I.
DEFINISI
Jaringan distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang paling
dekat dengan pelanggan/konsumen. Ditinjau dari volume fisiknya jaringan
distribusi pada umumnya lebih panjang dibandingkan dengan jaringan transmisi
dan jumlah gangguannya (sekian kali per 100 km pertahun) juga paling tinggi
dibandingkan jumlah gangguan pada saluran transmisi. Jaringan distribusi seperti
diketahui terdiri dari jaringan distribusi tegangan menengah (JTM) dan jaringan
distribusi tegangan rendah (JTR). Jaringan distribusi tegangan menengah
mempunyai tegangan antara 6 kV sampai 20 kV. Pada saat ini PLN sudah
mengembangkan jaringan distribusi tegangan menengah ~20 kV. Jaringan
distribusi tegangan menengah sebagian besar berupa saluran udara tegangan
menengah dan kabel tanah. Pada saat ini gangguan pada saluran udara tegangan
menengah ada yang mencapai angka 100 kali per 100 km per tahun.
Sebagian besar gangguan pada saluran udara tegangan menengah tidak
disebabkan oleh petir melainkan oleh sentuhan pohon, apalagi saluran udara
tegangan menengah banyak berada di dalam kota yang memiliki bangunanbangunan tinggi dan pohon-pohon biasanya lebih tinggi dari tiang saluran udara
tegangan menengah. Hal ini menyebabkan saluran udara tegangan menengah yang
ada di dalam kota banyak terlindung terhadap sambaran petir tetapi banyak
diganggu oleh sentuhan pohon. Hanya untuk daerah di luar kota selain gangguan
sentuhan pohon, yang sering terjadi karena gangguan petir.
Jaringan pada sistem distribusi tegangan menengah (Primer ~ 20kV) dapat
dikelompokkan menjadi lima model, yaitu Jaringan Radial, Jaringan hantaran
penghubung (Tie Line), Jaringan Lingkaran (Loop), Jaringan Spindel dan Sistem
Gugus atau Kluster.
1
Bagan. Saluran distribusi tegangan menengah (JTM)
A. Jaringan Radial
Bila antara titik sumber dan titik bebannya hanya terdapat satu saluran
(line), tidak ada alternatif saluran lainnya. Bentuk Jaringan ini merupakan
bentuk dasar, paling sederhana dan paling banyak digunakan. Dinamakan
radial karena saluran ini ditarik secara radial dari suatu titik yang merupakan
sumber dari jaringan itu, dan dicabang – cabang ke titik – titik beban yang
dilayani.
Keuntungan dari sistem ini adalah sistem ini tidak rumit dan lebih murah
dibanding dengan sistem yang lain. Namun keandalan sistem ini lebih rendah
dibanding dengan sistem lainnya. Kurangnya keandalan disebabkan karena
hanya terdapat satu jalur utama yang menyuplai gardu distribusi, sehingga
apabila jalur utama tersebut mengalami gangguan, maka seluruh gardu akan
ikut padam. Kerugian lain yaitu mutu tegangan pada gardu distribusi yang
2
paling ujung kurang baik, hal ini dikarenakan jatuh tegangan terbesar ada
diujung saluran.
B.
Jaringan Hantaran Penghubung (Tie Line)
Bentuk ini merupakan modifikasi bentuk dasar dengan menambahkan tie
dan switch pemisah, yang diperlukan untuk mempercepat pemulihan
pelayanan bagi konsumen, dengan cara menghubungkan area – area yang
tidak terganggu pada penyulang yang bersangkutan, dengan penyulang di
sekitarnya. Dengan demikian bagian penyulang yang terganggu dilokalisir,
dan bagian penyulang lainnya yang "sehat" segera dapat dioperasikan
kembali, dengan cara melepas switch yang terhubung ke titik gangguan, dan
menghubungkan bagian penyulang yang sehat ke penyulang di sekitarnya.
Sistem distribusi Tie Line seperti gambar berikut ini digunakan untuk
pelanggan penting yang tidak boleh padam (Bandar Udara, Rumah Sakit, dan
lain-lain). Sistem ini memiliki minimal dua penyulang sekaligus dengan
tambahan Automatic Change Over Switch/Automatic Transfer Switch, setiap
penyulang terkoneksi ke gardu pelanggan khusus tersebut sehingga bila
salah satu penyulang mengalami gangguan maka pasokan listrik akan di
pindah ke penyulang lain.
3
C.
Jaringan Lingkar (Loop)
Bila pada titik beban terdapat dua alternatif saluran berasal lebih dari satu
sumber. Jaringan ini merupakan bentuk tertutup, disebut juga bentuk jaringan
"loop". Susunan rangkaian penyulang membentuk ring, yang memungkinkan
titik beban dilayani dari dua arah penyulang, sehingga kontinyuitas pelayanan
lebih terjamin, serta kualitas dayanya menjadi lebih baik, karena rugi
tegangan dan rugi daya pada saluran menjadi lebih kecil.
Pada Jaringan Tegangan Menengah Struktur Lingkaran (Loop) seperti
gambar berikut ini dimungkinkan pemasokannya dari beberapa gardu induk,
sehingga dengan demikian tingkat keandalannya relatif lebih baik.
D.
Jaringan Spindel
Selain bentuk – bentuk dasar dari jaringan distribusi yang telah ada, maka
dikembangkan pula bentuk-bentuk modifikasi, yang bertujuan meningkatkan
keandalan dan kualitas sistem. Salah satu bentuk modifikasi yang populer
adalah bentuk spindle, yang biasanya terdiri atas maksimum 6 penyulang
dalam keadaan dibebani, dan satu penyulang dalam keadaan kerja tanpa
beban.
Sistem Spindel seperti pada gambar berikut ini adalah suatu pola
kombinasi jaringan dari pola Radial dan Ring. Spindel terdiri dari beberapa
penyulang (feeder) yang tegangannya diberikan dari Gardu Induk dan
tegangan tersebut berakhir pada sebuah Gardu Hubung (GH).
4
Pada sebuah spindel biasanya terdiri dari beberapa penyulang aktif dan
sebuah penyulang cadangan (express) yang akan dihubungkan melalui gardu
hubung. Fungsi "express feeder" dalam hal ini selain sebagai cadangan pada
saat terjadi gangguan pada salah satu "working feeder", juga berfungsi untuk
memperkecil terjadinya drop tegangan pada sistem distribusi bersangkutan
pada keadaan operasi normal. Dalam keadaan normal memang "express
feeder" ini sengaja dioperasikan tanpa beban.
E.
Sistem Gugus atau Sistem Kluster
Konfigurasi gugus seperti pada gambar berikut ini banyak digunakan
untuk kota besar yang mempunyai kerapatan beban yang tinggi. Dalam
sistem ini terdapat penyulang cadangan.
5
Dimana penyulang ini berfungsi bila ada gangguan yang terjadi pada salah
satu penyulang konsumen maka penyulang
cadangan inilah
yang
menggantikan fungsi suplai ke konsumen.
II. JENIS – JENIS GANGGUAN
A. Gangguan Hubung Singkat
Gangguan Hubung Singkat ini sendiri dapat digolongkan menjadi dua
kelompok yaitu :
1. Gangguan Asimetris, merupakan gangguan yang mengakibatkan
tegangan dan arus yang mengalir pada beberapa fasanya menjadi
tidak seimbang, gangguan ini terdiri dari :
 Gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah.
 Gangguan hubung singkat dua fasa.
 Gangguan hubung singkat dua fasa ke tanah.
2. Gangguan Simetris, merupakan gangguan yang terjadi pada semua
fasanya sehingga arus maupun tegangan setiap fasanya tetap
seimbang setelah gangguan terjadi. Gangguan ini terdiri dari :
 Gangguan hubung singkat tiga fasa.
 Gangguan hubung singkat tiga fasa ke tanah.
6
Kedua kelompok gangguan ini akan mengakibatkan arus lebih pada fasa
yang terganggu dan juga akan dapat mengakibatkan kenaikan tegangan pada
fasa yang tidak terganggu.
Hampir semua gangguan yang terjadi pada sistem tenaga listrik adalah
gangguan asimetri. Gangguan asimetri ini terjadi sebagai akibat gangguan
hubung singkat satu fasa ke tanah, gangguan hubung singkat dua fasa, atau
gangguan hubung singkat dua fasa ke tanah.
B. Gangguan Beban Lebih (overload)
Beban lebih mungkin tidak tepat disebut sebagai gangguan. Namun
karena beban lebih adalah suatu keadaan abnormal yang apabila dibiarkan
terus berlangsung dapat membahayakan peralatan.
Beban lebih dapat terjadi pada trafo atau pada saluran karena beban yang
dipasoknya terus meningkat, atau karena adanya maneuver atau perubahan
aliran beban di jaringan setelah adanya gangguan. Beban lebih dapat
mengakibatkan pemanasan yang berlebihan yang selanjutnya panas yang
berlebihan itu dapat mempercepat proses penuaan atau memperpendek umur
peralatan listrik.
C. Gangguan Tegangan Lebih
Dalam keadaan operasi, suatu sistem tenaga sering mengalami gangguan
yang dapat mengakibatkan teputusnya pelayanan daya ke pelanggan.
Gangguan tersebut lebih sering terjadi pada jaringan distribusi. Terjadinya
gangguan disebabkan oleh peningkatan tegangan pada hantaran distribusi,
yang dikenal dengan tegangan lebih, yang besar tegangan itu melampaui
tingkat ketahanan isolasi dari hantaran distribusi. Dengan demikian terjadi
hubung singkat. Tegangan lebih ini antara lain ditimbulkan oleh:
1. Sambaran petir pada hantaran distribusi, baik merupakan sambaran
langsung atau tidak langsung.
2. Surja hubung.
7
III. PENYEBAB GANGGUAN
Gangguan adalah suatu ketidaknormalan (interferes) dalam sistem tenaga
listrik yang mengakibatkan mengalirnya arus yang tidak seimbang dalam sistem
tiga fasa. Gangguan dapat juga didefinisikan sebagai semua kecacatan yang
menggangu aliran normal arus ke beban.
Sumber gangguan pada sistem tenaga listrik disebabkan oleh dua faktor yaitu
dari dalam sistem dan dari luar sistem. Penyebab gangguan yang berasal dari
dalam sistem antara lain :
1. Tegangan dan arus abnormal.
2. Pemasangan yang kurang baik.

Pemasangan sambungan / terminasi tidak baik

Selama proses pemasangan kabel tidak sempurna ujung kabel tidak
ditutup sehingga air dapat masuk ke kabel.

Penggelaran kabel tidak mengikuti cara yang benar sehingga umur
kabel tidak lama ataupun tidak seperti yang diharapkan.

Pemasangan kabel tidak mengikuti aturan, misalnya peletakkan kabel
saling berdekatan, sehingga timbul panas.
3. Umur peralatan.
4. Beban lebih.
5. Kerusakan material seperti isolator pecah, kawat putus, atau kabel cacat
isolasinya.
Sedangkan untuk gangguan yang berasal dari luar sistem antara lain:
1. Gangguan-gangguan mekanis karena pekerjaan galian saluran lain.
Gangguan ini terjadi untuk sistem kelistrikan bawah tanah.
2. Pengaruh cuaca seperti hujan, angin, serta surja petir. Pada gangguan
surja petir dapat mengakibatkan gangguan tegangan lebih dan dapat
menyebabkan gangguan hubung singkat karena tembus isolasi peralatan
(breakdown).
3. Pengaruh lingkungan seperti pohon, binatang dan benda-benda asing serta
akibat kecerobohan manusia.
Bila dilihat dari lamanya waktu gangguan, maka dapat dikelompokkan menjadi :
8
1. Gangguan Transient (temporer), merupakan gangguan yang dapat hilang
dengan sendirinya atau dengan memutuskan sesaat bagian yang
terganggu dari sumber tegangannya. Gangguan sementara jika tidak dapat
hilang dengan segera, baik hilang dengan sendirinya maupun karena
bekerjanya alat pengaman dapat berubah menjadi gangguan permanen.
2. Gangguan Permanen, merupakan gangguan yang tidak hilang atau tetap
ada apabila pemutus tenaga terbuka untuk waktu yang singkat dan setelah
itu dihubungkan kembali dimana untuk membebaskannya diperlukan
tindakan perbaikan atau menyingkirkan penyebab gangguan tersebut.
Untuk gangguan yang bersifat sementara setelah arus gangguannya terputus
misalnya karena terbukanya circuit breaker oleh rele pengamannya, peralatan atau
saluran yang terganggu tersebut siap dioperasikan kembali. Sedangkan pada
gangguan permanen terjadi kerusakan yang bersifat permanen sehingga baru bisa
dioperasikan kembali setelah bagian yang rusak diperbaiki atau diganti.
Pada saat terjadi gangguan akan mengalir arus yang sangat besar pada fasa
yang terganggu menuju titik gangguan, dimana arus gangguan tersebut
mempunyai harga yang jauh lebih besar dari rating arus maksimum yang
diijinkan, sehingga terjadi kenaikan temperatur yang dapat mengakibatkan
kerusakan pada peralatan listrik yang digunakan.
IV. CARA MENGATASI
Dalam usaha menjaga kontinuitas pelayanan tenaga listrik dan menjaga agar
peralatan pada jaringan primer 20 kV tidak mengalami kerusakan total akibat
gangguan, maka mutlak diperlukan peralatan pengaman dan pemeliharaan.
Adapun peralatan pengaman yang digunakan pada jaringan tegangan menengah
20 kV terbagi menjadi :
1. Peralatan pemisah atau penghubung.
2. Peralatan pengaman arus lebih.
3. Peralatan pengaman tegangan lebih.
Agar suatu sistem distribusi dapat berfungsi secara baik, gangguan –
gangguan yang terjadi pada tiap bagian harus dapat dideteksi dan dipisahkan dari
sistem lainnya dalam waktu yang singkat, bahkan sebisa mungkin pada awal
9
terjadinya gangguan. Keberhasilan berfungsinya proteksi memerlukan adanya
suatu koordinasi antara berbagai alat proteksi yang dipakai. Fungsi sistem
pengaman adalah :
1. Melokalisir gangguan untuk membebaskan perlatan dari gangguan.
2. Membebaskan bagian yang tidak bekerja normal, untuk mencegah
kerusakan.
3. Memberi petunjuk atau indikasi atas lokasi serta macam dari kegagalan.
4. Untuk dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi
kepada konsumen.
5. Untuk mengamankan keselamatan manusia terutama terhadap bahaya
yang ditimbulkan listrik.
Dalam upaya menanggulangi terhadap bahaya tegangan lebih atau arus lebih,
maka persyaratan yang diperlukan bagi alat pengaman yang baik adalah :
1. Kepekaan (Sensitivity)
Pada prinsipnya relay harus cukup peka sehingga dapat mendeteksi
gangguan di kawasan pengamannya, termasuk kawasan pengaman cadangan
– jauhnya.
Untuk relay arus – lebih hubung singkat, yang bertugas pula sebagai
pengaman cadangan jauh bagi seksi berikutnya, relay itu harus dapat
mendeteksi arus gangguan hubung singkat dua fasa yang terjadi diujung akhir
seksi berikutnya dalam kondisi pembangkitan minimum.
Sebagai pengaman peralatan seperti motor, generator atau trafo, relay
yang peka dapat mendeteksi gangguan pada tingkat yang masih dini sehingga
dapat membatasi kerusakan. Bagi peralatan tersebut diatas hal ini sangat
penting karena jika gangguan itu sampai merusak besi laminasi stator atau
inti trafo, maka perbaikannya akan sangat sukar dan mahal.
Sebagai pengaman gangguan tanah pada SUTM, relay yang kurang peka
menyebabkan banyak gangguan ke tanah, dalam bentuk sentuhan dengan
pohon yang tertiup angin, yang tidak bisa terdeteksi. Akibatnya, busur apinya
berlangsung lama dan dapat menyambar ke fasa lain, maka relay hubung –
singkat yang akan bekerja. Gangguan demikian bisa terjadi berulang kali di
tempat yang sama yang dapat mengakibatkan kawat cepat putus. Sebaliknya,
10
jika terlalu peka, relay akan terlalu sering trip untuk gangguan yang sangat
kecil yang mungkin bisa hilang sendiri atau resikonya dapat diabaikan atau
dapat diterima.
2. Keandalan (Reliability)
Ada 3 aspek :
a. Dependability
Yaitu
tingkat
kepastian
bekerjanya
(keandalan
kemampuan
bekerjanya). Pada prinsipnya pengaman harus dapat diandalkan
bekerjanya
(dapat mendeteksi
dan melepaskan
bagian yang
terganggu), tidak boleh gagal bekerja.
b. Security
Yaitu tingkat kepastian untuk tidak salah kerja (keandalan untuk tidak
salah kerja). Salah kerja adalah kerja yang semestinya tidak harus
kerja,
misalnya
karena
lokasi
gangguan
di
luar
kawasan
pengamanannya atau sama sekali tidak ada gangguan atau kerja yang
terlalu cepat atau terlalu lambat. Salah kerja mengakibatkan
pemadaman yang sebenarnya tidak perlu terjadi. Jadi pada prinsipnya
pengaman tidak boleh salah kerja, dengan kata lain security-nya harus
tinggi.
c. Availability
Yaitu perbandingan antara waktu di mana pengaman dalam keadaan
berfungsi/siap kerja dan waktu total dalam operasinya. Dengan relay
elektromagnetis, jika rusak/tak berfungsi, tak diketahui segera. Baru
diketahui dan diperbaiki atau diganti. Disamping itu, sistem proteksi
yang
baik
juga
dilengkapi
dengan
kemampuan
mendeteksi
terputusnya sirkit trip, sirkit sekunder arus, dan sirkit sekunder
tegangan serta hilangnya tegangan searah, dan memberikan alarm
sehingga bisa diperbaiki, sebelum kegagalan proteksi dalam gangguan
yang sesungguhnya, benar – benar terjadi. Jadi availabilitinya harus
tinggi.
11
3. Selektifitas (Selectivity)
Pengaman harus dapat memisahkan bagian sistem yang terganggu sekecil
mungkin yaitu hanya seksi atau peralatan yang terganggu saja yang termasuk
dalam kawasan pengaman utamanya. Pengaman sedemikian disebut
pengaman yang selektif. Jadi relay harus dapat membedakan yaitu :
a. Gangguan terletak di kawasan pengaman utamanya dimana ia (alat
pengaman) harus berkeja cepat.
b. Gangguan terletak di seksi berikutnya dimana ia (alat pengaman)
harus bekerja dengan waktu tunda (sebagai pengaman cadangan) atau
menahan diri untuk tidak trip.
c. Gangguan di luar daerah pengamannya, atau sama sekali tidak ada
gangguan, dimana ia (alat pengaman) tidak harus bekerja sama sekali.
Untuk itu relay – relay, yang didalam sistem terletak secara seri, di
koordinir karakteristiknya. Dengan pemilihan jenis dan karakteristik
rele yang tepat, spesifikasi trafo arus yang benar, serta penentuan
setting rele yang terkoordinir dengan baik, selektifitas yang baik dapat
diperoleh.
Untuk menciptakan selektifitas yang baik, mungkin saja suatu
pengaman terpaksa diberi waktu tunda (td) namun waktu tunda tersebut
harus sesingkat mungkin (seperlunya saja) dengan memperhitungkan
resikonya.
4. Kecepatan (Speed)
Untuk memperkecil kerugian/kerusakan akibat gangguan, maka bagian
yang terganggu harus dipisahkan secepat mungkin dari bagian sistem lainnya.
Waktu total pembebasan sistem dari gangguan adalah waktu sejak munculnya
gangguan, sampai bagian yang terganggu benar-benar terpisah dari bagian
sistem lainnya. Kecepatan penting untuk :
a. Menghindari kerusakan secara thermis pada peralatan yang dilalui
arus gangguan serta membatasi kerusakan pada alat yang terganggu.
b. Mempertahankan kestabilan sistem.
c. Membatasi ionisasi (busur api) pada gangguan disaluran udara yang
akan berarti memperbesar kemungkinan berhasilnya penutupan balik
12
PMT (reclosing) dan mempersingkat dead timenya (interval waktu
antara buka dan tutup).
5. Ekonomis
Biaya adalah faktor yang paling penting. Hal yang sangat mendasar
adalah memperoleh proteksi yang maksimum dengan biaya yang minimum.
Untuk biaya yang sangat minimum, akan sangat sukar mendapat sistem
proteksi
yang
baik,
bahkan
dapat
menimbulkan
kesulitan
dalam
pengaplikasian sistem proteksi tersebut. Untuk itu harus ada pertimbangan
antara kualitas sistem proteksi dan biaya yang diperlukan.
Oleh karena itu kontinuitas penyaluran tenaga listrik banyak tergantung pada
kualitas sistem jaringan distribusi itu sendiri, Makin komplek konfigurasi jaringan
distribusi (seperti bentuk network atau mesh) makin banyak peralatan yang
digunakan.
Untuk memperkecil adanya gangguan maka dilakukan pemeliharaan sebagai
berikut :
1. Pemeliharaan Preventif
Melakukan upaya-upaya pencegahan agar dimungkinkan jaringan tidak
terganggu, misalnya inspeksi jaringan secara rutin dan berkesinambungan
serta langsung diupayakan pencegahannya, contoh sederhana adalah
pemangkasan pepohonan. Penanggulangan lain yang sifatnya preventif
misalnya penggunaan material yang sesuai standard dan bermutu,
pemeriksaan unjuk kerja peralatan proteksi, pada daerah-daerah yang sering
terjadi gangguan tidak jelas yang sering terjadi sambaran petir dapat
diupayakan pencegahannya misalnya perbaikan / pemasangan arrester
disertai kelengkapan pentanahan yang baik dan lain sebagainya.
2. Pemeliharaan Predictive
Pemeliharaan predictive dilaksanakan dengan mengacu pada kondisikondisi tertentu. Kondisi tertentu yang dimaksud adalah parameter-parameter
teknis dari peralatan yang tidak terpenuhi. Pemeliharaan ini disebut juga
dengan pemeliharaan berdasarkan kondisi (Condition Base Maintenance).
13
3. Pemeliharaan Corrective
Pemeliharaan corrective dilaksanakan setelah terjadi kerusakan atau
pemeliharaan yang sifatnya darurat.
A. Alat Pengaman Arus Lebih
1. Fuse Cut Out
Fuse cut out (sekring) adalah suatu alat pengaman yang 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 fuse cut out ini jauh lebih sederhana bila dibandingkan
dengan pemutus beban (circuit breaker) yang terdapat di Gardu Induk (substation). Akan tetapi fuse cut out ini mempunyai kemampuan yang sama
dengan pemutus beban tadi. Fuse cut out ini hanya dapat memutuskan satu
saluran kawat jaringan di dalam satu alat. Apabila diperlukan pemutus
saluran tiga fasa maka dibutuhkan fuse cut out sebanyak tiga buah.
Penggunaan fuse cut out ini merupakan bagian yang terlemah di dalam
jaringan distribusi. Sebab fuse cut out boleh dikatakan hanya berupa sehelai
kawat yang memiliki penampang disesuaikan dengan besarnya arus
maksimum yang diperkenankan mengalir di dalam kawat tersebut. Pemilihan
kawat yang digunakan pada fuse cut out ini didasarkan pada faktor lumer
yang rendah dan harus memiliki daya hantar (conductivity) yang tinggi.
Faktor lumer ini ditentukan oleh temperatur bahan tersebut. Biasanya bahanbahan yang digunakan untuk fuse cut out ini adalah kawat perak, kawat
tembaga, kawat seng, kawat timbel atau kawat paduan dari bahan – bahan
tersebut. Mengingat kawat perak memiliki konduktivitas 60,6 mho/cm lebih
tinggi dari kawat tembaga, dan memiliki temperature 960 °C, maka pada
jaringan distribusi banyak digunakan. Kawat perak ini dipasangkan di dalam
tabung porselin yang diisi dengan pasir putih sebagai pemadam busur api,
dan menghubungkan kawat tersebut pada kawat fasa, sehingga arus mengalir
melaluinya.
14
Jenis fuse cut out ini untuk jaringan distribusi digunakan dengan saklar
pemisah. Pada ujung atas dihubungkan dengan kontak-kontak yang berupa
pisau yang dapat dilepaskan. Sedangkan pada ujung bawah dihubungkan
dengan sebuah engsel. Untuk lebih jelasnya lihat gambar di bawah ini.
1 Alat pemadam busur api
Posisi tertutup
2
3
4
5
6
Kontak tembaga
Mata kait
Tutup yang dapat dilepas
Isolator porselin/polymer
Tabung pelebur
7 Holder
8 Klem terminal
9 Klem holder
Posisi terbuka
Gambar. Fuse Cut Out
Kalau arus beban lebih melampaui batas yang diperkenankan, maka
kawat perak di dalam tabung porselin akan putus dan arus yang
membahayakan dapat dihentikan. Pada waktu kawat putus terjadi busur api,
yang segera dipadamkan oleh pasir yang berada di dalam tabung porselin.
Karena udara yang berada di dalam porselin itu kecil maka kemungkinan
timbulnya ledakan akan berkurang karena diredam oleh pasir putih. Panas
yang ditimbulkan sebagian besar akan diserap oleh pasir putih tersebut.
Apabila kawat perak menjadi lumer karena tenaga arus yang melebihi
maksimum, maka waktu itu kawat akan hancur. Karena adanya gaya
hentakan, maka tabung porselin akan terlempar keluar dari kontaknya.
Dengan terlepasnya tabung porselin ini yang berfungsi sebagai saklar
pemisah, maka terhidarlah peralatan jaringan distribusi dari gangguan arus
beban lebih atau arus hubung singkat.
Umur dari fuse cut out ini tergantung pada arus yang melaluinya. Bila
arus yang melalui fuse cut out tersebut melebihi batas maksimum, maka
umur fuse cut out lebih pendek. Oleh karena itu pemasangan fuse cut out
pada jaringan distribusi hendaknya yang memiliki kemampuan lebih besar
15
dari kualitas tegangan jaringan, lebih kurang tiga sampai lima kali arus
nominal yang diperkenankan.
Fuse cut out ini biasanya ditempatkan sebagai pengaman tansformator
distribusi, dan pengaman pada cabang – cabang saluran feeder yang menuju
ke jaringan distribusi sekunder.
2. Recloser
Sebagian besar gangguan (80-95%) pada jaringan distribusi dan transmisi
adalah bersifat sementara. Penyebab gangguan kebanyakan disebabkan oleh
dahan/ranting pohon yang mengenai saluran udara.
Recloser merupakan suatu peralatan pengaman arus lebih, karena hubung
singkat antara fasa dengan fasa atau fasa dengan tanah, dimana recloser ini
memutus arus dan menutup kembali secara otomatis dengan selang waktu
yang dapat diatur sesuai dengan setting interval recloser untuk membebaskan
sistem dari gangguan yang bersifat sementara maupun permanen.
Pada suatu gangguan permanen, recloser berfungsi memisahkan daerah
atau jaringan yang terganggu sistemnya secara cepat sehingga dapat
memperkecil daerah yang terganggu pada gangguan sesaat, recloser akan
memisahkan daerah gangguan sesaat sampai gangguan tersebut dianggap
hilang, dengan demikian recloser akan masuk kembali sesuai settingannya
sehingga jaringan akan aktif kembali secara otomatis.
Recloser hampir sama dengan circuit breaker, namun recloser dapat
disetting untuk bekerja membuka dan menutup beberapa kali secara otomatis.
Apabila feeder mendapat gangguan sementara, bila circuit breaker yang
digunakan untuk feeder yang mendapat gangguan sementara, akan
menyebabkan hubungan feeder terputus. Tetapi jika recloser yang digunakan,
diharapkan gangguan sementara tersebut tidak membuat feeder terputus,
maka recloser akan bekerja beberapa kali sampai akhirnya recloser
membuka. Berikut ini adalah cara kerja recloser :
a. Arus yang mengalir normal bila tidak terjadi gangguan
b. Ketika terjadi sebuah gangguan, arus yang mengalir melalui recloser
membuka kontak pada recloser.
16
c. Kontak recloser akan menutup kembali setelah beberapa detik, sesuai
setting yang ditentukan. Tujuan memberikan selang waktu adalah
member kesempatan agar gangguan tersebut hilang dari system,
terutama gangguan yang bersifat sementara.
d. Apabila yang terjadi adalah gangguan permanen, maka recloser akan
membuka dan menutup balik sesuai setting yang ditentukan dan
kemudian lockout.
b. Setelah gangguan permanen dibebaskan oleh petugas, baru dapat
dikembalikan pada keadaan normal.
Gambar. Recloser
3. Saklar Seksi Otomatis (Sectionaliser)
Sectionalizer (SSO) sebagai alat pemutus rangkaian untuk dapat
memisah-misahkan jaringan utama dalam beberapa seksi secara otomatis,
sehingga bila terjadi gangguan permanen maka luas daerah (jaringan) yang
mengalami pemadaman akibat gangguan permanen dapat dibatasi sekecil
mungkin.
Sectionaliser adalah alat perlindungan terhadap arus lebih, hanya
dipasang bersama-sama dengan PBO yang berfungsi sebagai pengaman backupnya. Alat ini menghitung jumlah operasi pemutusan yang dilakukan oleh
perlindungan back-upnya secara otomatis disisi hulu dan SSO ini membuka
pada saat peralatan pengaman disisi hulunya sedang dalam posisi terbuka.
17
Cara kerja dari SSO ini ialah digabungkan dengan PMT (Pemutus
tegangan yang biasanya digabung dengan Relay arus lebih) disisi hulu/ awal
saat jaringan keluar dari penyulang lalu dihubungkan dengan SSO (Saklar
Seksi Otomatis / Sectionalizer) yang dihubungkan pula dengan PBO
(Pemutus Balik Otomatis / Recloser) sebagai pengaman back-upnya. Sistem
pengaman seperti ini bekerja saat terjadi gangguan, dimana PBO melakukan
pemutus balik tegangan secara otomatis dan SSO ini menghitung berapa kali
PBO ini melakukan tugasnya. Saat jumlah operasi pemutus balik melewati
batas jumlah yang ditetapkan oleh SSO ini maka secara otomatis SSO ini
akan memerintahkan PMT untuk memutuskan tegangan secara permanen dan
gangguan tersebut harus segera diperbaiki oleh petugas pemeliharaan
jaringan agar tidak sampai mengganggu pelayanan listrik kepada pelanggan.
Saklar pemutus beban juga merupakan sebuah sistem penginterupsi
hampa yang terisolasi oleh gas SF6 dalam sebuah tangki baja anti karat dan
disegel. Sistem kabelnya yang full-insulated dan sistem pemasangan pada
tiang pancang yang sederhana yang membuat proses instalasi lebih cepat
dengan biaya yang rendah. Sistem pengendalian elektroniknya ditempatkan
pada sebuah kotak pengendali yang terbuat dari baja anti karat sehingga dapat
digunakan dalam berbagai kondisi lingkungan.
Jenis load break switch pole – mounted merupakan jenis LBS yang
dipasang digantung pada tiang-tiang JTM (outdoor). Beberapa LBS jenis ini
dilengkapi dengan fitur sebagai Sectionalizer (SSO). LBS tipe ini berfungsi
sebagai pembatas tiap seksi-seksi jaringan untuk melokalisir daerah
gangguan maupun pemadaman.
18
Gambar. Saklar Seksi Otomatis
(Sectionaliser)
B. Alat Pengaman Tegangan Lebih
Pada sistem distribusi, gangguan dapat terjadi akibat adanya tegangan
lebih. Gangguan ini bisa terjadi akibat proses switching pada saluran dan
akibat sambaran petir. Petir yang kita kenal sekarang ini terjadi akibat awan
dengan muatan tertentu menginduksi muatan yang ada di bumi. Bila muatan
di dalam awan bertambah besar, maka muatan induksi pun makin besar pula
sehingga beda potensial antara awan dengan bumi juga makin besar.
Kejadian ini diikuti pelopor menurun dari awan dan diikuti pula dengan
adanya pelopor menaik dari bumi yang mendekati pelopor menurun. Pada
saat itulah terjadi apa yang dinamakan petir.
Petir akan menyambar semua benda yang dekat dengan awan. Atau
dengan kata lain benda yang tinggi akan mempunyai peluang yang besar
tersambar petir. Transmisi tenaga listrik di darat dianggap lebih efektif
menggunakan saluran udara dengan mempertimbangkan faktor teknis dan
ekonomisnya. Tentu saja saluran udara ini akan menjadi sasaran sambaran
petir langsung. Apalagi saluran udara yang melewati perbukitan sehingga
memiliki jarak yang lebih dekat dengan awan dan mempunyai peluang yang
lebih besar untuk disambar petir.
Bila gangguan ini dibiarkan maka dapat merusak peralatan listrik. Oleh
karena itu peralatan listrik itu harus dilindungi dari gangguan tegangan lebih
dengan memasang peralatan pengaman tegangan lebih, seperti :
19
1. Kawat tanah (Overhead Groundwire)
Dalam hal melindungi saluran tenaga listrik tersebut, ada beberapa cara
yang dapat diterapkan. Salah satu cara yang paling mudah adalah dengan
menggunakan kawat tanah (overhead groundwire) pada saluran. Prinsip dari
pemakaian kawat tanah ini adalah bahwa kawat tanah akan menjadi sasaran
sambaran petir sehingga melindungi kawat phasa dengan daerah/zona
tertentu. Kawat tanah yang digunakan untuk melindungi saluran tenaga
listrik, diletakkan pada ujung teratas saluran dan terbentang sejajar kawat
phasa. kawat tanah ini dapat ditanahkan secara langsung atau secara tidak
langsung.
Untuk meningkatkan keandalan sistem ini, diperlukan pentanahan yang
baik pada setiap menara listrik. Jika petir menyambar pada kawat tanah di
dekat menara listrik, maka arus petir akan terbagi menjadi dua bagian.
Sebagian besar arus tersebut mengalir ke tanah melalui pentanahan pada
menara tersebut. Sedangkan sebagian kecil mengalir melalui kawat tanah dan
akhirnya menuju ke tanah melalui pentanahan pada menara listrik berikutnya.
Lain halnya jika petir menyambar pada tengah-tengah kawat tanah antara 2
menara listrik. Gelombang petir ini akan mengalir ke menara-menara listrik
yang dekat dengan tempat sambaran tersebut.
Jenis kawat tanah yang digunakan adalah baja Galvanis jenis GSSW 22
yang memiliki kekuatan tarik maksimum 350 Kg dan kekuatan tarik putus
minimum 1826 Kg. Sejak tahun 1985 penggunaan kawat tanah untuk
pengaman sambaran petir ditujukan hanya untuk daerah terbuka.
2. Lightning Arrester (LA)
Lightning arrester adalah suatu alat pengaman yang melindungi jaringan
dan peralatannya terhadap tegangan lebih abnormal yang terjadi karena
sambaran petir (flash over) dan karena surja hubung (switching surge) di
suatu jaringan. Lightning arrester ini memberi kesempatan yang lebih besar
terhadap tegangan lebih abnormal untuk dilewatkan ke tanah sebelum alat
pengaman ini merusak peralatan jaringan seperti tansformator dan isolator.
Oleh karena itu lightning arrester merupakan alat yang peka terhadap
tegangan, maka pemakaiannya harus disesuaikan dengan tegangan sistem.
20
Arrester adalah suatu alat pelindung bagi peralatan system tenaga listrik
terhadap surya petir. Alat pelindung terhadap gangguan surya ini berfungsi
melindungi peralatan system tenaga listrik dengan cara membatasi surja
tegangan lebih yang datang dan mengalirkannya ketanah.
Disebabkan oleh fungsinya, Arrester harus dapat menahan tegangan
system 50 Hz untuk waktu yang terbatas dan harus dapat melewatkan surja
arus ke tanah tanpa mengalami kerusakan. Arrester berlaku sebagai jalan
pintas sekitar isolasi. Arrester membentuk jalan yang mudah untuk dilalui
oleh arus kilat atau petir, sehingga tidak timbul tegangan lebih yang tinggi
pada peralatan.
Gambar. Arrester
C. Alat Pemutus/Penghubung
1. Pemutus (Circuit Breaker)
Circuit breaker (CB) merupakan peralatan yang dapat digunakan untuk
menghubungkan atau memutuskan arus listrik sesuai dengan kapasitas
ratingnya. CB mempunyai kemampuan untuk memutuskan arus beban dan
arus gangguan hubung singkat pada tegangan tinggi dalam waktu yang relatif
cepat.
Energi mekanik yang diperlukan untuk membuka kontak utama diperoleh
dari gaya pegas, tekanan hidrolik, tekanan pneumatik atau dari beberapa
kombinasi diantaranya. Pada saat CB memutuskan atau menghubungkan arus
21
listrik akan timbul busur api dan untuk memadamkan busur api tersebut
digunakan beberapa bahan pada CB antara lain : minyak, udara, dan gas.
Pemutus tenaga tegangan menengah ini biasanya dipasang pada Gardu
Induk, pada kabel masuk ke busbar tegangan menengah (Incoming Cubicle)
maupun pada setiap rel/busbar keluar (Outgoing Cubicle) yang menuju
penyulang keluar dari Gardu Induk.
Gambar. Pemutus tenaga (CB)
2. Pemutus Beban (Load Break Switch)
Saklar pemutus beban (Load Break Switch, LBS) merupakan saklar atau
pemutus arus tiga fase untuk penempatan di luar ruas pada tiang pancang,
yang dikendalikan secara elektronis. Saklar dengan penempatan di atas tiang
pancang ini dioptimalkan melalui kontrol jarak jauh dan skema otomatisasi.
Pemisah merupakan sebuah alat yang berguna untuk memisahkan
rangkaian yang masih terseambung maupun sudah terbebas dari tegangan
kerja. Alat ini mempunyai fungsi yaitu sebagai pemisah tanah dalam artian
mengamankan peralatan dari tegangan yang masih tersisa ketika tegangan
telah diputus dan sebagai pemisah peralatan yang berarti alat ini berfungsi
untuk melindungi peralatan listrik dari peralatan lainnya dan harus
dioperasikan saat kondisi tidak berbeban.
Cara kerja pemisah sama dengan saklar biasa yang berguna untuk
membebaskan pemutus dari tegangan yang mengalir pada pemutus agar dapat
dilakukan perawatan dan perbaikan ketika suatu sistem terjadi kerusakan.
22
Gambar. Pemutus Beban (Load Break
Switch)
D. KOMPONEN SISTEM PROTEKSI
1. Relay
Rele proteksi adalah sebuah peralatan listrik yang dirancang untuk
mendeteksi bila terjadi gangguan atau system tenaga listrik tidak normal.
Rele pengaman merupakan kunci kelangsungan kerja dari suatu system
tenaga listrik, dimana gangguan segera dapat dilokalisir dan dihilangkan
sebelum menimbulkan akibat lebih luas.
Rele / Relay berasal dari teknik telegrafi, dimana sebuah coil di-energize
oleh arus lemah, dan coil ini menarik armature untuk menutup kontak. Rele
merupakan jantung dari proteksi system tenaga listrik, dan telah berkembang
menjadi peralatan yang rumit. Relay proteksi sebagai elemen perasa yang
mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya. Relay
pengaman merupakan bentuk dasar dari peralatan listrik otomatis dan sangat
perlu untuk kerja dari sistem distribusi daya yang modern bahkan tergantung
padanya. Bila terjadi gangguan baik arus, tegangan, frekuensi dan daya, relay
pengaman akan mendeteksi dan memutus bagian yang mengalami gangguan
dari sistem. Selanjutnya akan mengembalikan ke keadaan normal atau
membangkitkan sinyal peringatan kepada operator.
23
a. Rele Arus Lebih (Over Current Relay)
Relay jenis ini adalah besar-nya arus yang masuk ke dalam relay, atau
relay arus lebih (over current relays). Relay ini memberikan reaksi
terhadap besarnya arus masukan, dan bekerja untuk memutuskan
(trip) bilamana besarnya arus melebihi nilai tertentu yang dapat
diatur. Relay arus lebih akan menutup kontak–kontaknya untuk
menggerakkan rangkaian yang menyebabkan saklar daya membuka
atau menutup bilamana arus mencapai suatu nilai yang telah
ditentukan terdahulu. Dengan demikian, maka pada relay arus lebih
terdapat kepekaan terhadap besar arus yang mengalir.
Gambar. Rele Arus Lebih (Over Current
Relay)
b. Rele Gangguan Tanah (Ground Fault Relay)
Rele ini digunakan untuk mendeteksi arus gangguan satu fasa ke
tanah yang terjadi pada sisi hilir dari gardu induk. Besar nilai arus
gangguan tanah tergantung pada cara pentanahan titik netral dan
hubungan trafo yang dipakai. Pengaturan rele gangguan tanah tidak
bergantung pada arus beban maksimum sistem.
24
Gambar. Rele Gangguan Tanah (Ground
Fault Relay)
2.
Current Transformer (CT) /Trafo Arus
Current Transformer (CT) adalah suatu perangkat listrik yang berfungsi
menurunkan arus yang besar menjadi arus dengan ukuran yang lebih kecil.
CT digunakan karena dalam pengukuran arus tidak mungkin dilakukan
langsung pada arus beban atau arus gangguan, hal ini disebabkan arus sangat
besar dan bertegangan sangat tinggi. Karakteristik CT ditandai oleh Current
Transformer Ratio (CTR) yang merupakan perbandingan antara arus yang
dilewatkan oleh sisi primer dengan arus yang dilewatkan oleh sisi sekunder.
Gambar. Current Transformer (CT) /Trafo
Arus
25
3.
Potential transformer / Trafo Tegangan
Potential Transformer adalah suatu peralatan listrik yang berfungsi
menurunkan tegangan yang tinggi menjadi tegangan yang lebih rendah yang
sesuai dengan setting relay. Trafo ini juga memiliki angka perbandingan
lilitan/tegangan primer dan sekunder yang menunjukkan kelasnya.
Gambar. Potential transformer / Trafo
Tegangan
26
V. KESIMPULAN
Berdasarkan pembahasan diatas dapat disimpulkan mengenai gangguan –
gangguan pada saluran distribusi tegangan menengah. Jaringan distribusi
merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang paling dekat dengan
pelanggan/konsumen. Jenis gangguan sumber gangguan pada sistem tenaga listrik
khususnya pada saluran distribusi disebabkan oleh dua faktor yaitu dari dalam
sistem dan dari luar sistem.
Sedangkan penyebab gangguan pada saluran distribusi gangguan hubung
singkat, gangguan beban lebih, gangguan tegangan lebih. Dan dalam usaha
menjaga kontinuitas pelayanan tenaga listrik dan menjaga agar peralatan pada
jaringan primer 20 kV tidak mengalami kerusakan total akibat gangguan, maka
mutlak diperlukan peralatan pengaman. Adapun peralatan pengaman yang
digunakan pada jaringan tegangan menengah 20 kV terbagi menjadi:
1. Peralatan pemisah atau penghubung
2. Peralatan pengaman arus lebih
3. Peralatan pengaman tegangan lebih
Untuk memperkecil adanya gangguan maka dilakukan pemeliharaan sebagai
berikut :
1. Pemeliharaan preventif
2. Pemeliharaan predictive
3. Pemeliharaan corrective
4.
27
DAFTAR PUSTAKA
http://cvaristonkupang.com/2012/08/26/mengetahui-gangguan-pada-jaringandistribusi/diakses pada tanggal 20/04/2015.
http://lib.ui.ac.id/file?file=digital/124057-R030814-Studi%20perencanaanLiteratur.pdf/ diakses pada tanggal 20/04/2015.
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/18916/3/Chapter%20II.pdf/
diakses pada tanggal 20/04/2015.
http://www.scribd.com/doc/150537458/Gangguan-Beban-Lebih-Ry#scribd/
diakses pada tanggal 20/04/2015.
https://daman48.files.wordpress.com/2010/11/materi-8-pengaman-jarinandistribusi.pdf/ diakses pada tanggal 20/04/2015.
http://s3.amazonaws.com/academia.edu.documents/35252191/2208100062chapter2.pdf?AWSAccessKeyId=AKIAJ56TQJRTWSMTNPEA&Expires=1429
747114&Signature=O%2BEeZhQi%2FyaxU1U%2FPAMU%2F%2By07Oc%3D/
diakses pada tanggal 20/04/2015.
http://syahwilalwi.blogspot.com/2010/12/pengertian-sistem-distribusitenaga.html/ pada tanggal 20/04/2015.
http://teknikelektro-teknologiinformasi.blogspot.com/2011/12/jaringan-distribusilistrik.html/ pada tanggal 20/04/2015.
https://electricdot.wordpress.com/2011/08/16/tipe-tipe-jaringan-distribusi
tegangan-menengah/ pada tanggal 20/04/2015.
28
http://cvaristonkupang.com/2012/08/26/mengetahui-gangguan-pada-jaringan
distribusi/ pada tanggal 20/04/2015.
http://powerelektro08.blogspot.com/p/supply-daya-dan-jaringan-distribusi.html/
pada tanggal 20/04/2015.
29