7
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 bangunan-bangunan 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.
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 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.
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).
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.
Dimana penyulang ini berfungsi bila ada gangguan yang terjadi pada salah satu penyulang konsumen maka penyulang cadangan inilah yang menggantikan fungsi suplai ke konsumen.
JENIS – JENIS GANGGUAN
Gangguan Hubung Singkat
Gangguan Hubung Singkat ini sendiri dapat digolongkan menjadi dua kelompok yaitu :
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.
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.
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.
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.
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.
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 :
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.
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 terjadinya gangguan. Keberhasilan berfungsinya proteksi memerlukan adanya suatu koordinasi antara berbagai alat proteksi yang dipakai. Fungsi sistem pengaman adalah :
Melokalisir gangguan untuk membebaskan perlatan dari gangguan.
Membebaskan bagian yang tidak bekerja normal, untuk mencegah kerusakan.
Memberi petunjuk atau indikasi atas lokasi serta macam dari kegagalan.
Untuk dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen.
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 :
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, 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.
Keandalan (Reliability)
Ada 3 aspek :
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.
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.
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.
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 :
Gangguan terletak di kawasan pengaman utamanya dimana ia (alat pengaman) harus berkeja cepat.
Gangguan terletak di seksi berikutnya dimana ia (alat pengaman) harus bekerja dengan waktu tunda (sebagai pengaman cadangan) atau menahan diri untuk tidak trip.
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.
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 :
Menghindari kerusakan secara thermis pada peralatan yang dilalui arus gangguan serta membatasi kerusakan pada alat yang terganggu.
Mempertahankan kestabilan sistem.
Membatasi ionisasi (busur api) pada gangguan disaluran udara yang akan berarti memperbesar kemungkinan berhasilnya penutupan balik PMT (reclosing) dan mempersingkat dead timenya (interval waktu antara buka dan tutup).
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 kondisi-kondisi 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).
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 (sub-station). 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 bahan-bahan 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.
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.
Gambar. Fuse Cut Out
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 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 :
Arus yang mengalir normal bila tidak terjadi gangguan
Ketika terjadi sebuah gangguan, arus yang mengalir melalui recloser membuka kontak pada recloser.
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.
Apabila yang terjadi adalah gangguan permanen, maka recloser akan membuka dan menutup balik sesuai setting yang ditentukan dan kemudian lockout.
Setelah gangguan permanen dibebaskan oleh petugas, baru dapat dikembalikan pada keadaan normal.
Gambar. Recloser
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 back-upnya. 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.
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.
Gambar. Saklar Seksi Otomatis (Sectionaliser)
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 :
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.
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
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 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)
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.
Gambar. Pemutus Beban (Load Break Switch)
Gambar. Pemutus Beban (Load Break Switch)
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.
Rele Arus Lebih (Over Current Relay)
Gambar. 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)
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.
Gambar. Rele Gangguan Tanah (Ground Fault Relay)
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
Gambar. Current Transformer (CT) /Trafo Arus
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
Gambar. Potential transformer / Trafo Tegangan
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 :
Pemeliharaan preventif
Pemeliharaan predictive
Pemeliharaan corrective
DAFTAR PUSTAKA
http://cvaristonkupang.com/2012/08/26/mengetahui-gangguan-pada-jaringan-
distribusi/diakses pada tanggal 20/04/2015.
http://lib.ui.ac.id/file?file=digital/124057-R030814-Studi%20perencanaan-
Literatur.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-jarinan-
distribusi.pdf/ diakses pada tanggal 20/04/2015.
http://s3.amazonaws.com/academia.edu.documents/35252191/2208100062-
chapter2.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-distribusi-tenaga.html/ pada tanggal 20/04/2015.
http://teknikelektro-teknologiinformasi.blogspot.com/2011/12/jaringan-distribusi-listrik.html/ pada tanggal 20/04/2015.
https://electricdot.wordpress.com/2011/08/16/tipe-tipe-jaringan-distribusi tegangan-menengah/ pada tanggal 20/04/2015.
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.
