

3. Operasi Kerja PBO

Operasi kerja PBO dapat disetel cepat atau lambar seperti yang terlihat

pada Gambar 2.11. Penyetelan operasi cepat dimaksudkan agar ketika

gangguan temporer jaringan bisa pulih kembali dalam waktu yang cepat.

Sedangkan operasi lambat dimaksudkan untuk memberikan kesempatan

bekerja pada pengaman yang berada di sisi hilir pada saat terjadi gangguan

yang bersifat permanen. Apabila recloser merasakan gangguan yang bersifat

permanen, maka recloser akan trip sesuai settingnya sehingga mencapai

kondisi lockout.


Gambar 2.11 Operasi Kerja PBO

D. Pengaman Lebur (PL) / Fuse Cut Out (FCO)

Pengaman Lebur atau FCO merupakan sebuah alat pemutus rangkaian

listrik yang berbeban pada jaringan distribusi yang bekerja dengan cara

meleburkan bagian dari komponennya (fuse link) yang telah dirancang khusus dan

disesuaikan ukurannya. FCO berfungsi untuk melindungi jaringan terhadap arus

beban lebih (over load current) yang mengalir melebihi dari batas maksimum,

yang disebabkan karena hubung singkat (short circuit) atau beban lebih (over

load). Konstruksi dari FCO ini jauh lebih sederhana bila dibandingkan dengan

pemutus beban yang terdapat di Gardu Induk. Akan tetapi FCO ini mempunyai

kemampuan yang sama dengan pemutus beban. FCO ini hanya dapat memutuskan

satu saluran kawat jaringan di dalam satu alat. Apabila diperlukan pemutus

saluran tiga fasa maka dibutuhkan FCO sebanyak tiga buah.

1. Klasifikasi Fuse cut out

Fuse Cut Out dapat diklasifikasi dalam 2 macam fuse yaitu :

a. Fuse letupan (Expulsion Fuse)

Pengaman lebur atau FCO yang digunakan pada jaringan distribusi adalah

jenis letupan. Kontruksi pengaman lebur letupan dapat dilihat pada Gambar 2.12.

Fuse ini tidak dilengkapi dengan alat peredam busur api, sehingga bila digunakan

untuk daya besar maka fuse tidak mampu meredam busur api yang timbul pada

saat terjadi gangguan, akibatnya akan timbul ledakan. Karena itu fuse ini

dikategorikan sebagai pengaman letupan.

Istilah letupan (expulsi) merupakan suatu tanda yang dipergunakan fuse

sebagai tanda adanya busur listrik yang melintas didalam tabung fuse yang

Close

Trip

Operasi Cepat Operasi Lambat

Interval Reclosing

Lockout


kemudian dipadamkannya. Peristiwa yang terjadi pada bagian dalam tabung fuse

ini adalah peristiwa penguraian panas secara partial akibat busur dan timbulnya

gas yang di deionisasi pada celah busurnya sehingga busur api segera menjadi

padam pada saat arus menjadi nol. Tekanan gas yang timbul pada tabung akibat

naiknya temperatur dan pembentukan gas menimbulkan terjadinya pusaran gas

didalam tabung dan ini membantu deionisasi lintasan busur api. Tekanan yang

semakin besar pada tabung membantu proses pembukaan rangkaian, setelah busur

api padam, partikel-partikel yang diionisasi akan tertekan keluar dari ujung

tabung yang terbuka.

Gambar 2.12 Bagian-bagian Pengaman Lebur Letupan


Keterangan :

1. Isolator Porselen 6. Mata kait dari brons

2. Kontak dari tembaga disepuh perak 7. Tabung pelebur dari resin

3. Klem terminal dari kuningan 8. Penggantung dari baja tahan karat

4. Tutup yang dapat dilepas(kuningan) 9. Klem pemegang dari baja

5. Batang pemegang atas dari baja 10. Lengan pemutus hubungan dari

baja

b. Fuse Liquid (Liquid Filled Fuse)

Fuse Liquid, fuse jenis ini tidak dikenal diwilayah PT PLN (Persero).

Namun menurut referensi, FCO semacam ini dapat digunakan untuk jaringan

distribusi dengan saluran kabel udara.

2. Fuse link

Perlengkapan Fuse Cut Out terdiri dari sebuah rumah fuse (fuse support),

pemegang fuse (fuse holder) dan fuse link sebagai pisau pemisahnya. Fuse link

merupakan pembatas arus yang dipasang pada FCO. Ukuran fuse link ditentukan

oleh panjang fuse link dan besarnya penampang elemen lebur. Panjang fuse link

menentukan jumlah yang dapat ditampung dan dihantarkan dari pengikat ketika

elemen lebur.

3. Standar Fuse link

Ada sejumlah standar yang dianut fuse link, salah satu standar pengenal

fuse link dikenal dengan sebutan pengenal H. Pengenal H dispesifikasi fuse link

tersebut mampu untuk disalurkan arus listrik sebesar 100 % secara kontinue dan

akan melebur pada nilai tidak lebih dari 230 % dari angka pengenalnya dalam

waktu 5 menit.

Pada praktek dilapangan ketentuan tersebut kurang memuaskan

penggunaanya karena hanya satu titik yang dispesifikasi pada karakteristik arus

waktu sehingga fuse link yang dibuat oleh sejumlah pabrik yang berbeda

mempunyai keterbatasan dalam memberikan jaminan koordinasi antar fuse link.

Setelah fuse link dengan pengenal H kemudian muncul standar industri fuse link

dengan pengenal K dan pengenal T pada tahun 1951.


Pengenal K untuk menyatakan fuse link dapat bekerja memutus jaringan

listrik yang berbeban dengan waktu kerja lebih cepat dan pengenal T untuk

menyatakan fuse link bekerja memutus jaringan listrik yang berbeban dengan

waktu kerja lebih lambat. Fuse link tipe T dan tipe K ini merupakan rancangan

yang universal karena fuse link ini bisa ditukar tukar (interchangeability)

kemampuan elektris dan mekanisnya yang dispesifikasi dalam standar.

Karakteristik fuse link tipe K dan tipe T sudah distandarisasi dan sebagai titik

temu nilai arus maksimum dan minimum yang diperlukan untuk melelehkan fuse

link ditetapkan pada 3 titik waktu dalam kurva karakteristik. Kondisi ini lebih

menjamin koordinasi antara fuse link yang dibuat oleh beberapa pabrik menjadi

lebih baik dari pada yang dimiliki fuse link H.

Tabel 2.1 Arus Pengenal Fuse Link Tipe K

Tabel 2.2 Arus Pengenal Fuse Link Tipe T


Kurva karakteristik kerja fuse link tipe K dan T masing-masing dapat

dilihat pada Gambar 2.13 dan Gambar 2.14 sebagai berikut :

Gambar 2.13 Kurva Karakteristik ArusWaktu Fuse Link Tipe K


Gambar 2.14 Kurva Karakteristik ArusWaktu Fuse Link Tipe T


Dari kedua kurva karakteristik kerja fuse ini masing-masing memiliki hal

sebagai berikut :

a. Kurva waktu leleh minimum (minimum melting time). Yaitu kurva yang

menunjukkan waktu yang dibutuhkan mulai dari saat terjadinya arus lebih

sampai dengan mulai meleburnya pelebur untuk harga arus tertentu.

b. Waktu busur. Yaitu waktu antara saat timbulnya busur permulaam sampai saat

pemadaman.

c. Kurva waktu pembebasan maksimum (maximum clearing time). Yaitu kurva

yang menunjukkan waktu yang dibutuhkan dari saat terjadinya arus lebih

sampai dengan padamnya bunga api untuk harga arus tertentu.

4. Pemilihan Rating Arus Fuse Link FCO untuk Proteksi Percabangan

Salah satu hal yang menjadi pertimbangkan dalam pemilihan arus

pengenal FCO untuk proteksi saluran cabang atau saluran anak cabang adalah

besarnya nilai arus beban maksimum yang akan atau dapat mengalir pada saluran

cabang atau anak cabang tersebut. Untuk menentukan rating arus fuse link FCO

yang dipilih dapat dilakukan sebagai berikut :

1. Pilih fuse link yang sesuai dengan standar dalam hal ini PLN dalam SPLN 64

:1985 menentukan pilihan tipe K atau T.

2. Bagilah arus beban maksimum yang sudah ditentukan dengan kemampuan arus

kontinyu fuse link.

3. Koordinasi yang sebaik baiknya dengan alat proteksi yang lain seperti recloser

dan FCO lainnya baik yang berada di sisi hulu ataupun sisi hilirnya.

4. Perhatikan batas ketahanan penghantar terhadap arus hubung singkat.

5. Perhatikan pula kemampuan pemutusan dari FCO, khususnya bagi FCO yang

terpasang dekat dengan sumber tenaga

Pemilihan rating arus fuse link FCO yang benar adalah tidak akan

melebur atau terjadi kerusakan oleh gangguan sesaat yang terjadi disebelah

hilirnya, karena recloserlah yang seharusnya membuka rangkaian tanpa

memutuskan fuse link. Pada saat gangguan tetap fuse link pertama pada sisi hulu

dari gangguan akan melebur dan membuka rangkaian setelah operasi recloser.


E. Koordinasi Antara Recloser dan Fuse Cut Out

Dalam jaringan distribusi, khususnya saluran udara sering digunakan

recloser dan fuse cut out bersama-sama untuk keperluan pengamanan. Recloser

digerakan oleh relai dengan karakteristik tertentu, sedangkan fuse mempunyai

karakteristik sendiri. Oleh karenanya perlu koordinasi antara kedua alat ini.

Gambar 2.15 Feeder Dengan Pengaman Recloser dan FCO

Gambar 2.15 menggambarkan SUTM 20 kV yang dilengkapi dengan

recloser pada saluran utama dan fuse pada saluran cabang. Apabila terjadi

gangguan pada saluran cabang, recloser pada saluran utama harus segera trip dan

jangan sampai di dahului oleh putusnya fuse yang ada di saluran cabang. Setelah

recloser trip, kemudian ada dead time dengan harapan agar selama waktu mati ini

penyebab gangguan sudah hilang dan recloser masuk kembali sehingga keadaan

menjadi normal kembali. Hal ini terasa sebagai gangguan temporer.

Tetapi apabila gangguan yang terjadi adalah gangguan permanen dan

terjadi di saluran cabang di belakang fuse, maka setelah dead time diatas habis dan

recloser masuk kembali, diharapkan kali ini fuse bekerja terlebih dahulu

mendahului recloser trip kembali. Agar hal ini dapat terlaksana maka relai harus

berubah karakteristiknya seperti terlihat pada Gambar 2.16.

Gambar 2.16 Kurva Waktu Arus Relai Recloser dan Fuse Cut Out

SUTM 20 KV

Saluran Utama

Saluran Cabang

Fuse Cut Out

Waktu(detik)

Arus (Amp) 0 100 1000 10000

R1

R2 S1

S2

0,1

0,5

1


Keterangan :

R1= Kurva relai arus lebih sewaktu recloser trip pertama kali.

R2= Kurva relai arus lebih sewaktu recloser trip kedua kali.

S1= Kurva waktu minimum dari fuse.

S2= Kurva waktu maksimum dari fuse.

Dengan kurva arus seperti yang ditunjukan oleh Gambar 2.16 maka pada

waktu recloser menutup kembali setelah trip yang pertama kali, fuse telah

melebur terlebih dahulu sehingga gangguan permanen yang terjadi di saluran

cabang tidak menyebabkan recloser trip kembali. Dengan demikian yang padam

hanya saluran cabang yang mengalami gangguan permanen.

F. Relai Proteksi

Relai merupakan alat yang bekerja secara otomatis untuk mempengaruhi

bekerjanya alat lain akibar adanya perubahan pada rangkaian. Adapun relai yang

terpasang pada sistem proteksi distribusi terdiri dari :

1. Relai proteksi Over Current Relay (OCR), dipergunakan untuk mengamankan

sistem ditribusi jika ada gangguan hubung singkat 3 fase atau 2 fase.

2. Relai proteksi Ground Fault Relay (GFR), dipergunakan untuk mengamankan

sistem ditribusi jika ada gangguan hubung singkat satu fase ke tanah.

1. Relai Arus Lebih / Over Current Relay (OCR)

Relai arus lebih adalah suatu relai yang bekerja berdasarkan adanya

kenaikan arus yang melebihi nilai arus dan waktu settingnya. Relai arus lebih ini

berfungsi sebagai proteksi terhadap gangguan hubung singkat antar fasa.

Berdasarkan karakteristik hubungan kerja antara besar arus dan waktu kerja relai

arus lebih dibagi menjadi 3 yaitu :

a. Relai arus lebih seketika (instanstaneous over current relay).

Relai yang bekerja seketika (tanpa waktu tunda) ketika arus yang mengalir

melebihi nilai settingnya, tapi masih bekerja dengan waktu cepat sebesar 50-100

mili detik dengan karakteristik seperti terlihat pada Gambar 2.17. Pada sistem

distribusi tegangan menengah disebut setelan instant/moment/cepat. Setelan relai

dengan karakteristik instant dapat di setkan pada OCR atau GFR.


Gambar 2.17 Karakteristik Relai Arus Lebih Instant

Setelan instant :

i. Setelan arus, untuk relai outgoing diambil dari arus gangguan 3 fase atau 2

fase di lokasi gangguan 50% - 60% panjang penyulang 20 kV. Sedangkan

untuk setelan relai incoming 40% dari panjang penyulang 20 kV.

ii. Setelan waktu, untuk relai outgoing setelan waktunya 50 100 mili detik

sedangkan untuk relai incoming setelan waktunya lebih besar dari setelan

waktu di outgoing.

b. Relai arus lebih dengan waktu tertentu (definite time over current relay).

Relai ini akan memberikan perintah pada PMT pada saat terjadi gangguan

hubung singkat dan besarnya arus gangguan melampaui settingnya dan jangka

waktu kerja relai mulai pick up sampai kerja relai diperpanjang dengan waktu

tertentu, tidak tergantung besarnya arus yang mengerjakan relai. Kurva time

definite over current relay dapat dilihat pada Gambar 2.18, dimana waktu

kerjanya lebih lama dari waktu setelan instant dan setelan relainya didasarkan

pada arus beban sesuai BS 142 1996. Setelan relainya sebagai berikut :

i. Setelan arus : 1,2-1,3 . Ibeban

ii. Setelan waktu : 0,3 detik (minimum)

Apabila terdapat recloser, maka terdapat tunda waktu antar relai senilai

0,3-0,4 detik.

Gambar 2.18 Karakteristik Relai Arus Lebih Definite

Waktu (detik)

Arus (Amp) If

besar

t=50-100 mdetik

Waktu (detik)

Arus (Amp) If(sesuai setelan)

t(sesuai setelan)


c. Relai arus lebih dengan waktu terbalik (inverse time over current relay).

Setelan relai proteksi dengan karakteristik inverse time over current relay

adalah karakteristik yang grafiknya terbalik antara arus dan waktu, dimana

semakin besar arus gangguan maka semakin kecil waktu yang dibutuhkan untuk

membuka pemutus (PMT). Karakteristik inverse sesuai IEC 60255-3 dan BS. 142

1996 sebagai berikut :

t =

((If Iset )1) x Tms (2.1)

Tms =((If Iset )1)

x t (2.2)

Keterangan :

t = Waktu trip relai (detik)

If = Arus gangguan (Amp)

Iset = Arus setelan relai (Amp)

Tms = Time Multiplier Setting. Nilai yang disetkan ke relai sebagai konstanta

, = Faktor konstanta.

Tabel 2.3 Faktor dan

Nama Kurva

Standard Inverse 0,02 0,14

Very Inverse 1 13,2

Extremely Inverse 2 80

Long Inverse 1 120

Gambar 2.19 Karakteristik Relai Arus Lebih Inverse

Arus (Amp)

Waktu

(detik)

Iset1

tset1

Iset2

tset2


2. Relai Gangguan Tanah / Ground Fault Relay (GFR)

Relai gangguan tanah yang lebih dikenal dengan GFR (ground fault relay)

pada dasarnya mempunyai prinsip kerja sama dengan relai arus lebih, namun

memiliki perbedaan dalam kegunaanya. Bila relai OCR mendeteksi adanya

hubung singkat antara fase, maka GFR mendeteksi adanya hubung singkat ke

tanah. Relai ini akan efektif apabila digunakan pada sistem tenaga listrik dengan

pentanahan netral dengan tahanan rendah. Cara penyambungan relai gangguan

tanah dapat dilihat pada Gambar 2.120 sebagai berikut :

Gambar 2.20 Penyambungan Relai Gangguan Tanah

3. Relai Penutup Balik (Reclosing Relay)

Reclosing relay merupakan relai yang berfungsi untuk memberi perintah

close setelah proteksi utama memberi perintah trip. Apabila gangguan bersifat

temporer maka posisi terakhir PMT setelah ada perintah close adalah dalam

kondisi tertutup dan sistem normal kembali. Apabila gangguan bersifat permanen

maka relai akan memberi perintah close setelah PMT trip, namun PMT akan

kembali ditripkan oleh proteksi utama. Reclosing relay memiliki diagram waktu

kerja sebagai berikut :

a. Dead Time

Dead time merupakan selang waktu dari PMT trip sampai masuk kembali

dan berfungsi untuk memadamkan busur api atau menghilangkan gangguan

temporer. Sehingga penentuan dead time dipengaruhi oleh lama waktu padam

busur api (deionisasi udara), karakteristik PMT dan stabilitas sistem. Setelan dead


time harus lebih besar dari waktu deionisasi udara. Hal ini untuk mengindari

terjadinya gangguan yang berulang karena busur api masih ada. Semakin besar

level tegangan maka akan semakin lama waktu deionisasi udaranya. Penyetelan

dead time juga memperhatikan karakteristik PMT, karena PMT mempunyai batas

waktu minimum agar dapat menerima perintah close dengan baik setelah

mendapat perintah trip. Karakteristik ini disebut trip close operation time yang

bervariasi tergantung jenis penggerak PMT dan media pemadam busur apinya.

b. Blocking/Reclaim Time

Blocking time merupakan waktu yang digunakan untuk memblok dead

time beberapa saat setelah PMT masuk dan berfungsi memberi kesempatan untuk

memulihkan tenaganya setelah melakukan siklus reclosing. Blocking time

ditetapkan dengan mempertimbangkan kemampuan PMT untuk siap melakukan

operasi trip-close-trip kembali. Ketika PMT trip, PMT akan melakukan charging

ke mekanik penggerak PMT. Sehingga selama proses charging ini PMT tidak

boleh close. Maka dari itu, untuk mengakomodasi hal ini setelan blocking time

pada reclosing relay harus lebih besar dari waktu yang diperlukan PMT untuk

siap melakukan operasi trip-close-trip. Prinsip kerja dari reclosing relay

diilustrasikan oleh Gambar 2.21.

Gambar 2.21 Rangkaian Reclosing Relay


G. Gangguan Pada Sistem Distribusi

Gangguan yang terjadi pada sistem distribusi lebih sering jika

dibandingkan dengan bagian sistem tenaga listrik lainnya. Maka dari itu masalah

utama dalam operasi distribusi adalah mengatasi gangguan tersebut. Memang

gangguan yang terjadi tidak bisa dihilangkan sepenuhnya akan tetapi pihak

perusahaan berusaha untuk meminimalisir gangguan tersebut.

1. Berdasarkan Penyebab Gangguan

a. Gangguan Berasal dari Dalam

Gangguan yang disebabkan oleh sistem itu sendiri berupa tegangan lebih,

arus lebih dan pemasangan material yang tidak baik pada sistem. Misalnya

pemasangan sambungan konduktor yang tidak sempurna atau pemasangan

peralatan yang tidak sesuai dengan SPLN.

b. Gangguan Berasal dari Luar

Gangguan yang disebabkan oleh kondisi geografis dan faktor alam suatu

wilayah yang dilewati oleh jaringan distribusi tenaga listrik. Misalnya pohon

tumbang mengenai SUTM, surja petir dan gempa bumi.

2. Berdasarkan Lama Gangguan

a. Gangguan Temporer

Merupakan gangguan yang dapat hilang dengan sendirinya (dalam waktu

singkat) atau memutuskan sesaat bagian yang terganggu dari sumber tegangannya

kemudian akan menutup kembali. Gangguan seperti ini biasanya terjadi pada

SUTM dimana pernghantarnya tidak mempunyai isolasi. Gangguan ini antara lain

disebabkan oleh :

i. Disebabkan karena adanya sambaran petir pada penghantar listrik yang

tergelar di udara sehingga menyebabkan flashover antara penghantar dengan

traves melalui isolator.

ii. Penghantar tertiup angin yang dapat menimbulkan gangguan antar fase atau

penghantar fase menyentuh pohon sehingga menimbulkan gangguan fase ke

tanah.

b. Gangguan Permanen

Merupakan gangguan dimana untuk pembebasannya perlu dilakukan

tindakan perbaikan atau menyingkirkan material penyebab gangguan dalam waktu


yang lebih lama daripada gangguan yang bersifat temporer, sehingga gangguan ini

menyebabkan pemutusan tetap.

3. Gangguan Hubung Singkat

Pada sistem tenaga listrik, gangguan hubung singkat diklasifikasikan ke

dalam 2 jenis yaitu :

a. Gangguan Simetris

Merupakan gangguan yang terjadi pada semua fasenya sehingga arus

maupun tegangan setiap fasenya tetap seimbang setelah gangguan terjadi.

Misalnya gangguan hubung singkat 3 fase.

b. Gangguan Tak Simetris

Merupakan gangguan yang mengakibatkan arus dan tegangan pada setiap

fasenya menjadi tak seimbang. Misalnya gangguan hubung singkat 1 fase ke

tanah (single line to ground fault), gangguan hubung singkat 2 fase (line to line

fault) dan gangguan hubung singkat 2 fase ke tanah (double line to ground

fault).

4. Upaya-Upaya Mengurangi Jumlah Gangguan

Upaya untuk mengurangi jumlah gangguan pada sistem dapat dilakukan

dengan hal-hal sebagai berikut :

a. Memasang peralatan yang dapat diandalkan dalam hal ini harus sesuai dengan

standar PLN.

b. Penentuan spesifikasi dan desain yang baik sehingga tahan terhadap kondisi

kerja normal ataupun pada saat gangguan.

c. Merencanakan dan melaksanakan pemeliharaan peralatan secara periodik

sehingga kemungkinan terjadinya gangguan dari dalam sistem dapat dicegah.

d. Memeriksa peralatan pengaman seperti relai-relai untuk memastikan unjuk

kerja relai yang baik.

e. Melakukan pemangkasan ranting-ranting pohon yang sudah dekat dengan

saluran.


H. Komponen Simetris

Menurut teori Fortescue dalam sistem tak seimbang yang terdiri dari n

buah fasor yang saling berhubungan dapat diuraikan menjadi n buah sistem

dengan pasor seimbang. Jadi tiga pasor tidak seimbang dari suatu sistem tiga fase

dapat diuraikan menjadi tiga sistem pasor seimbang, dimana komponennya

sebagai berikut :

a. Komponen urutan positif, terdiri dari tiga pasor yang sama besarnya dalam

magnitude dimana masing-masing terpisah satu dengan lainnya dalam sudut

fase 1200 dan mempunyai urutan fase sama seperti pasor aslinya.

Gambar 2.22 Komponen Urutan Positif

b. Komponen urutan negatif, terdiri dari tiga pasor yang sama besarnya dalam

magnitude, dimana masing-masing terpisah satu dengan yang lainnya dalam

sudut fase 1200 dan mempunyai urutan fase yang berlawanan dengan pasor

aslinya.

Gambar 2.23 Komponen Urutan Negatif

c. Komponen urutan nol, terdiri dari tiga pasor yang sama besarnya dalam

magnitude, dengan pergeseran fase nol antara fase yang satu dengan yang lain.

Va1 Vc1

Vb1

Va2

Vb2

Vc2


Gambar 2.24 Komponen Urutan Nol

Jumlah tegangan dan arus pada sistem merupakan penjumlahan masing-

masing komponen simetris masing-masing urutan, sebagaimana dijelaskan oleh

persamaan berikut :

Va = Va1 + Va2 + Va0 (2.3)

Vb = Vb1 + Vb2 + Vb0 (2.4)

Vc = Vc1 + Vc2 + Vc0 (2.5)

Ia = Ia1 + Ia2 + Ia0 (2.6)

Ib = Ib1 + Ib2 + Ib0 (2.7)

Ic = Ic1 + Ic2 + Ic0 (2.8)

Dengan bantuan operator a = 1120o dan a2 = 1 2402 maka persamaan

diatas menjadi sebagai berikut :

Va = Va1 + Va2 + Va0 (2.9)

Vb = a2Va1 + a Va2 + Va0 (2.10)

Vc = a Va1 + a2Va2 + Va0 (2.11)

Ia = Ia1 + Ia2 + Ia0 (2.12)

Ib = a2Ia1 + a Ia2 + Ia0 (2.13)

Ic = a Ia1 + a2Ia2 + Ia0 (2.14)

Kemudian untuk menghitung tegangan dan arus komponen masing-masing

urutan dapat menggunakan persamaan berikut :

Va0 = 1

3 Va + Vb + Vc (2.15)

Va1 = 1

3 Va + a Vb + a

2 Vc (2.16)

Va2 = 1

3 Va + a

2 Vb + a Vc (2.17)

Va0 Vb0

Vc0


Ia0 = 1

3 ( Ia + Ib + Ic ) (2.18)

Ia1 = 1

3 ( Ia + a Ib + a

2 Ic ) (2.19)

Ia2 = 1

3 ( Ia + a

2 Ib + a Ic ) (2.20)

I. Perhitungan Impedansi

1. Impedansi Sumber

Impedansi sumber merupakan nilai impedansi pada sisi 150 kV yang

mencakup impedansi sumber pembangkit, impedansi trafo tenaga di pusat listrik

dan impedansi transmisi. Untuk mengetahui impedansi sumber pada sisi 20 kV,

maka harus menghitung terlebih dahulu impedansi sumber pada sisi150 kV yang

kemudian dikonversikan ke impedansi sumber sisi 20 kV dengan menggunakan

rumus sebagai berikut :

Xsc1 =kV 1

2

MVA sc (2.21)

Keterangan :

Xsc1 = Impedansi sumber 150 kV (ohm).

kV1 = Tegangan sisi primer trafo tenaga (kV)

MVAsc = Data daya hubung singkat sisi 150 kV (MVA)

Untuk mengkonversi impedansi yang terletak di sisi 150 kV ke sisi 20 kV

dengan cara menggunakan rumus sebagai berikut :

Xsc 2 =kV 2

2

kV 12 x Xsc 1 (2.22)

Keterangan :

Xsc2 = Impedansi sumber 20 kV (ohm)

kV2 = Tegangan sisi sekunder trafo tenaga (kV)

kV1 = Tegangan sisi primer trafo tenaga (kV)

2. Impedansi Trafo Tenaga

Impedansi urutan positif dan negatif di dapat dari rumus sebagai berikut :

XT1 = XT2 =kV 2

MVA x % (2.23)

Keterangan :

XT1 = Impedansi trafo urutan positif (ohm)

XT2 = Impedansi trafo urutan negatif (ohm)


kV = Tegangan operasi (kV)

MVA = Kapasitas daya trafo (MVA)

% = Persentase impedansi tercantum pada name plate

Sedangkan untuk nilai impedansi urutan nol (XT0) trafo tenaga dengan

hubungan belitan Dyn adalah :

XT0 = XT1 (2.24)

3. Impedansi Penyulang

Nilai impedansi penyulang di dapat dari rumus sebagai berikut :

ZPenyulang = R + jXL L (2.25)

Keterangan :

R = Resistansi kawat saluran (ohm/km)

jXL = Reaktansi kawat saluran (ohm/km)

L = Panjang saluran (km)

Untuk nilai resistansi dan reaktansi masing-masing urutan positif, negatif

dan nol ditentukan berdasarkan diameter dan jenis kawat yang digunakan pada

saluran. Standar nilai resistansi dan reaktansi untuk jenis kawat A2C dan A3C

ditunjukan pada Tabel 2.4.

Tabel 2.4 Nilai Impedansi Kawat

4. Impedansi Ekuivalen

a. Nilai impedansi ekuivalen urutan positif (Z1eq) dan negatif (Z2eq) adalah

sebagai berikut :

Z1eq = Z2eq = Xsc 2 + XT1 + Z1Penyulang (2.26)

b. Nilai impedansi ekuivalen urutan nol (Z0eq) adalah sebagai berikut :

Z0eq = XT0 + 3Rn + Z0Penyulang (2.27)


Rn = Resistansi pentanahan netral (pentanahan langsung = 0)

J. Perhitungan Arus Hubung Singkat

Perhitungan arus gangguan hubung singkat pada saluran diperlukan untuk

mengetahui besarnya arus setiap titik tertentu pada saluran untuk dijadikan bahan

pertimbangan pemasangan peralatan pada jaringan dan keperluan setting peralatan

proteksi. Pada perhitungan arus hubung singkat digunakan rumus dasar hukum

ohm sebagai berikut :

I = V

Z (2.28)

Keterangan :

I = Arus hubung singkat (ampere)

V = Tegangan sumber (volt)

Z = Impedansi ekuivalen dari titik gangguan sampai ke sumber (ohm)

Perhitungan arus hubung singkat dalam hal ini dibatasi hanya pada

perhitungan arus hubung singkat 1 fase ke tanah (Single Line to Ground Fault /

SLG). Dimana arus hubung singkat 1 fase ke tanah ini termasuk ke dalam kategori

gangguan hubung singkat tak simetri seperti telah di sampaikan pada pembahasan

gangguan hubung singkat terdahulu.

Gangguan 1 fase ke tanah terjadi misalnya salah satu penghantar tersentuh

pohon atau kawat yang terhubung dengan tanah. Dengan adanya gangguan pada

salah satu fase ini maka akan muncul diagram pasor tak seimbang. Pada Gambar

2.25 dimisalkan pada sistem terjaadi gangguan hubung singkat pada fase a.

Gambar 2.25 Hubung Singkat 1 Fase ke Tanah

Dengan terjadinya gangguan hubung singkat 1 fase ke tanah seperti yang

terlihat pada Gambar 2.25 dapat dinyatakan bahwa :

Ec Eb

Ea

Zb

Zc

Zn

Za Ia

Ib

Ic


a. Dalam kondisi normal maka Va=Vb=Vc dan Ia=Ib=Ic=0,

b. Dalam kondisi gangguan maka Ib=Ic=0, Ia0 dan Va=0.

Sehingga pada kondisi SLG, persamaan arus komponen simetrisnya

menjadi :

Ia0 = Ia1 = Ia2 = 1

3Ia (2.29)

Dan persamaan tegangan komponen simetrisnya yang dinyatakan dalam

bentuk matrik menjadi :

Va0 Va1 Va2

= 0

Ea0

Z0eq 0 0

0 Z1eq 0

0 0 Z2eq

Ia1Ia1Ia1

(2.30)

Apabila kedua suku matrik diatas dikalikan dengan matrik [ 1 1 1] maka

akan di dapatkan persamaan sebagai berikut :

Va0 + Va1 + Va2 = Ea Z0eq Ia1 Z1eq Ia1 Z2eq Ia1

0 = Ea Z0eq + Z1eq + Z2eq Ia1

Ia1 = If1 =Ea

Z0eq + Z1eq + Z2eq (2.31)

Koordinasi Antara Recloser Dan FCO

Documents

Transcript of Koordinasi Antara Recloser Dan FCO