Bahan Untuk Referensi Transmisi

STANDAR PERUSAHAAN UMUM LISTRIK NEGARA SPLN 52-3: 1983 Lampiran Surat Keputusan Direksi PLN No.175/DIR/83, Tanggal 9 Juli 1983 Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV

DEPARTEMEN PERTAMBANGAN DAN ENERGI PERUSAHAAN UMUM LISTRIK NEGARA JL TRUNOJOYO MI/135 - KEBAYORAN BARU - JAKARTA

Susunan Anggota Kelompok Pembakuan Bidang Distribusi Berdasarkan Surat Keputusan Direksi Perusahaan Umum Listrik Negara No.: 142/DIR/79 Tanggal 18 Desember 1979 No.: 073/DIR/80 Tanggal 4 Oktober 1980 No.: 099/DIR/80 Tanggal 26 Nopember 1980

1

2 Susunan Anggota Kelompok Kerja Pola Pengarnanan Sistem Distribusi Berdasarkan Surat Keputusan Direktur Pusat Penyelidikan Masalah Kelistrikan No.003/LMK/1982 Tanggal 12 Maret 1982

DAFTAR ISI Pasal Satu : Ruang Lingkup dan Tujuan 1.Ruang Lingkup 2.Tujuan Pasal Satu : Definisi 3.Pengamanan Sistem Distribusi Pasal Tiga: Latar belakang Perkembangannya Pasal Empat : Empat Pola Pengamanan Sistem Distribusi Sistem Distribusi Di Lingkungan PLN 4. Gangguan pada Sistem Distribusi 5.Keandalan Sistem Distribusi 6. Pengaman Sistem Distribusi. 7. Sistem Distribusi… (Pola 1) 8.Sistem Distribusi… (Pola 2) Ayat 8 (Lanjutan) 9. Sistem Distribusi… (Pola 3) Ayat 9 (Lanjutan)

3 10. 9. Sistem Distribusi… (Pola 4) 11. Kesempurnaan Pembakuan Sistem Distribusi Pasal Lima: Pola Pengamanan Sistem Distribusi 20 kV dan 6 kV 12. Untuk sistem distribusi 20 kV… 13. Untuk sistem distribusi 20 kV… 14. Untuk sistem distribusi 20 kV… 15. Untuk sistem distribusi 6 kV… Lampiran A: Sakelar-Seksi Otomatis Pada Sistem Distribusi Pola 1 2. Untuk Jaringan Tertutup (Loop) Lampiran A: Koordinasi Antara PMB-PBO-PSO-PL Pengaman Lebur (PL) Pengaman Lebur (PL) (Lanjutan 1) Pengaman Lebur (PL) (Lanjutan 2) Penutup Balik Otomatis (PBO) Koordinasi PBO-PL Koordinasi PBO-PL (Lanjutan 1) Koordinasi PBO 1-PBO 2 Koordinasi PBO 1-PBO 2 (Lanjutan 1) Koordinasi PBO-PSO Koordinasi PBO-PSO (Lanjutan 1) Koordinasi Antara PBO-PSO-PL Koordinasi PMB-PBO Koordinasi yang lain (pola 1) Lampiran C: Jaringan Radial Lampiran D: Jaringan Spindel Lampiran D: Jaringan Spindel (Lanjutan 1) Lampiran D: Jaringan Spindel (Lanjutan 2) Lampiran E : (tidak ada…???)

4 Lampiran F: Pola Pengaman Sistem Distribusi 6kV dengan Pentanahan Mengambang 1. Pendahuluan 2. Karakteristik Sistem Pentahanan Mengambang 2.1. Tegangan 2.2. Arus gangguan hubung singkat 3. Cara Pengamanan Sub ayat 3.3. (Lanjutan 1) Sub ayat 3.3. (Lanjutan 2) 4. Cara Melokalisir Gangguan Satu Fasa Ke Tanah 5. Sistim Pengamanan Gangguan Satu Fasa Ke Tanah… 6. Kesimpulan Lampiran G: Distribusi dan Besarnya Arus Gangguan Satu Fasa Ke Tanah Lampiran G (Lanjutan 1) Lampiran H: Perhitungan Tahanan Ekuivalent Arus Resistif Gangguan Tanah dan Contoh Spesifikasi Peralatannya 1. Perhitungan Tahanan Ekuivalent Sisi Tegangan Tinggi atau m 2. Perhitungan Arus Gangguan Satu Fasa Ke Tanah Lampiran H, ayat 2 (Lanjutan 1) Lampiran H, ayat 2 (Lanjutan 2)

5 Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 2

POLA PENGAMANAN SISTEM BAGIAN 3: SISTEM DISTRIBUSI 6 KV DAN 20 kV

Pasal Satu RUANG LINGKUP DAN TUJUAN 1.1. Ruang Lingkup Standar ini dimaksudkan untuk menetapkan pola pengamanan bagi sistem pembangkitan, transmisi 66 kV dan 150 kV serta sistem distribusi 6 kV dan 20 kV. Standar pola pengamanan sistem ini terdiri dari 3 bagian yaitu: Bagian 1 : A. Sistem Transmisi 66 kV2. Sistem Transmisi 150 kV B. Sistem Transmisi 150 kV C. Transformator 150/66 kV, 150/20 kV dan 66/20 kV. Bagian 2 :Generator. Bagian 3 :Sistem Distribusi 6 kV dan 20 kV. Publikasi ini meliput Bagian Tiga: Sistem Distribusi 6 kV dan 20 kV. 2.Tujuan Tujuannya ialah untuk memberikan pegangan yang terarah dan seragarn bagi perencanaan pengamanan sistem pembangkitan, transmisi 66 kV dan 150 kV serta sistem distribusi 6 kV dan 20 kV.

6

Pasal Dua DEFINISI*) 3. Pengamanan Sistem Distribusi 3.1. Penutup-balik otomatis (Automatic circuit recloser = recloser )1) Sebuah alat berwadah-sendiri, berisi sarana yang diperlukan untuk mengindera arus lebih, mengatur waktu dan memutus arus lebih serta untuk menutup-balik secara otomatis dan memberikan tegangan kembali pada saluran. Catatan: Bilamana gangguannya “permanen”, penutup-balik akan “tetap terbuka” setelah tiga atau empat kali buka-tutup dan dengan demikian membebaskan jaringan sisi hilir dari PBO. 3.2.Sakelar-seksi otomatis (Automatic sectionalizer=sectionalizer)2) Sebuah alat pemutus yang secara otomatis membebaskan seksi-seksi yang tcrganggu dari suatu sistem distribusi, tetapi tidak memutus arus gangguan, karena biasanya dipakai dalam hubungannya dengan penutupbalikotomatis(PEO) Catatan: Sebagai gambaran dilukiskan sebuah contoh sbb: 3) Gambar berikut ini menunjukkan sirkit pengisi yang khas dari sistem dengan pertahanan ntral secara langsung dimana terdapat pemutus-beban (PMB), penutup-balik (PBO), sakelar-seksi otomatis (SSO) dan pelebur (PL). Ketiga penutup-balik (PB) pada PMB G harus bertunda-waktu guna memungkinkan pembebasan seksi (dari gangguan) diseberang PBO H. PBOdi H dapat disetel untuk satu atau dua kali penutup-balik seketika sedang dua atau tiga kali yang lain disetel waktunya ditunda *) Lihat juga Bagian Satu: A.,B. dan C . 1. Distribution System Protection Manual, Mc Gtaw-rdision Power Systems Division, hal. 72 2. Ibid., hal. 104 3. Applied Pro tectiue Relaying, Westinghouse Electric Cooperation, Coral Springs, florida 33030, 1979, hal. 10-10 T 10-11.

7

Bilamana terjadi gangguan pada sisi beban dari D maka unit seketika dari PMB G akan menjatuhkan PMB G dan pada saat G menutup-balik pemadam hanya akan terjadi sebentar saja pada seluruh sistem. Bilamana gangguan tersebut permanen, PL D akan membuka sebelum G jatuh untuk kedua kalinya. Gambar berikut ini menunjukkan kurvakurva koordinasi bagi pelbagai alat pengaman pada saluran pengisi seperti terlukis di atas.

PBO H harus disetel untuk menanggapi semua gangguan sepanjang saluran pengisi sampai kepada percabangan C dan E dan karenanya harus berkoordinasi dengan PL C dan E. SSO F dapat disetel untuk membuka pada waktu periode buka kedua atau ketiga dari PBO H. Pengaturan ini memungkinkan dipulihkannya pelayanan pada cabang J bilamana terjadi gangguan permanen di daerah antara F dan C serta F dan E. Demikian pula SSO J

8 dapat pula disetel untuk membuka pada waktu periode kedua atau ketiga dari PAO H. Dengan cara demikian pelayanan dapat dipulihkan pada cabang F bilamana terjadi gangguan permanen di cabang J

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 523: 1983 - Bagian 4 Pasal Tiga LATAR BELAKANG PERKEMBANGANNYA Sejalan dengan perkembangan pembangunan dan peningkatan ekonomi nasional sejak Pelita I, maka kelistrikan PLN pun mengalami masa perkembangan yang cukup pesat. Dengan melonjaknya permintaan akan tenaga listrik sedang kemampuan dan dana yang tersedia sangatlah terbatas, maka pembangunan kelistrikan PLN selama Pelita II masih banyak bersifat tambal sulam yang lebih menekankan pada pertambahan kapasitas sarana dan kurang memperhatikan perencanaan sistemnya. Keterlambatan PLN dalam penguasaan tehnik dan standardisasi, telah rnenyebabkan timbulnya bermacam-macam tehnik dan sistem distribusi, mengikuti konsep dan standar negara-negara pemberi dana dan konsultannya masing-masing. Kemudian, mengingat kurang adanya perencanaan yang menyeluruh (paripurna) untuk suatu sistem besar yang modern, maka sistem yang telah berkembang menjadi besar secara tambah menambah tersebut telah menjadi semakin semerawut. Beruntunglah, menjelang dan sejak Pelita III beraneka sistem yang telah masuk telah mulai dan dapat dikuasai, ditertibkan dan distandardisasikan sehingga efek-efek negatip yang mungkin timbul dapat dibatasi sekecil mungkin, dan perkembangan selanjutnya dapat ditangani lebih lancar dan teratur. Dalam Pelita III ini, kapasitas sarana kelistrikan pada umumnya diperkirakan telah mencapai tingkat yang memadai dalam mengejar perkembangan kebutuhan; maka dalam usaha memberikan pelayanan yang lebih baik kepada konsumen, langkah berikutnya yang perlu diperhatikan adalah faktor perbaikan mutu pelayanan.

9 Pemikiran, pengolahan dan pembakuan mengenai Pola Pengamanan Sistern Distribusi adalah salah satu upaya kita saat ini untuk meningkatkan mutu pelayanan tersebut, yaitu yang menyangkut perihal bagaimana membatasi pengaruh gangguan pada jaringan distribusi. Tiga pola utama sistem distribusi 20 kV yang telah ada dan berkembang di pulau Jawa (yaitu: sistem pentanahan netral dengan tahanan tinggi di PLN Distribusi Jatim, sistem pentanahan netral langsung sepanjang jaringan di PLN Distribusi Jateng dan DIY, dan sistem pentanahan netral dengan tahanan rendah yang berlaku di PLN Distribusi Jabar dan DKI Jaya), yang masing-masing mempunyai karakteristik dan kekhususan tersendiri hendaknya cukup untuk dijadikan dasar bagi perkembangan sistern distribusi di daerahdaerah luar Jawa yang sedang berkembang. Penelusuran di bidang distribusi yang berkaitan dengan pengamanan ini menemukan demikian luasnya permasalahan yang saling berkaitan, sehingga penggarapan pembakuan ini terpaksa dibatasi hanya pada pengamanan terhadap (pengaruh) gangguan hubungsingkat antar fasa dan gangguan fasa ke-tanah pada sistem distribusi primer yang umum. Pentanahan netral dengan tahanan rendah dan tinggi terdapat pada sistim fasa-tiga, 3kawat, sedang pentanahan netral secara langsu.ng terdapat pada sistem fasa-tiga, 4-kawat. Dalam upaya mencari hal-hal yang dapat diseragamkan pada pola pengamanannya, perlu diingat pula bahwa ketiga macam sistem tersebut memang mempunyai filsafat yang berbeda yaitu: •

Pentanahan dengan tahanan tinggi dimaksudkan untuk memperoleh hasil

optimum dengan mengutamakan keselamatan umum, sehingga lebih layak memasuki daerah perkotaan dengan saluran udara. •

Pentanahan secara langsung dimaksudkan untuk memperoleh hasil optimum

dengan mengutamakan ekonomi, sehingga dengan saluran udara elektrifikasi dapat lebih layak dilaksanakan di luar kota sampai ke daerah yang terpencil. •

Pentanahan dengan tahanan rendah dimaksudkan untuk memperoleh hasil

optimum dari kombinasi antara faktor ekonomi dan keselarnatan umum, dan yang layak untuk mempergunakan saluran udara bagi daerah luar kota maupun kabel bagi daerah padat dalarm kota. Ketiga macam filsafat tersebut harus tetap dijadikan dasar bagi pemilihan pola pengamanan tersebut

10 Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 5

Pasal Empat EMPAT POLA PENGAMANAN SISTEM DISTRIBUSI DI LINGKUNGAN PLN

4.Gangguan pada Sistem Distribusi Sumber gangguan pada sistem distribusi bawah tanah, separuh berasal dari dalam sistem dan separuh berasal dari dalam sistem dan separuhnya lagi berasal dari faktor luar. Gangguan dari dalam antara lain: • • • •

Tegangan dan arus-abnormal. Pemasangan yang kurang baik. Penuaan. Beban lebih.

Gangguan dari luar antara lain: Gangguan-gangguan mekanis karena pekerjaan galian saluran lain. Kendaraan-kendaraan yang lewat di atasnya. Impuls petir lewat saluran udara. Bintang. Deformasi tanah. Sumber gangguan pada sistem distribusi di atas tanah (saluran udara) sebagian besar karena pengaruh luar. • Sumber gangguan tersebut berurutan menurut intensitasnya adalah sebagai berikut : o Angin dan pohon. o Petir. o Kegagalan atau kerusakan peralatan dan saluran. o Manusia. o Hujan dan cuaca. o Binatang dan benda-bcnda asing. o Lain-lain. • • • • • •

Macam gangguan (fault) pada sistem distribusi di atas tanah (saluran udara) dapat dibagi atas dua kelompok: Gangguan yang bersifat temporer, yang dapat hilang dengan sendirinya atau dengan memutuskan sesaat bagian yang terganggu dari surnber tegangannya; •

11 Gangguan yang bersifat permanen, dimana untuk rnembebaskarnya diperlukan tindakan perbaikan dan/atau menyingkirkan penyebab gangguan tersebut. •

Gangguan yang bersifat temporer jika tidak dapat hilang dengan segera, baik hilang dengan sendirinya maupun karena bekerjanya alat pengaman (recloser atau PBO), dapat berubah menjadi gangguan yang bersifat permanen dan menyebabkan pemutusan tetap. Jumlah gangguan pada saluran udara jauh lebih banyak daripada saluran bahwa tanah. Tujuh puluh sampai sernbilan puluh lima prosesn dari seluruh gangguan yang mengenai saluran udara tegangan menengah adalah bersifat temporer. Statistik (di Perancis) mcnunjukkan bahwa jumlah gangguan pada SUTM adalah sebesar 150 gangguan/100 km/tahun. Sedang untuk pemutusan tetap, statistik luar negeri menunjukkan: di Amerika Serikat : 10 pemutusan/100 km/th untuk SUTM; di Perancis :6 pemutusan/100 km/th untuk SUTM; dan 11 pemutusan/100 km/th untuk SKTM. • •

Dari angka statistik tcrscbut di atas tampak perbedaan yang menyolok antara angka gangguan dan angka pemutusan khusus untuk SKTM, yang dapat disimpulkan bahwa gangguan temporer dapat dibebaskan oleh sistem dan alat pengaman yang sesuai dan memadai dengan baik sekali. Sebagai gambaran keadaan di beberapa wilayah PLN, dimana PBO belum dimanfaatkan atau belum dimanfaatkan dengan sebaik-baiknya, adalah sebagai berikut: PLN Distribusi Jateng, JTM (6.15 dan 20 kV) (PBO belum dimanfaatkan dengan sebaik-baiknya): •

Tahun 1981 : 58 pemutusan/100 km/ tahun Tahun 1982 : 113 pemutusan/100 km/tahun (extrapolasi dari kwartal I). •

PLN Distribusi Jaya & Tanggerang (SUTM 12 dan 20 kV) (tanpa PBO):

Tahun 1980/1981 : 143 pemutusan/l00 km/tahun. Tahun 1981/1982 : 194 pemutusan/100 km/tahun. •

PLN Distribusi Jabar (6 kV dan.30 kV mengambang dan 20 kV tanpa

PBO): Tahun 1977/1978 : 16 pemutusan/100 km/tahun untuk SUTM 14 pemutusan/ 100 km/tahun untuk SKTM.

12 Tahun 1978/1979 : 13 pemutusan/ 100 km/tahun untuk SUTM 19 pemutusan/ 100 km/tahun untuk SKTM. Dari angka tersebut di atas dapat disimpulan pula bahwa sistem dengan netral rnengambang banyak gunanya dalam menghilangkan gangguan temporer. Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 6

5.Keandalan Sistem Distribusi Fungsi dari sistem distribusi ialah rnenyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik dari pusat suplai (gardu induk) ke pusat-pusat/kelompok beban (gardu trafo/distribusi) dan konsumen, dengan mutu yang memadai. Kontinuitas pelayanan (yang merupakan salah satu unsur dari mutu pelayanan) tergantung pada macam sarana penyalur dan peralatan pengaman. Sarana penyalur (jaringan distribusi) mempunyai tingkatan kontinuitas yang tergantung pada susunan saluran dan cara pengaturan operasinya, yang pada hakekatnya direncanakan dan dipilih untuk memenuhi kebutuhan dan sifat beban. Tingkat kontinuitas pcla.yanan dari sarana penyalur disusun berdasarkan lamanya upaya menghidupkan kembali suplai, setelah mengalami pemutusan karena gangguan. Tingkatantingkatan tersebut adalah: Tingkat 1 : Dimungkinkan padam berjam-jam; yaitu waktu yang diperlukan untuk mencari dan memperbaiki bagian yang rusak karcna gangguan. Tingkat 1 : Dimungkinkan padam berjam-jam; yaitu waktu yang diperlukan untuk mencari dan memperbaiki bagian yang rusak karcna gangguan. Tingkat 2 : Padam beberapa jam, yaitu waktu yang diperlukan untuk mengirim petugas kc lapangan, melokalisasikan kerusakan dan melakukan manipulasi untuk menghidupkan sementara kembali dari arah atau saluran yang lain. Tingkat 3 : Padam beberapa menit;manipulasi oleh petugas yang stand by di gardu atau dilakukan deteksi/pengukuran dan pelaksanaan manipulasi jarak jauh (dengan bantuan DCC). Tingkat 4 : Padam beberapa detik; pengamanan dan rnanipulasi secara otomatis. Tingkat 5 : Tanpa padam; dilengkapi instalasi cadangan terpisah dan otomatisasi-penuh. Umumnya jaringan distribusi luar kota (pedesaan) terdiri dari jenis saluran udara dengan cara pelayanan radial yang memenuhi kontinuitas tingkat 1 ; sedang untuk pelayanan dalam kota susunan jaringan yang dipakai tipe’gelang’ atau ’spindle’ yang mempunyai kontinuitas tingkat 2.

13 Bagi Indonesia sebagai negara-berkembang yang sedang dalam taraf pembangunan dan pemerataan pembangunan, sudah selayakrya bila sebagian besar jaringan distribusi kita adalah dari tingkat 1 dan merupakan saluran udara.*) *) Statistik PLN Tahun 1981: panjang SKTM 35%, SUTM 65% dari panjang total saluran 20 700 km.

Keandalan dari suatu sistem adalal kebalikan dari besarnya jam pemutusan pelayanan. Angka jam pemutusan pelayanan dari suatu sistem adalah: jumlah lamanya (jam) pemutusan kali banyaknya konsumen yang padam, dibagi jumlah konsumen dari sistem selama selang waktu satu tahun atau dengan rumus :

Ukuran pertama lebih sesuai untuk daerah perumahan, sedang ukuran kedua untuk daerah industri (pemakai daya besar atau langganan TM). Dari uraian dan rumus jam pemutusan tersebut di atas, tampak bahwa tingkat pemutusan suatu sistem (jaringan) pelayanan adalah berbanding lurus dengan jam tingkat kontinuitas jaringan dan frekuensi pemutusan tetap karena gangguan. Jadi tingkat keandalan yang tinggi dapat diperoleh dengan memilih jaringan dengan tingkat kontinuitas pelayanan yang tinggi dan frekuensi pemadaman-karenagangguan yang rendah. Frekuensi pemandaman-karena gangguan dapat diperkecil dengan memakai sistem dan alat pengamannya yang sesuai, baik dan memadai.

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 7 6.Pengamanan Sistem Distribusi Sistem pengamanan bertujuan untuk mencegah atau membatasi kerusakan pada jaringan beserta peralatanya, dan keselamatan umum yang disebabkan karena gangguan dan meningkatkan kelangsungan pelayanan pada konsumen. Cara, macam dan tingkat pengamanan yang diterapkan tergantung pada banyak faktor (antara lain: sistem yang ada termasuk cara pentanahannya, peralatan, kondisi dan

14 peraturan setempat dan macarn beban), dan merupakan kompromi praktis yang memungkinkan untuk cukup memenuhi kebutuhan dan yang sebanding dengan biayanya. Macam dan karakteristik beban sangat mempengaruhi perencanaan pengamanan, dan macam dan karakteristik bcban pulalah yang banyak menentukan perencanaan suatu sistem distribusi. Untuk daerah padat beban di pusat perkotaan misalnya, jaringan yang dibutuhkan adalah kabel tanah dengan sistem tetutup; dan dengan demikian layak untuk dipergunakan pengamanan yang lebih tinggi tingkatnya dan lebih mahal; sebaliknya untuk daerah luar kota pada umumnya yang kepadatan bebannya rendah, jaringan yang diperlukan cukup saluran udara radial, dengan pengamanan yang lebih sederhana dan murah, sesuai tingkat keandalan yang masih dapat diterima pemakainya. Jadi, perencanaan suatu sistem pengamanan pada hakekatnya tidak dapat dipi.sahkan, melainkan harus sudah terpadu (integrated) dalam perencanaan sistem distribusinya. Pelaksanaan dari tugas pemgananan, bila kita perinci lebih lanjut adalah sebagai berikut: melakukan koordinasi dengan sisi Tegangan Tinggi (G.L/Transmisi/Pembangkitan); • mengamankan peralatan dari kerusakan karena arus lebih; • membatasi kemungkinan terjadinya kecelakaan; • secepatnya membebaskan pemadaman-karena-gangguan; • membatasi daerah yang mengalarni pemadaman; • mengurangi frekuensi pemutusan tetap karena gangguan. •

Macam-macarn alat pengamanan:

-

-

-

-

Merupakan pengamanan bagian dari saluran dan peralatan dari gangguan hubung singkat antar fasa Pelebur (PL) : (dapat pula sebagai pengaman tanah bagi sistem yang ditanahkan langsung dan bagi peralatan pada dengan tanahan rendah). Sebagai pengaman utama sistem terhadap gangguan Pemutus beban dengan : hubung singkat antar fasa an relai arus lebih (dan relai arus lebih hubung tanah bagi sistem yang ditanahkan langsung) Pengaman utama terhadap gangguan hubung tanah bagi Pemutus-beban dengan : sistem yang ditanahkan an relai arus-tanah dengan relai arus tanah tanahan rendah Pengaman utama terhadap gangguan hubung tanah bagi Pemutus-beban dengan : sisternyang ditanahkan an relai arus-tanah langsung dan relai arus tanah terarah di tanahkan dengan tanahan tinggi. Pemutus-beban (PMB)*) dengan relai penutupPengaman lengkap untuk membebaskan gangguan yang balik (PB) atau : bersifat temporer. Penutupbalik otomatis (PBO)**) disamping sebagai pengaman gangguan temporer, juga PBO ke-2 dst : untuk membatasi luas daerah yang padam karena gangguan Pemisah manual : alat pemutus untuk mengurangi luas daerah yang padam dan karena gangguan dan mengurangi lamanya

15

-

Sakelar-seksi Otomatis (SSO)***)

- Relai gangguan tanah

- Indikator gangguan

gangguan. alat pemutus otomatis untuk mengurangi luas daerah : yang padam karena gangguan dipasang pada setiap trafo tenaga di G.I. (khususnya un tuk sistem dengan tahanan netral rendah) untuk mengamankan gangguan tanah yang tidak dapat : ditangkap relai arus tanah pada saluran utama, khususnya demi keselamatan penduduk (misalnya: kawat jatuh ke tanah dengan tahanan gangguan tinggi). : alat untuk mempercepat lokalisasi gangguan).

Keterangan: dengan PBO,jumlah pemutusan tetap dapat diperkecil (95% dari gangguan, yang bersifat temporer dapat dibebaskan). *) Disebut juga: Pemutus-tenaga (PMT). **) Pcnutup-balik = recloser 1′enutup-balik otomatis = outomatic circuit recloser (ACR). ***) Sakelar-seksi = sectionalizer Sakelar-seksi otomatis = automatic sectionalizer (AS).

Cara-cara koordinasi antara PMB-PSO-SSO dan pengaman lebur (Lihat Lampiran B).

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3 : Sistem Distribusi 6 kDan 20 kV – SPLN 52-3: 1983-Bagian 8 7.Sistem Distribusi 20 kV fasa-tiga, 3-kawat dengan Pentanahan Netral Melalui Tahanan Tinggi (Pola 1)*) 7.1.Sistem jaringan a. Tegangan nominal: 20 kV b. Sistem pentanahan: netral kumparan TM yang dihubungkan secara bintang dari trafo utama, ditanahkan melalui tahanan dengan nilai tahanan sebesar 500 ohm (arus hubungsingkat ke tanah maximum 25 A). c. Konstruksi jaringan: pada dasarnya adalah saluran udara yang terdiri dari: o Saluran-utama: kawat AAAC 150 mm 2 fasa-tiga, 3-kawat. o Saluran-cabang: kawat AAAC 70 mm2. Catatan: Penghantar dapat dipilih yang setara sesuai dengan SPLN 15:1979.

d. Sistem pelayanan: ‘radial’, dengan kernungkinan saluran-utama antara jaringan yang bertetangga dapat saling dihubungkan dalam keadaan darurat. e. Pelayanan beban: fasa-tiga, 3-kawat dengan tegangan 20/11,6 kV dan fasa-satu, 2kawat fasa, tegangan 20 kV. *) Lihat SPLN 26:1980, Ayat 21. SPLN 52-3 : 1983 Penghantar dapat dipilih yang setara sesuai dengan SPLN 15:1979

16 .

7.2.Sistem pengamanan

o

a. Pemutus beban (PMB) utama dipasang pada saluran utama di GI sebagai pengaman utarna jaringan, dan dilengkapi dengan alat pengaman (relai): Relai penutup-balik untuk memulihkan sistern dari gangguan-gangguan yang bersifat temporer dan untuk koordinasi kerja dengan peralatan pemutus/pengarnan lain di sisi hilir dan saluran- cabang dari jaringan antara lain SSO dan PL. o Relai gangguan tanah terarah untuk membebaskan gangguan fasa-tanah; o Relai arus lebih untuk rnembebaskan gangguan antar fasa. b.Sakelar-seksi otomatis (SSO)

o

o o

Sebagai alat pemutus rangkaian untuk dapat memisah-misahkan saluranutarna dalam beberapa seksi (lihat Lampiran A, gambar 1a), agar pada keadaan gangguan permanen, luas daerah (jaringan) yang harus dibebaskan di sekitar lokasi gangguan sekecil mungkin. SSO pada Pola 1 ini membuka pada saat rangkaian tidak ada tegangan tetapi dalam keadaan bertegangan harus mampu menutup rangkaian da)arn keadaan hubungsingkat. SSO ini dapat juga dipakai untuk membuka dan menutup rangkaian berbeban. Sakelar ini bekerja atas dasar penginderaan tegangan. SSO dilengkapi dengan alat-pengatur dan trafo tegangan sebagai sumber tenaga penggerak dan pengindera. Koordinasi kerja antara PMB + PB dengan SSO diuraikan dalam lihat Lampiran A, gambar 1a dan gambar 1b. c.

Pelebur (PL) dipasang pada titik percabangan antara saluran-utama (trunk line) dan saluran cabang. PL juga dipasang pada sisi primer (20 kV) dari trafo distribusi. PL gunanya untuk mengamankan jaringan dan peralatan yang berada di sebelah hilirnya terhadap gangguan permanen antar fasa dan tidak mengamankan gangguan fasa-tanah.

7.3.Keunikan dari Sistem clengan Pentanahan Netral melalui Tahanan Tinggi ialah: a. Pendekatan dari perencanaan sistem ini adalah pada distribusi dengan saluran udara, dengan jaminan keselamatan umum yang lebilh baik. Sistem ini juga lebih kebal terhadap gangguan yang bersifat temporer. b. Mengingat kecilnya arus gangguan tanah (maks. 25 A), pengamanan dengan relai arus lebih normal tidak dapat dipergunakan lagi, dan harus dipakai relai arus-tanah terarah yang lebih rumit dan mahal. Demikian pula selektifitas (diskriminitas) hanya dilakukan dengan waktu (khususnya gangguan fasa-tanah). c. Penggunaan PB0 ke-2 di sisi hilir tidak dapat dilakukan. d. SSO yang dapat dipcrgunakan pada sistem ini harus dari jenis pengindera tegangan dan koordinasinya dilakukan dengan penyetelan waktu. SSO dengan pengindcraan arus tidak dapat dipergunakan. e. Alat pengaman fasa-tunggal tidak dapat dipergunakan untuk mengamankan gangguan satu-fasa ke-tanah karena arus gangguannya yang kecil. f. Pelayanan beban dari sistem ini adalah fasa-tiga, 3-kawat dan fasa-tunggal, 2kawat-fasa.

17

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3 : Sistem Distribusi 6 kDan 20 kV – SPLN 52-3: 1983-Bagian 9

8. Sistem Distribusi 20 kV Fasa-tiga, 4-kawat dengan Pentanahan Netral Secara Langsung (Pola 2)*) 8.1.Sistem jaringan: a. Tegangan nominal 20 kV. b. Sistem pentanahan: netral ditanahkan langsung sepanjang jaringan. Kawat netral dipakai bersama untuk saluran tegangan menengah dan saluran tegangan rendah di bawahnya. c. Konstruksi jaringan: terdiri dari saluran udara terutama dan saluran kabel, sedang saluran udara terdiri dari: o Saluran-utama: kawat AAC 240 mm 2 & 150 mm2 fasa-tiga, 4kawat; o Saluran-cabang: kawat AAC 100 mm 2 & 55 mm2 fasa-tiga, 4kawat dan 55 mm2 & 35 mm2 fasa- satu, 2-kawat (fasa netral).

*) Lihat SPLN 12:1978, disebut juga sistem netral bersama yang ditanahkan sepanjang jaringan. Catatan :Penghantar dapat dipilih yang setara sesuai dengan SYLN 15:1979

a. Sistem pelayanan: “radial” dengan kemungkinan saluran utama antara jaringan yang bertetangga dapat saling dihubungkan dalam keadaan darurat (Lihat Lampiran C, Gambar 1). b. Pelayanan beban: o Fasa-tiga, 4-kawat, tegangan 20/11.6 kV; dan o Fasa-tunggal, 2-kawat, tegangan 20 kV. 8.2.Sistem pengamanan Sistem pengamanan bagi saluran udara diselenggarakan sebagai berikut: a.Penutup-balik otomatis (PBO) PBO dipasang pada saluran utama di G.I. sebagai pengaman utama jaringan. Pada jaringan yang panjang (> 20 km), PBO yang dipasang pada ujung G.I. tidak lagi peka untuk menangkap gangguan yang berada jauh pada ujung hilir, sehingga untuk pengamanan terhadap gangguan temporer maupun untuk dapat membagi jaringan dalam seksi-seksi guna dapat lebih melokalisir gangguan pada daerah sekecil mungkin, perlu dipasang PBO ke-2 atau ke-3 pada jarak jarak tertentu sepanjang saluran-utama dan atau pada saluran cabang.

18 Koordinasi antara PBO-1 dan PBO-2 dapat dilakukan dengan memilih arus-arus nominalnya dan dengan mengurangi satu tingkat penyetelan lamanya dan banyaknya bukatutup bagi PBO di sisi hilirnya. Demikian pula antara PBO-2 dan 3. Catatan:PBO mempunyai, kemampuan kerja waktu ganda (dua timing capabilities), yaitu kerja cepat atau seketika untuk membebaskan sistem dari gangguan temporer, dan kerja tunda-waktu (timedelay) untuk dapat berkoordinasi dengan alat pengaman lain (SSO dan PL) guna melakolisir/seksi yang terganggu.

b.Adakalanya karena satu dan lain pertimbangan PMB dipasang pada saluranutama sebagai pengganti PBO-1 dan dilengkapi dengan alat pengaman (relai): Relai penutup-balik untuk memulihkan sistem dari gangguan-gangguan yang bersifat temporer dan untuk koordinasi kerja dengan peralatan pemutus/pengamat lain di sisi hilir dan saluran-cabang dari jaringan antara lain PBO dan SSO serta PL; • Relai arus lebih jenis waktu terbalik untuk membebaskan gangguan antara fasa dan fasa-tanah; • Relai arus lebih (disebut juga relai arus-tanah) untuk membebaskan gangguan fasa-tanah. •

Catatan:Komponen relai arus lebih mempunyai elemen waktu-terbalik dan seketika. Keduanya berada dalam satu rumah (housing), tctapi adakalanya mcmpunyai hanya satu kontak untuk keduanya dan adakalanya masing-masing mempunyai kontak terpisah. Dalam hal terakhir penyetelan elemen waktu terbalik dapat leluasa (disesuaikan) untuk memperoleh koordinasi yang dikehendaki. Elemen seketika berfungsi untuk membebaskan sistem dan peralatan dari gangguan temporer.

9.Sistem Distribusi 20 kV Fasa-Tiga, 3-Kawat dengan Pentanahan Netral Melalui Tahanan Rendah (Pola 3)*) 9.1.Sistem Jaringan: a. Tegangan nominal: 20 kV. b. Sistem pentanahan: netral kumparan TM yang dihubungkan secara bintang dari trafo utama di G.I. ditanahkan lewat tahanan sebesar 12 ohm (arus hubung singkat fasa-tanah max. 1.000 A) untuk SKTM (Saluran Kabel Tegangan Menengah), dan 40 ohm (arus hubung singkat fasa-tanah max. 300 A) untuk sistem SUTM atau sistem campuran. c. Konstruksi jaringan: o Saluran kabcl tanah bagi daerah padat beban (perkotaan) dan saluran udara bagi daerah luar kota (pedesaan). o Sistem SKTM mempergunakan kabel aluminium dengan isolasi kertas berminyak tipe NAHKBA ukuran normal 150 mmz. o Sistem saluran udara mempergunakan kawat AAAC 240 mm2 dan 150 mm2 fasa-tiga, 3-kawat bagi saluran utamanya, dan kawat AAAC 70 mm2 dan 35 mm2 fasa-tiga, 3-kawat bagi saluran cabang-cabangnya. Catatan:Penghantar dapat dipilih yang setara sesuai dengan SPLN 15:1979.

19 *)Lihat SPLN 26:1980, Ayat 20

d.Sistem Pelayanan: Untuk daerah padat beban (kota) digunakan SKTM dengan susunan sistem “spindel” (Lihat Lampiran D gambar 3). o Untuk daerah luar kota dipergunakan SUTM dengan sistem pelayanan “radial” (Lihat Lampiran E gambar 4). o Pelayanan beban: fasa-tiga, 3-kawat. o

Penjelasan tentang Sistem ‘Spindle’: Beberapa saluran pengisi (feeder) (max. 7 saluran) keluar dari rel 20 kV (d G.1.) dan berkumpul pada gardu hubung. Jarak dari G.I. ke G.H, kurang lebih 8 km. 2. Satu dari saluran-saluran suatu spindel yang disebut kabel expres menghubungkan langsung dari G.I. ke G.H. tanpa melewati gardu-gardu distribusi. 3. Pada pengusahaan normal, saluran (kabel) cxpres tidak dialiri beban dan hanya berfungsi sebagai saluran cadangan, dengan melalui G.H. bagi kabel (saluran-saluran) yang lain bila terjadi gangguan. 4. Pada pengusahaan normal, sakelar, beban pada G.E1. terbuka, sehingga kabel (saluran)-beban melayani gardu-gardu trafo secara radial. 1.

e. Tiap saluran (pengisi) diamankan dengan PMB yang diperlengkapi dengan alat pengaman arus lebih untuk gangguan antar fasa dan relai tanah/arus lebih untuk gangguan fasa-tanah yang dikombinasikan dengan relai-waktu (jadi karakteristik rclai: waktu-tertentu). f. Bila salah satu bagian (seksi) dari kabel suatu saluran-beban mengalami gangguan, maka PMB bekerja dan sakelar beban pada gardu trafo di kedua ujung seksi tersebut dapat dibuka untuk mengisolir bagian (seksi) kabel yang terganggu. Kemudian bagian kabel sisi hulu dapat dialiri kembali dari G.L; sedang bagian hilir dialiri dari G.H. (sakelar-beban yang bersangkutan di G.H. ditutup) melalui kabcl expres

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 13 10. Sistem distribusi 6 kV fasa-tiga, 3-kawat, dengan pentanahan netral mengambang (Pola 4), (lihat Lampiran F) 10.1.Bagi sistem 6 kV dengan pertanahan netral mengambang, masalahnya yang lebih menonjol adalah faktor keselamatan manusia (dan hewan) bila terjadi kawat putus dan hubung tanah, karena pada umumnya tidak dilengkapi dengan alat pengaman yang segera secara otomatis melakukan pemutusan. Untuk itu, sekurang-kurangnya diperlukan adanya indikator dan sirene (alarem) pada ruang panel.

20 10.2.Pada keadaan gangguan antar fasa, pengamanannya dapat dilaksanakan dengan memasang dua bua relai aruslebih dengan karakteristik waktu arus tertentu atau waktu arus terbalik (lihat Gambar 4.1) 10.3.Pada kcadaan gangguan satu-fasa ke tanah, arus gangguan maupun teganggannya mempunyai ciri-ciri khusus yang berbeda dengan apa yang terjadi pada sistem 20 kV fasatiga, 4-kawat yang ditanahkan secara langsung maupun dengan sistem 20 kV fasa-tiga, 3kawat yang ditanahkan melalui tahanan. Seperti diungkapkan dalam Sub ayat 7.1 di atas, oleh karena pada umumnya tidak dilengkapi dengan alat pengaman yang segera secara otomatis melakukan pemutusan, maka sekurang-kurangnya diperlukan adanya indikator dan sirene (alarm) dalam ruang jaga. Adapun sebagai indikator dipasang salah satu dari dua altematif berikut: •

•

Tiga buah voltmeter yang mengukur tegangan fasa kc tanah (lihat Gambar 2b), cara ini hanyalah dapat mcmberikan indikasi adanya gangguan satu fasa kc-tanah secara visual, sehingga dalam hal ini bila terjadi gangguan satu fasa ke-tanah penjaga harus mengambil tindakan pengamanan lebih lanjut. Relai tegangan lebih untuk mendeteksi tegangan urutan nol atau 3Vo lihat Gambar 4.3), cara ini dapat memberikan sinyal dengan suara maupun visual dan bila perlu dapat mengeluarkan pemutus-beban (PMB).Karena sistem pengamanan ini tidak selektif maka bila terjadi gangguan satu fasa ke tanah penjaga harus mengambil tindakan pengamanan lebih lanjut, atau untuk melegalisir feeder yang terganggu dapat dipilih salah satu cara seperti pada lampiran F. Di samping itu sebagai altematif ketiga dapat dipasang relai aruslebih tanah terarah untuk mendeteksi arah arus urutan nol komponen kapasitif dengan referens tegangan urutan nol, sudut relai dipilih 900 atau jenis sinus (lihat Gambar 4.4). Sistem pengaman ini selektif tetapi hanya berlaku untuk feeder yang lebih dari satu dan terutama untuk jaringan kabel tanah.

10.4.Untuk pengamanan gangguan satu fasa ke-tanah dapat pula dilaksanakan dengan memasang pentanahan tiruan. Relai yang digunakan ialah arus lebih tanah terarah untuk mendeteksi arus urutan nol komponen resistif dengan referensi tegangan urutan nol, sudut relai 00 atau jenis cosinus (lihat Gambar 3). Sistem pengamanan ini selektif dan terutama untuk jaringan udara. Dengan pentanahan tiruan ini, secara elektris sistem menjadi serupa dengan Pola 1, dan dapat memanfaatkan PMB + PB dan SSO dari tipe yang dipakai untuk Pola 1. Penjelasan secara terperinci untuk pola pengamanan di atas dapat dilihat pada Lampiran– lampiran F, G dan H. 11.Kesempurnaan Pembakuan Sistem Distribusi Untuk lebih sempumanya pembakuan daripada sistem distribusi secara keseluruhan,disarankan agar disain sistem dan konstruksi jaringan distribusi dapat pula dibakukan secara bertahap sesuai perkembangan kebutuhan.

21 Dengan telah dibakukannya sistem tegangan, pentanahan netral dan pengamanan, maka untuk tiap implementasi jaringan distribusi yang akan datang perencanaanya sudah akan lebih baik karena sudah terpadu, minimal sampai dengan pola pengamanannya Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 14

Pasal Lima POLA PENGAMANAN SISTEM DISTRIBUSI 20 kV DAN 6 kV 12.Untuk sistem distribusi 20 kV fasa-tiga, 3-kawat dengan pentanahan netral melalui tanahan tinggi (Pola 1), pola pengamanannya ditetapkan sesuai dengan sistem jaringan seperti diuraikan dalam Pasal Empat, Ayat 7.1, sebagai berikut: a. Pemutus-beban (PMB) utama, sebagai pcngaman utama jaringan dan dilengkapi dengan alat pengaman (relai): o Relai gangguan-tanah terarah untuk membebaskan gangguan fasatanah; o Relai aruslebih untuk membebaskan gangguan antar fasa; o Relai penutup-balik. untuk memulihkan sistem dari gangguangangguan yang bcrsifat sesaat dan untuk koordinasi kerja dengan alat pemutus/pengaman lain di sisi hilir dan saluran-cabang dari jaringan antara lain SSO dan PL. PMB utama ini dipasang pada saluran utama di Gardu Induk (G.L). (lihat Lampiran A, Gambar 1a dan 1b). b. Sakelar-seksi otomatis (SSO), sebagai alat pemutus rangkaian untuk memisah-misahkan saluran utama dan saluran cabang dalam beberapa seksi (lihat Pasal Empat, Ayat 7.2 (b)). Koordinasi kerja antara PMB + PB dcngan SSO diuraikan dalam Lampiran A, Gambar la dan b. c. Pelebur (PL), dipasang pada titik percabangan antara saluran utama dan saluran cabang yang tidak dilengkapi SSO dan juga pada sisi primer transformator distribusi. 13.Untuk sistem distribusi 20 kV fasa-tiga, 4-kawat dengan pcntanahan netral secara langsung (Pola 2)*), pola pengamanannya ditetapkan sesuai dengan sistem jaringan seperti diuraikan dalam Pasal Empat, Ayat 5.1., sebagai berikut: 13.1.Saluran udara: a. Penutup-balik otomatis (PBO), dipasang pada saluran utama jaringan sebagai pengamanan utama jaringan dan sebagai alat pemutus baik untuk memisahmisahkan saluran utama dalam seksi-seksi maupun untuk membebaskan gangguan sesaat pada jaringan yang panjang ( > 20 km ), dimana perlu dipasang PBO kedua,

22 ketiga dan seterusnya pada jarak-jarak tertentu sepanjang saluran-utama dan atau saluran cabang. Disebut juga: sistem netral bcrsama yang ditanahkan sepanjang jaringan (lihat SPLN 12:1978). Koordinasi kerja antara PBO kesatu dan kedua perlu dilakukan dengan baik (Lihat Lampiran B.) Demikian pula halnya deugan PBO kedua dan ketiga. Catatan: Pada saluran cabang yang mclayani industri tekstil maka PBO di titik pcrcabangan harus mcmpunyai tenggang waktu penutupan-balik (reclosing time interval) maksimum 1 sekon. (Dari kepustakaan dipcroleh informasi bahwa tenggang waktu penutupan-balik bagi PBO yang dipasang di sisi hulu dari PL antara 0.417 + 2 sekon).

b. Adakalanya karena satu dan lain pertimbangan PMB dipasang sebagai pengganti PBO kesatu dan dilengkapi dengan alat pengaman (relai): o Relai aruslcbih-tanah waktu terbalik untuk membebaskan gangguan fasa-tanah; o Relai aruslebih waktu-terbalik untuk membebaskan gangguan antara fasa dan fasa-tanah; o Relai penutup balik untuk memulihkan sistem dari gangguangangguan yang bersifat sesaat dan untuk koordinasi kerja dcngan alat pemutus/pengaman lain di sisi hilir dan saluran cabang dari jaringan antara lain PBO dan SSO serta PL. PMB utama ini dipasang pada saluran utama. Catatan:Kemampuan PMB harus disesuaikan dengan besarnya arus gangguan serta frekucnsi kerja bukatutup PMB tersebut (misalnya, seyogyanya tidak dipakai PMB Berisi Minyak Minimum).

c. Sakelar-seksi otomatis SSO, dapat dipasang sepanjang saluran utama atau pada percabangan untuk dapat melokalisasikan gangguan dalam seksi-seksi yang lebil kecil (lihat Pasal Empat, Ayat 8.2 (c)). Koordinasi antara PBO dan SSO perlu dilakukan dengan baik (Lihat Lampiran B). d. Pelebur (PL) PL dipakai sebagai pengaman saluran cabang terhadap gangguan-gangguan yang bersifat permanen. PL dipakai juga sebagai pengaman transformator distribusi yang tidak berpengaman sendiri (BPS). Koordinasi kerja antara PBO dengan PL perlu pula dilakukan dengan sebaik-baiknya. 13.2.Saluran kabel: PMB tanpa relai penutup-balik (atau diblok) dan atau PL.

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 15

23

14. Untuk sistem distribusi 20 kV fasa-tiga, 3-kawat, dengan pentanahan netral melalui talanan rendah (Pola 3), pola pengamanannya ditetapkan sesuai dengan sistem jaringan seperti diuraikan dalam Pasal Empat, Ayat 6.1 sebagai berikut: 14.1.Saluran udara: a. Pemutus-beban (PMB) utama, sebagai pengaman utama jaringan dan dilengkapi dengan alat pengaman (relai): o Relai arus-tanah untuk membebaskan gangguan fasa-tanah; o Relai aruslebih untuk membebaskan gangguan antara fasa; o Relai penutup-balik untuk memulihkan sistem dari gangguangangguan yang bersifat sesaat dan untuk koordinasi kerja dengan alat pemutus/pengaman lain di sisi hilir dan saluran cabang pada jaringan antara lain SSO dan PL. b. Sakelar-seksi otomatis (SSO), sebagai alat pemutus rangkaian untuk memisah-misahkan saluran utama dalam beberapa seksi, demikian pula salurancabang yang dianggap perlu, guna memperkecil daerah yang padam karena gangguan. Koordinasi kerja antara SSO dengan PBO dilakukan dengan bantuan kotak-pengatur pada SSO (Lihat Lampiran B). c. Pelebur (PL), dipasang pada saluran-saluran cabang (yang tidak dipasang SSO dan bila dianggap perlu) dan juga pada sisi primer transformator distribusi. d. Pengaman gangguan tanah yang dipasang pada trafo tenaga di G.L, sebagai pengaman-gangguan tanah cadangan dari pengaman/relai arus-tanah yang dipasang pada saluran utama. e. PMB shunt sebagai pengganti PBO untuk menghindari akibat pemutusan arus oleh PBO, khususnya dimana terdapat konsumen/pabrik yang peka terhadap pemutusan sementara. Catatan: PMB shunt lebih tepat disebut penghubung shunt karena tugasnya tidak memutus, melainkan menghubungkan sesaat (sementara) satu hantara fasa ke tanah.

14.2.Saluran kabel: PMB tanpa relai penutup-balik (atau diblok) dan atau PL. Catatan:Dengan dipasangnya PBO dan PMB+Relai penutup-balik maka perusahaan yang mcmpunyai pcmbangkit sendiri tidak dibenarkan diparalel dengan jaringan PLN.

15.Untuk sistem distribusi 6 kV fasa-tiga, 3-kawat, dengan pentanahan netral mengambang (Pola 4), pola pengamanannya ditetapkan sebagai berikut: a. Untuk pengamanan gangguan antar fasa, dipasang dua buah relai aruslebih dengan karakteristik waktu tertentu atau waktu terbalik: (Lihat Lampiran F, Gambar 2a). b. Untuk pengamanan gangguan satu fasa ke-tanah dipasang salah satu altenatif dari indikator atau pengaman sebagai berikut: o Tiga buah voltmeter yang mengukur tegangan fasa ke tanah (Gambar 2b) dan penjaga harus mengambil tindakan pengamanan lebih lanjut;

24 Relai tegangan lebih untuk mendeteksi tegangan urutan nol atau 3 Vo (Gambar 2d) yang dapat memberikan sinyal suara maupun visual dan dapat mengeluarkan pemutus-beban (PMB). Karena pengamanan ini tidak selektif maka bilamana terjadi gangguan satu fasa ke-tanah penjaga harus mengambil tindakan pengamanan lebilt lanjut, atau untuk melokalisasikan saluran pengisi (feeder) yang terganggu dapat dipilih salah satu cara seperti pada Lampiran F; o Relai aruslebih tanah terarah untuk mendeteksi arah arus urutan nol komponen kapasitif dengan referens tegangan urutan nol, sudut relai dipilih 90° atau jenis sinus (Gambar 2e). Sistem pengamanan ini selektif tetapi hanya berlaku untuk saluran pengisi yang lebih dari satu dan terutama untuk saluran kabel tanah. c. Bagi sistem yang sudah lebih berkembang dan diperlukan selektivitas pengamanan yang lebih tinggi, pengamanan terhadap gangguan satu fasa ke tanah dilakukan dengan relai arus lebih tanah terarah dengan bantuan pentanahan tiruan. o

Catatan: Untuk sistem 12 kV fasa-tiga, 3-kawat dengan pentanahan netral mengambang dan sistem 20 kV fasatiga, 3-kawat yang selama masa peralihan dengan pentanahan netral mengambang berlaku pola pengamanan pada Pola 4 tersebut di atas.

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 16

Lampiran A SAKELAR-SEKSI OTOMATIS PADA SISTEM DISTRIBUSI POLA 1 Sakelar-seksi Otomatis pada Sistem Distribusi Pola 1. Sakelar-seksi berfungsi untuk melokalisasikan gangguan yang terjadi pada jaringan utama. Peralatan ini terdiri dari pemutus (di Jawa Timur menggunakan sakelar-vakum), kotakpengatur dan transformator untuk memberi tegangan ke kotak-pengatur. Cara kerjanya adalah sebagai berikut: 1.Untuk jaringan radial

25

Gambar 1a

Misalnya gangguan terjadi pada seksi ke-III maka urutan kerja alat pengaman adalah sebagai berikut: 1. PMB di gardu induk jatuh. 2. Berhubung tidak ada tegangan maka sakelar otomatis S 1, S 2 dan S 3 terbuka setelah selang waktu T 3. 3. Setelah dicapai waktu menutup balik maka PMB di gardu induk masuk kembali (reclosed). 4. S 1 mendapat tegangan dan setelah selang waktu T 1, S 1 masuk secara otomatis. 5. S 2 mendapat tegangan dan setelah selang waktu T 1, S 2 masuk secara otomatis dan seksi-III yang terganggu dialiri listrik. 6. Karena di seksi-III masih ada gangguan maka PMB jatuh kembali dan setelah selang waktu T 3, S 1 dan S 2 terbuka lagi. S 2 langsung terkunci karena S 2 waktu merasa bertegangannya cepat (lebih kecil dari waktu T 2 yang disetel). 7. PMB gardu induk masuk kembali setelah dicapai waktu menutup balik. 8. S 1 mendapat tegangan dan setelah selang waktu T 1, S 1 masuk secara otomatis. Seksi-I dan seksi-III mendapat aliran listrik. Catatan: T1 = Waktu mulai kotak-pengatur bcrtegangan sampai dengan sakelar (S) masuk kembali secara otomatis. Biasanya antara 5-10 detik. T2 = Waktu yang disetel agar S terkunci bila waktu merasakan bertegangan lebih kecil dari waktu T 2 yang disetel. Biasanya 4-7 detik. T3 = Waktu mulai kotak-pengatur tidak bertegangan sampai dengan sakelar terbuka. Biasanya 0,5-2 detik. S = SSO Tabel 1: Bagan waktu

26

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 17 2.Untuk jaringan tertutup (loop)

Gambar 1b

Di sini dua saluran pengisi yang terpisah dihubungkan dengan sakelar S 3 yang pada keadaan normal terbuka.

27 Kotak-pengatur dari sakelar SS01 dan SS02′menerima tegangan listrik dari dua sisi, sedang S 1 dan S 1 peralatannya sama dengan sakelar untuk jaringan radial; misalnya terjadi gangguan pada seksi-II maka: 1. PMB jatuh. 2. Sesudah selang waktu T 3, SSO1 dari SS02 terbuka. 3. Setelah waktu menutup balik dicapai, PMB masuk kembali. 4. Setelah selang waktu T I, S 1 masuk kembali dan seksi-II yang terganggu mendapat aliran listrik. 5. PMB jatuh lagi karena masih ada gangguan, setelah selang waktu T 3, S 1 terbuka lagi, S 1 langsung terkunci karena merasa waktu bertegangannya lebih kecil dari waktu T 2 yang disetel. 6. Setelah selang waktu T 4, SS03 akan masuk secara otomatis. Catatan: TS > Tr + (n+l)T1 dimana: T1 = Waktu mulai kotak-pengatur bertegangan sampai dengan sakelar S 1 dan S 2 masuk kembali secara otomatis. Biasanya antara 5-10 detik. T2 = Waktu yang disetel agar S 1 dan S 2 terkunci bila waktu merasakan bertegangan lebih kecil dari waktu T 2 yang disetel. T3 = Waktu mulai kotak-pengatur tidak bertegangan sampai dengan sakelar terbuka. T4 = Waktu mulai kotak-pengatur tidak bertegangan sampai dengan sakelar terbuka. TS = Waktu mulai kotak-pengatur tidak bertegangan sampai dengan sakelar S 3 menutup secara otomatis. (Biasanya antara 0,5-10 detik) Tr = Waktu menutup balik PMB. n Banyaknya sakelar. Tabel 2: Bagan waktu

28 Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 18

Lampiran B KOORDINASI ANTARA PMB-PBO-PSO-PL ( KHUSUSNYA UNTUK SISTEM DISTRIBUSI POLA 2) Pengaman lebur (PL) Pengaman lebur mempunyai sepasang garis lengkung ‘waktu-arus’ yang perlu diperhatikan untuk dapat mengkoordinasikannya dengan baik. Yang pertama yang berada pada sisi bawah adalah lengkung ‘waktu lebur minimum’ (minimum melting time)dan kedua, yang berada sejajar di atasnya adalah waktu pembebasan maximum’ (maximum clearing time) (Lihat gambar l, 2, 3, & 4).

Gambar 1: Kurva-kurva waktu arus

29

Gambar 2: Waktu membusur rekomendasi yang dipakai untuk kurva-kurva karakteristik waktu arus pembebasan total bagi kawat-kawat lebur menurut desain standar EEI-NEMA

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 19 Pengaman lebur (PL) (Lanjutan 1)

30

Gambar 3: Kurva-kurva waktu arus minimum dan maksimum yang “mewakili” bagi kawat-kawat lebur type K (cepat) EEI-NEMA

Gambar 4: Kurva-kurva waktu arus minimum dan maksimum yang “mewakili” bagi kawat-kawat lebur type T (lambat) EEI-NEMA

31 Pengaman lebur mempunyai seri ukuran-ukuran standar yang dapat dikoordinasikan satu sama lainnya dengan baik, yaitu (menurut EEI-NEMA): seri yang lebih disukai (dianjurkan): 6, 10, 15, 25, 40, 65, 100, 140, 200 ampere; dan seri yang kurang disukai :8, 12, 20, 30, 50, 80 ampere (lihat gambar 5).

Gambar 5: Kurva-kurva waktu pembebasan maksimum untuk ceruk K EEI-NEMA membagi pengaman lebur dalam kelompok K (cepat) T (Lambat), dimana lengkung kelompok K lebih curam pada arus tinggi.

K = 6,0+8,1 dan T = 10,0+13,0)

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 20

Pengaman lebur (PL) (Lanjutan 2) Aturan koordinasi antar pengaman lebur ialah bahwa perbandingan antara waktupembebasan-maks. Dari pengaman lebur sisi hilir terhadap waktu-lebur min.dari pengaman lebur sisi hulu tidak boleh lebih besar dari 75%. Aturan penting yang lain ialah: arus beban di tempat pengaman lebur dipasang tidak boleh lebih besar dari kemampuan arus-terus-menerusdari pengaman lebur yang dipasang.

32 Umumnya kemampuan arus-terus-menerus dari pengaman lebur (Tipe K dan T) adalah 150% dari arus pengenalnya. Contoh : pemilihan dan koordinasi antar pengaman lebur ialah seperti pada Gambar 6 dan 7. Mulamula ditentukan fuse untuk C, yang dapat menampung arus beban maks. 21 ampere, kemudian ditentukan pengaman lebur untuk B. Disini pengaman lebur 25 T tidak dapat dipakai karena tidak memenuhi syarat faktor koordinasi 75 % dan kemampuan arus terus-menerus. Jadi dipilih 30 T.

Gambar 6: Contoh koordinasi kawat lebur

Kurva-kurva waktu arus untuk mengkoordinasikan kawat-kawat pelebur pada sirkit terlukis pada Gambar 6

Kurva-kurva lebur miimum terlukis padat, sedang kurva-kurva pembebasan maksimum terlukis putus Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 21

33 Penutup Balik Otomatis (PBO) Secara fisik, PBO adalah semacam PMB yang mempunyai kemampuan sebagai, pemutus arus gangguan hubung singkat, yang diperlengkapi dengan alat pengindera arus gangguan, dan peralatan pengatur kerja membuka dan menutup rangkaian sesuai dengan waktu dan urutan kerja yang telah ditentukan, dan membuka-terkunci bila menghadapi gangguan permanen pada rangkaian langsung sesudah PBO. Gambar 8 adalah suatu contoh kerja buka-tutup (reclosing) dari PBO bila ada arus gangguan. Urutan kerja adalah dua kali buka cepat dan dua kali buka lambat (2A 2B). Dapat puladisetel 1A 3B dan 4B.

Gambar 8: Urutan kerja penutup balik yang khas

Gambar 9 adalah contoh karakteristik waktu arus untuk buka cepat (lengkung A), dan buka lambat (lengkung B dan C). Fungsi buka adalah untuk menghilanhkan gangguan temporer (buka cepat pertama menghilangkan ± 10% gangguan temporer), sedang buka lambat untuk koordinasi dengan alat pengaman lebur dan PBO kedua.

34

Gambar 9: Kurva-kurva ABC yang khas untuk pemutus balik tunggal, 50 A

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 22

Koordinasi PBO-PL Koordinasi antara PBO dengan pengaman lebur (diisi hilir) dilakukan dengan cara memberi waktu kepada pengaman lebur untuk bekerja (lebur) di antara waktu tutup dan bguka lambat pertama dari PBO. Maka dalam hal gangguan permanen berada pada sisi hilir dari pengaman lebur, pengaman lebur akan putus (lebur) lebih dahulu sebelum PBO sampai pada tutup buka lambat dan terkunci (lock-out). Lihat contoh pada Gambar 10, 11, 12 dan 13 .Pada F1, pengaman lebur 30 T (Gambar 11) tidak memenuhi syarat karena dari grafik tampak bahwa batas koordinasi hanya sampai 1000 A, sedang arus hubung singkat sampai 1190 A, Pengaman lebur 40 T memenuhi syarat keadaan diatas.

35

Gambar 10: Situasi sistem yang khas yang memerlukan koordinasi antara PBO dan kawt-kawat lebur pada F1 dan F2

Gambar 11: Kurva-kurva untuk koordinasi pada sisi beban antara kawat-kawat lebur 30 T dengan PBO terlukis pada sirkit Gambar 10 kurva-kurva lebur minimum kawat lebur terlukis padat, sedang kurva-kurva pembebasan maksimum terlukis putus-putus.

36 Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 23

Koordinasi PBO-PL (Lanjutan 1)

Gambar 12: Kurva-kurva untuk koordinasi pada sisi beban antara kawat-kawat lebur 40 T dengan PBO terlukis pada sirkit Gambar 10 kurva-kurva lebur minimum kawat lebur terlukis padat, sedang kurva-kurva pembebasan maksimum terlukis putus-putus.

37

Gambar 13: Kurva-kurva untuk koordinasi pada sisi beban antara kawat-kawat lebur 65 T dengan PBO terlukis pada sirkit Gambar 10 kurva-kurva lebur minimum kawat lebur terlukis padat, sedang kurva-kurva pembebasan maksimum terlukis putus-putus.

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 24 Koordinasi PBO 1-PBO 2 PBO kedua pada sisi hilir dipasang, bila PBO 1 tidak lagi dapat menjangkau ujung terhilir jaringan dan untuk membatasi bagian yang padam bila ada gangguan. Koordinasi dilakukan oleh perbedaan waktu tutup buka dari lengkung lambat (Lihat gambar 14 dan 15

38

Gambar 14: Sistem contoh dimana seleksi interval buka tutup harus diperhitungkan sebagai tambahan terhadap ukuran kumparan dan urutan kerja

39 Gambar 15: Waktu arus yang melukiskan koordinasi antara PBO fasa-tiga pada Gambar 14

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 25 Koordinasi PBO 1-PBO 2 (Lanjutan 1) Dilihat dari urutan buka –tutupnya, koordinasi dapat dilihat dan digambarkan seperti pada gambar 16A dan 16C. Gambar 16B adalah koordinasi yang salah (terjadi selektivitas pada buka tutup cepat).

Gambar A: Kerja dengan penjatuhan serentak

40

Gambar B: Kerja tanpa penjatuhan serentak

Gambar C: Kerja yang urutannya terkoordinasi Gambar 16: Kerja PBO dengan koordinasi urutan pada PBO cadangan

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 26

41 Koordinasi PBO-PSO (Lihat Gambar 17,18 dan 19) PBO dari tipe yang dipakai pada sistem dengan netral ditanahkan langsung atau melalui tanahan rendah, dapat mengindera arus gangguan dan menghitung banyaknya buka tutup (beberapa kali arus gangguan terputus) dari PBO membuka (antara selang buka tutup)PSO tipe ini tidak mampu memutus arus beban dan arus gangguan. Koordinasi antara PBO hulu dengan PSO hilir dilakukan sebagai berikut: Bila terjadi gangguan pada sisi hilir dari PSO, maka PBO hulu bekerja dengan buka tutupcepat pertama atau sampai kedua untuk menghilangkan gangguan yang bersifat temporer. • PSO mengindera arus gangguan dan menghitung banyaknya buka tutup dari PBO (berapa kali arus gangguan terputus) • Bila gangguan bersifat permanen, maka sesuai penyetelan hitung dari PSO, PSO akan membuka pada saat PBO membuka, sebelum buak tutup terakhir dan mengunci (lock out). • Jadi seksi yang terganggu dapat dibebaskan dengan terbukanya PSO, kemudian PBO masuk dan terpasang normal kembali(reset). •

Gambar 17: Waktu rekaman, tiga hitungan mengunci

42

Gambar 18: Koordinasi dasar antara PSO-PBO

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 27 Koordinasi PBO-PSO (Lanjutan 1)

Gambar 19: PSO-2 yang ditambahkan pada saluran cabang

43

Gambar 20: Koordinasi PMB dan PBO pada sistem dengan pentanahan netral melalui pentanahan rendah (Pola 3)

Keterangan : Garis putus-putus A, B, dan C adalah karakteristik PBO tipe waktu terbalik yang biasa dipakai pada sistem Pola 2 (digambar sebagai bahan perbandingan)

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 28 Koordinasi antara PBO-PSO-PL Koordinasi anatara PBO, PSO dan PL dapat pula dilakukan atas dasar prinsip-prinsip koordinasi PBO-PSO dan PBO-PL (Lihat gambar 21).

44

Gambar 21: PBO tidak mempunyai pengamanan yang sempuma (Complete) bilamana disetel pada urutan 2A dan 2C

Koordinasi PMB-PBO Koordinasi antara PMB dan PBO dapat dilihat pada Gambar 22 dimana pada prinsipnya PMB sebagai pengaman cadangan dari PBO

Gambar 22: Kurva-kurva PBO dan PMB minyak

Koordinasi PMB-PBO bagi SUTM 20 kV dengan Netral Melalui Pentanahan Tanahan Rendah (Pola 3). Mengingat daerah kerja arus gangguan tanah sangat

45 terbatas (antara 150 sampai 300 A saja), maka karakteristik relai dan PBO yang dipakai adalah dari tipe waktu-tertentu (Lihat gambar 20). Koordinasi yang lain (Pola 1) Koordinasi antara PMB + relai penutup-balik dengan (S) pada sistem dengan pentanahan netral melalui tahanan tinggi dapat dilihat pada Lampiran A. S dalam hal ini mengindera tegangan (arus gangguan tanah sangat kecil) dan menghitung waktu, untuk kerja koordinasi dengan PMB. S dapat menutup pada arus gangguan maks. dan membuka arus beban.

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 29 Lampiran C JARINGAN RADIAL

Saluran pengisi perimer yang radial dengan pengikat darurat dengan sirkit perimer sebelahnya

46

(a)

(a) Bagan sederhana saluran pengisi primer yang radial menunjukkan tempat alat-alat pemutusan seksi yaitu : PBO sirkit type saluran dan PL cabang yang dipasang sepanjang saluran pengisi PBO sirkit type saluran dan PSO cabang yang dipasang sepanjang saluran pengisi

47 Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 Bagian 30 Lampiran D JARINGAN SPINDEL

Gambar 1a

48

Gambar 1b

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 31 Lampiran D: Jaringan Spindel (Lanjutan 1)

49

Gambar 1c

Gambar 4a

50 Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 32 Lampiran D: Jaringan Spindel (Lanjutan 2)

Gambar 4b

Lampiran E tidak ada …???

51 Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 33 Lampiran F POLA PENGAMAN SISTEM DISTRIBUSI 6kV DENGAN PENTANAHAN MENGAMBANG 1.Pendahuluan sistem distribusi tegangan menengah fi Indonesia berdasarkan standar PLN No. SPLN diantaranya ialah tegangan 6kV dan 20kV. Dalam jangka panjangnya tegangan 6kV akan diubah menjadika 20kV, namun demikian sistem 6kV yang masih banyak tersebar di Indonesia, yang jangka peralihannya ke sistem 20kV, masih memerlukan waktu lama, maka perlu pemikiran tentang sistem pengamanannya. Berdasarkan SPLN 12: 1978 dan SPLN 26: 1980 pentanahan sistem 20kV, ditanahkan langsung dan ditanahkan melalui tahanan. Dalam hal ini bila terjadi gangguan satu fasa ke tanah, arus maupun tegangannya mempunyai ciri-ciri khusus dibandingkan dengan sistem 20kV tiga fasa, 3-kawat yang ditanahkan melalui tahanan. Dengan demikian, pada pengamanannyapun berbeda dengan sistem 20kV. Di samping itu dengan bertanbah luasnya jaringan distribusi, maka banyak terdapat gardu induk/gardu hubung yang mensuplai sistem 6kV telah tidak sijaga, sehingga sistem pengamanan yang ada telah tidak memadai. Mengingat hal-hal di atas, maka masih diperlukan pola pengamanan sistem distribusi 6kV dibakukan. 2.Karakteristik sistem pentahanan mengambang 2.1.Tegangan a.

Keadaan normal/tidak ada gangguan, lihat gambar 1a o Ketiga tegangan fasa ke tanah (Vf) sama. o Ketiga tegangan antar fasa besarnya sama dengan VfV3. o Bila pada sistem tersebut terdapat titik netral, maka tegangan

b. 1b

titik netral ke

tanah besarnya sama dengan nol. Pada saat terjadi gangguan satu fasa ke tanah, misalnya fasa T, lihat gambar o Tegangan o Tegangan

fsa yang terganggu (fasa T) terhadap tanah sama dengan nol. fasa yang tidak terganggu (fasa R dan S) terhadap tanah menjadi

VfV3. o Tegangan antar fasa tetap tidak berubah yaitu VfV3. o Bila pada sistim tersebut terdapat titik netral, maka tegangan titik netral ke tanah menjadi Vf

52 Kemencengan tagangan pada saat terjadi gangguan satu fasa ke tanah tersebut terjadi di seluruh sistim. Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 35

3.Cara Pengamanan 3.1.Sistim pengamanan gangguan antar fasa Sistim pengamanan untuk gangguan antar fasa dapat digunakan dua buah relai arus lebih dengan karakteristik waktu-arus tertentu (difinine time) atau waktu arus berbanding terbalik, lihat gambar 2a. Untuk gangguan antar fasa dengan menggunakan relai tersebut pengamanan selektif. 3.2.Sistim pengamanan untuk gangguan satu fasa ke tanah mengingat karakteristik sistim pada saat terjadi gangguan satu fasa ke tanah seperti yang telah diuraikan pada butir 2, maka pengamanan untuk gangguan tanah tidak mungkin menggunakan relai arus lebih saja. Adapun sistim pengamanan yang mungkin diterapkan, terutama didasarkan pada adanya kececangan tegangan yang timbul tetapi kemecangan tersebut terjadi pada seluruh sistem maka sukar untuk mendapatkan pangamanan yang selektif. Namun demikian dapat diusahakan suatu pengamanan yang dapat mendeteksi adanya gangguan satu-fasa ke tanah. Macam-macanm sistim pengamanan atau indikator untuk mengetahui adanya gangguan satu-fasa ke tanah ialah sebagai berikut: a.Tiga buah Volt Meter Tiga buah voltmeter yang dipasang pada ketiga fasanya ke tanah sama dengan Vf. Sedang bila terdapat gangguan satu fasa ke tanah sempuma, Volt-meter fasa yang terganggu menunjuk nol dan kedua voltmeter lainnya menjadi Vf √3. dalam cara ini dapat diketahui fasa mana yang terganggu. Dalam hal ini diperlukan 3 buah voltmeter dengan batas ukur minimum Vf V3 dan trafo tegangan dengan nominal:

Sistim ini sangat sederhana, tetapi hanya dapat diketahui adanya gangguan satu fasa ka tanah secara visual, dan tidak dapat mengetrip P.M.T.

53

Gambar 2a

Gambar 2b

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 36 Sub ayat 3.3. (Lanjutan 1)

Gambar 2c dan Gambar 2d

54

Gambar 2e

Gambar 3

b. Sebuah Volmeter Bila pada sistem tersebut terdapat/titik netral (misalnya netral dari trafo daya atau netral generator) maka dapat dipasang sebuah Volt-meter pada titik netralnya seperti gambar 2c. Dalam hal ini pada keadaan normal voltmeter akan menunjuk not, dan bila terjadi gangguan, voltmeter akan menunjukkan tegangan Vf. Sistem ini hanya memerlukan sebuah voltmeter dengan batas ukur minimum sama dengan Vf dan sebuah PT

Sistem inipun sangat sederhana tetapi disamping kelemahan-kelemahan seperti titik a juga dalam hal ini tidak diketahui fasa mana yang terganggu.

55

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 37 Penulis/Kontributor: PLN Distribusi (8 February 2009) Sub ayat 3.3. (Lanjutan 2) c. Relei tegangan lebih Sebuah relei tegangan lebih, yang dipasang pada sisi sekunder trafo tegangan yang dihubungkan segitiga terbuka, lihat gambar 2d. Pada keadaan normal tegangan pada kedua titik segitiga terbuka tersebut sama dengan nol, sehingga relei tidak bekerja. Sedang pada keadaan gangguan satu fasa ke tanah akan muncul 3 Vo dan akan dideteksi oleh relei tegangan lebih tersebut. Pada sistem ini dapat pula ditambahkan sebuah voltmeter yang dipasang paralel dengan relei tegangan lebih, pada saat tidak ada gangguan voltmeter akan menunjuk nol, sedang pada saat terjadi gangguan satu fasa ke tanah Voltmeter tersebut akan menunjuk: Pada sistem ini diperlukan 3 buah trafo tegangan dengan nominal

dan relei tegangan lebih dengan jangkauan 100 (110) Volt. Bila trafo tegangan tersebut juga diperlukan untuk pengukuran dapat dipilih nominal

Pengamanan ini cukup baik karena disamping dapat diketahui secara visual juga dapat memberi tanda suara atau pun bila diperlukan dapat memberi sinyal untuk ‘mengetrip’ PMT, dan sistem ini pada saat ini lazim digunakan. Namun demikian sistem pengamanan ini tetap tidak dapat selektif tanpa tambahan peralatan lain. d. Relai arus lebih dengan arah Relei arus lebih terarah ini mendeteksi adanya arus kapasitif urutan nol 3 lo dan 3 Vo pada saat terjadi gangguan satu fasa ke tanah, sehingga relei ini mendapat sumber dari trafo arus solonoidal dan trafo tegangan dengan hubungan sigitiga terbuka, lihat gambar 2e. Seperti uraian pada Ayat 2 ini secara teoritis akan dapat berfungsi baik dan selektif, pada sistem yang mempunyai panjang seluruh feeder cukup panjang. untuk SKTM karena arus gangguannya jauh lebih besar dari pada SUTM, maka sistem ini lebih memungkinkan untuk dapat digunakan.

56 4. Cara melokalisir gangguan satu fasa ke tanah 4.1. Sistem perrgamanan butir 3.2.a dan 3.2.b Untuk sistem pengamanan butir 3.2.a dan 3.2.b hanyalah dapat dilakukan dengan cobacoba (trial and error), yaitu dengan cara mengeluarkan dan memasukkan feeder satu persatu, secara manual, bila pada saat salah satu feeder dikeluarkan, gangguan hilang maka feeder tersebutlah yaitu feeder dikeluarkan, gangguan hilang maka feeder tersebutlah yang terganggu. 4.2.Untuk sistem pengamanan butir 3.2.c dapat dilakukan dengan: a. b.

Cara coba-coba seperti pada butir 4.1. Cara otomatis o Dengan menggunakan relei waktu yang diatur secara berurutan, satu persatu feeder keluar dan masuk kembali. Bila saat salah satu feeder keluar dan gangguan hilang maka feeder tersebut dikunci (lock out) dan tidak dapat masuk kembali dan relei waktu kembali keposisi semula (release). o Cara menggunakan sistem penutup balik yang prinsipnya sebagai berikut: Bila terjadi gangguan 1 fasa ke tanah semua feeder di trip, dan pada gangguan temporer, pada saat ini gangguan akan hilang. Kemudian satu demi satu dengan selang waktu tertentu secara otomatis feeder masuk kembali. Bila gangguannya tetap, maka pada saat feeder yang terganggu masuk, relei tegangan lebih gangguan tanah bekerja kembali dan semua feeder masuk kembali, tetapi feeder yang terganggu segera dikunci (lock out) karena antara PMT masuk dan keluar kembali hanyalah sesaat, lihat gambar 3. Setelah itu PMT feeder yang tidak terganggu masuk kembali satu per satu.

c. Untuk sistem pengaman butir 3.2.e telah selektif, artinya hanyalah feeder yang terganggu yang trip bila terjadi gangguan.

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 38 5.Sistim pengamanan gangguan satu fasa ke tanah dengan pentanahan tiruan Sistim pentanahan mengambang, akan mempunyai sifat seperti pentanahan tahanan tinggi bila dipasang trafo tegangan pentanahan (Grounding potential transformer, GPT) dengan hubungan bintang pada sisi tegangan tinggi

57

Gambar 4

dan segitiga terbuka dengan dibebani tahanan pada sisi tegangan rendah, lihat gambar 4, sistem pentanahan ini, selanjutnya disebut pentanahan tiruan. Dengan adanya pentanahan pada GPT ini maka pada saat terjadi gangguan satu fasa ke tanah akan mengalir disamping arus kapasitif seperti yang telah diuraikan sebelumnya, juga akan mengalir arus resistif. Arus resistif urutan nol yang dideteksi dengan trafo arus toroidal dan tegangan urutan nol dari GPT dimanfaatkan untuk mendeteksi adanya gangguan relai arus lebih terarah dengan sudut relai sama dengan nol (resistiv directional groun fault). Sambungan relai arus terlebih terarah untuk gangguan tanah ini dapat dilihat pada gambar 5.

Gambar 5

Sistim pengamanan dengan pola ini selektif sehingga untuk setiap feeder dapat dibuat beberapa seksi dengan menggunakan sistim penutup balik dengan sakelarsakelar otomatis seperti pada Lampiran A. Bila digunakan sistim ini, perlu diperhatikan besarnya tahanan, arus gangguan resistif, kapasitas trafo tegangan pentanahan, trafo arus torsidal serta relai arus lebih terarahnya. Hal ini dapat dilihat pada Lampiran H.

58

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 39 6. Kesimpulan Didasarkan uraian di atas pengamanan untuk sistim dengan pentanahan mengambang dan dengan pentanahan tiruan, dapat dipilih: 6.1.Pengamanan gangguan antar fasa Untuk pengamanan gangguan antar fasa, dipasang dua buah relai arus lebih dengan karakteristik waktu tertentu atau waktu terbaik, lihat gambar 2a. 6.2.Untuk pengamanan/indikasi gangguan satu fasa ke tanah dipasang salah satu dari altematif berikut: • Tiga

buah voltmeter yang mengukur tegangan fasa ke tanah (lihat gambar 2b), cara ini hanyalah dapat memberikan indikasi adanya gangguan satu fasa ke tanah secara visuil, sehingga dalam hal ini bila terjadi gangguan satu fasa ke tanah penjaga harus mengambil tindakan pengamanan lebih lanjut. • Relai tegangan lebih untuk mendeteksi tegangan urutan nol atau 3vo (lihat gambar 2d), cara uji dapat memberikan sinyal dengan suara maupun visual dan bila perlu dapat mentrip pemutus tenaga. Karena sistim pengamanan ini tidak selektif maka bila terjadi gangguan satu fasa ke tanah penjaga harus mengambil tindakan pengamanan lebih lanjut, atau untuk melegalisir feeder yang terganggu dapat dipilih salah satu cara seperti pada Lampiran F. • Relai arus lebih tanah terarah untuk mendeteksi arah arus urutan nol komponen kapasitif dengan referensi tegangan urutan nol, sudut relei dipilih 90° atau jerus sinus (lihat gambar 2e). Sistim pengamanan ini selektif tetapi hanya berlaku untuk feeder yang lebih dari satu dan terutama untuk jaringan kabel tanah. 6.3.Untuk pengamanan gangguan satu fasa ke tanah dengan cara pentanahan tiruan Relai yang digunakan ialah arus lebih tanah terarah untuk mendeteksi arus urutan nol komponen resistif dengan referensi tegangan urutan nol, sudut relei .dipilih 0° atau jenis cosinus (lihat gambar 5). Sistem pengamanan ini selektif dan terutama untuk jaringan udara, maka untuk setiap feeder dapat dibagi menjadi beberapa seksi dan digunakan penutup baik dengan sakelar-sakelar otomatis seperti pada Lampiran A. Catatan: Untuk sistim 12 kV fasa 3, 3 kawat dan 20 kV dalam waktu transisi bila sistem ini masih dalam sistem mengambang berlaku pola pengamanan seperti sistem 5 kV.

59

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 40 Lampiran G DISTRIBUSI DAN BESARNYA ARUS GANGGUAN SATU FASA KE TANAH Distribusi arus gangguan satu fasa ke tanah pada sistem yang hanya terdiri dari satu feeder, bila terjadi gangguan fasa ke tanah misalnya fasa a, arah-arah arusnya dapat dilihat seperti gambar 1a, sedang vektor arus maupun tegangan dapat dilihat pada gambar 1b.

Gambar 1

Besarnya tegangan dan arus gangguan serta jumlah arus urutan nol (3 Io) seperti pada gambara di atas ialah sebagai berikut :

60

Gambar 2

Besarnya arus gangguan satu fasa ke tanah yang melalui fasa a yaitu Ia sama dengan If ialah :

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 42 Lampiran H PERHITUNGAN TAHANAN EKUIVALENT ARUS RESISTIF GANGGUAN

61 TANAH DAN CONTOH SPESIFIKASI PERALATANNYA 1.Perhitungan tahanan ekuivalent sisi tegangan tinggi atau m

Gambar 1

Perbandingan Vp dan Vt sama dengan perbandingan transformasi trafo tegangan sisi primer dengan sisi tersier yang dihubungkan segi tiga terbuka, misalnya n, sebagai contoh misalnya trafo tegangan :

dalam hal ini perbandingan Vp dan Vt ialah n sama dengan :

lihat gambar 1 Pada keadaan normal/tidak terdapat gangguan tanah : Vf = n Vt Pada saat terjadi gangguan satu fasa ke tanah pada Va akan sama dengan tegangan 3 Vo atau 3 Vt, dengan demikian perbandingan tegangan Vf terhadap Va ialah

62 Tahanan ekuivalent sisi tegangan tinggi atau m terhadap tahan yang dipasang pada sisi tersier Γn pada saat terjadi gangguan satu fasa ketanah sama dengan kwadrat dari perbandingan Vf dengan Va kali tahanan Γn atau

Sebagai contoh Γn = 25 ohm dan trafo tegangan pentanahan (G.P.T) yang digunakan:

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 43 2.Perhitungan arus gangguan satu fasa ke tanah Misalkan suatu jaringan terdiri dari 2 feeder, dan feeder 1 terjadi gangguan satu fasa ke tanah seperti pada gambar 2

Gambar 2

Rangkaian ekuivalent pada saat terjadi gangguan satu fasa ketanah seperti pada gambar 3a

63 Nilai XL1 < Vc1 dan XL2 < Xc1 maka untuk perhitungan Io, Xc1 dan Xc2 dapat diabaikan, sehingga rangkaian ekuivalennya dapat disederhanakan menjadi seperti pada gambar 3b. Sesuai dengan contoh perhitungan pada butir 1, Rn sangat besar maka impedansi urutan nol (XLo) dari jaringan dapat diabaikan, dengan demikian ekuivalent jaringannya pada saat terjadi gangguan satu fasa ke tanah menjadi seperti gambar 4a.

Gambar 3

Gambar 4

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 44

64 Lampiran H, ayat 2 (Lanjutan 1) Arus gangguan satu fasa ketanah If sama dengan :

Bila persamaan (4) disubtitusikan pada persamaan (3) akan didapat :

Sirkit seperti ekuivalentnya pada gambar 4b. Tegangan 3Vo = Va

Sesuai pada lampiran G, j 3 W Co merupakan kapasitansi total dari seluruh jaringan, atau bila jumlah feeder keluar sama dengan n feeder

65

Bila feeder 1 yang terganggu dan relei yang ditinjau ialah pada feeder tersebut, maka kapasitansi jaringan yang mempengaruhi arus kapasitansi pada relai ialah :

Pola Pengamanan Sistem Bagian 3: Sistem Distribusi 6 kV Dan 20 kV - SPLN 52-3: 1983 - Bagian 45 Lampiran H, ayat 2 (Lanjutan 2) Dengan demikian pada saat terjadi gangguan satu fasa ke tanah, sirkit ekuivalent rangkaian arus dan tegangan yang masuk kerelai arus lebih terarah menjadi seperti pada gambar 5a, sedang vektor arus dan tegangannya yang melalui relai seperti gambar 5b.

Gambar 5

Bila hanya ditinjau arus resistifnya atau If besarnya :

66

Karena m sangat tinggi maka Rf dapat diabaikan sehingga :

Dengan demikian arus resistif gangguan tanah pada sistim pentanahan tiruan besarnya praktis tidak dipengaruhi tahanan gangguan. Pada contoh butir 1, arus gangguan tanah nilainya :

Kedaan-keadaan khusus. Bila dengan pentanahan rendah maka :

Sehingga j3wCo dapat diabaikan.