1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

BAB III

ANTISIPASI GANGGUAN DAN PEMELIHARAAN JARINGAN

TEGANGAN MENENGAH 20 kV

3.1. Sistem Jaringan Tegangan Menengah 20 kV

Jaringan distribusi tenaga listrik adalah jaringan antara pemakai atau

konsumen dengan sumber daya besar (Bulk Power Source). Sumber daya besar

dapat terdiri dari beberapa bagian yaitu:

1. Pusat pembangkit yang dekat dengan konsumen.

2. Gardu Induk (Transmission Distribution) yaitugarduyangdisupply oleh

pembangkit-pembangkitlewat jaringantransmisi.

Suatu sistem distribusi pada umumnya terdiridari:

Sumber daya besar ( Bulk Power Source )

Jaringan subt ransmisi ( Sub Transmission )

Gardu Induk ( Distribution Substation )

Jaringan primer ( Primary Feeder )

Trafo Distribusi ( Distribution Transformer )

Gambar3.1 Diagram satugarissistempenyaluranTenagaListrik.

28

1.1. Peralatan Sistem Jaringan Tegangan Menengah 20 kV

1.1.1. Pemutus Tenaga (PMT)

Pemutus tenaga adalah suatu peralatan listrik yang dapat

menghubungkan atau memutuskan rangkaian listrik dalam keadaan normal atau

tidak normal yang dilengkapi dengan media pemadam busur api. dalam keadaan

tidak normal (gangguan) PMT adalah merupakan sakelar otomatis yang dapat

memutuskan arus gangguan, dimana untuk mengerjakan CB dalam keadaan

tidak normal umumnya digunakan rangkaian trip yang mendapat sinyal dari

suatu rangkaian rele pengaman. Alat ini akan membuka dan menutup jika relay

telah di setting berdasarkan besar arus gangguan maupun waktu tertentu, dan

tentunya settingan atau pengaturan berdasarkan data maupun diperhitungkan

agar terjadi koordinasi antara recloser dengan alat proteksi lain nya seperti yang

terdapat pada gambar

Gambar 3.2 bentuk fisik PMT

Pengoperasian PMT sekarang menggunakan sistem ROPO yang

dijalankan langsung oleh pihak Area tetapi tidak menutup kemungkinan apabila

terjadi gangguan pada ROPO karena tidak ada sinyal balik, sehingga alat

tersebut harus dioperasikan secara lokal kontrol di Gardu Induk oleh petugas

Rayon.

1.1.2. Penutup Balik Otomatis (Recloser)

Recloser merupakan peralatan pemutus tenaga listrik (circuit breaker)

yang dilengkapi dengan piranti kontrol (control device) yang berfungsi sebagai

pengaman arus lebih gangguan fasa - fasa / fasa – nol. Cara kerja Recloser yaitu

29

apabila terjadi gangguan hubung singkat temporer, maka secara otomatis

Recloser akan trip dan akan masuk kembali. Bila gangguan bersifat permanen,

maka Recloser akan bekerja membuka dan menutup kembali sesuai dengan

setting yang ditentukan sampai dengan recloser membuka permanen (Lock Out).

Berdasarkan Standar PLN 52-3 :1983,recloser merupakan alat berwadah

tersendiri,berisi sarana yang diperlukan untuk mengindera arus lebih,mengatur

waktu dan memutus arus lebih serta untuk menutup balik secara otomatis dan

memberikan tegangan kemnbali pada saluran. Hal yang membedakan recloser

dengan pemutus tenaga yang lain adalah apabila terjadi gangguan hubung

singkat temporer, maka secara otomatis recloser dapat menutup kembali

sehingga penyaluran tenaga listrik normal kembali seperti pada gambar 3.3

dibawah ini.

Bila gangguan hubung singkat bersifat permanen,maka recloser akan

bekerja membuka dan menutup balik sesuai dengan setting yang ditentukan

sampai dengan recloser membuka permanen ( lock out ). Recloser juga berfungsi

membatasi daerah yang padam akibat gangguan permanen atau dapat melokalisir

daerah yang terganggu

Gambar 3.3bentuk Recloser

Gambar 3.4 Panel Control Recloser

30

Recloser mempunyai 2 (dua) karakteristik waktu operasi (dual timing),

yaitu operasi cepat (fast) dan operasi lambat (delay). Disamping hal diatas

Recloser juga dapat secara otomatis menyesuaikan reset time secara otomatis.

Sebagai contoh jika Recloser disetel 4 kali lock out terdiri 2 ”Cepat” dan 2

”Lambat”,tetapi bila pada operasi cepat ke II gangguan sudah hilang,maka secara

otomatis Recloser akan kembali ke status awal artinya bila terjadi gangguan lagi

setelah melewati reset time,maka Recloser akan mulai lagi dari operasi ”fast I”

melokalisir daerah yang terganggu.

1.1.3. Disconnecting Switch (DS)

Disconnecting Switch Adalah sebuah alat pemutus yang digunakan untuk

menutup dan membuka pada komponen utama pengaman/recloser, DS tidak dapat

dioperasikan secara langsung, karena alat ini mempunyai desain yang dirancang

khusus dan mempunyai kelas atau spesifikasi tertentu, jika dipaksakan untuk

pengoperasian langsung, maka akan menimbulkan busur api yang dapat berakibat

fatal. Yang dimaksud dengan pengoperasian langsung adalah penghubungan atau

pemutusan tenaga listrik dengan menggunakan DS pada saat DS tersebut masih

dialiri tegangan listrik.

Pengoperasian DS tidak dapat secara bersamaan melainkan dioperasikan

satu per satu karena antara satu DS dengan DS yang lain tidak berhubungan,

biasanya menggunakan stick (tongkat khusus) yang dapat dipanjangkan atau

dipendekkan sesuai dengan jarak dimana DS itu berada, DS sendiri terdiri dari

bahan keramik sebagai penopang dan sebuah pisau yang berbahan besi logam

sebagai switchnya, Bisa dlihat pada gambar 3.5 dibawah ini.

Gambar 3.5Disconecting Switch (DS)

31

1.1.4. Air Break Switch (ABSW)

Air Break Switch (ABSW) merupakan peralatan yang berfungsi sebagai

pemisah dan biasa dipasang pada jaringan SUTM. Biasanya medium kontaknya

adalah udara yang dilengkapi dengan media pemadam busur api (Interrupter)

berupa hembusan udara. Pada gambar 3.6 ABSW juga dilengkapi dengan media

pemadam busur api yang berfungsi untuk meredam busur api yang ditimbulkan

pada saat membuka atau melepas pisau ABSW yang dalam kondisi bertegangan.

Kemudian juga dilengkapi dengan isolator tumpu sebagai penopang pisau ABSW,

pisau kontak sebagai kontak gerak yang berfungsi membuka atau memutus dan

menghubung atau memasukkan ABSW, serta stang ABSW yang berfungsi

sebagai tangkai penggerak pisau ABSW.

Gambar 3.6 Air Break Switch dan handlenya

1.1.5. Transformator

Trafo merupakan komponen yang sangat penting peranannya dalam sistem

ketenaga listrikan. Trafo adalah suatu peralatan listrik elektromagnetis statis yang

berfungsi untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari suatu rangkaian

listrik ke rangkaian listrik lainnya, dengan frekuensi yang sama dan perbandingan

transformasi tertentu melalui suatu gandengan magnet dan bekerja prinsip kerja

induksi elektromagnetis dimana perbandingan tegangan antara sisiprimer dan sisi

sekunder berbanding lurus dengan perbandingan jumlah lilitan dan berbanding

terbalik dengan perbandingan arusnya.

Pada prinsipnya transformator tiga fasa sama dengantransformator satu

fasa. Perbedaannya adalah seperti perbedaan listriksatu fasa dengan listrik tiga

32

fasa yaitu dengan mengenal sistembintang (Y) dan sistem delta (Δ) serta sistem

zig – zag. Transformatortiga fasa ini dikembangkan dengan alasan ekonomis.

Untukmenganalisa trafo daya 3 fasa dilakukan dengan memandangtransformator 3

fasa sebagai trafo 1 fasa. Hanya untuk hasil akhirbiasanya parameter tertentu

(arus, tegangan, daya) transformator tigafasa dikaitkan dengan nilai 3 (seperti

pada persamaan listrik arusbolak – balik).

Pada trafo distribusi yang digunakan adalah trafo penuruntegangan (step

down) 20 kV/400 V. Tegangan fasa ke fasa sistemjaringan tegangan rendah

adalah 380 V. Karena terjadi drop tegangan,maka pada tegangan rendahnya dibuat

diatas 380 V agar teganganpada ujung penerima tidak lebih kecil dari 380 V.

Gambar 3.7 Trafo distribusi 1 fasa Gambar 3.8 Trafo distribusi 3 fasa

1.1.6. Fuse Cut Out (FCO)

Fuse cut out 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 FCO ini jauh lebih sederhana bila dibandingkan

dengan pemutus beban (circuit breaker). Akan tetapi FCO ini mempunyai

kemampuan yang sama dengan pemutus beban tersebut. FCO hanya dapat

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

pemutus saluran tiga fasa maka dibutuhkan FCO sebanyak tiga buah.

Beberapa jenis ( fuse cut out ) yang dipergunakan pada saluran udara

tegangan menengah :

1. Jenis tertutup dengan porselin.

33

2. Jenis terbuka ,fuse link dimasukkan dalam tabung (pemikul batang)

pelebur

3. Jenis terbuka ,fuse link tidak dimasukkan dalam tabung(pemikul

batang) pelebur

Dari ketiga jenis fuse cut out diatas yang banyak dipergunakan oleh

perusahaan jasa kelistrikan adalah jenis “ terbuka dengan fuse link dimasukkan

dalam tabung ( pemikul batang) seperti pada gambar 3.9 dibawah ini.

Gambar 3.9Fuse Cut Out

Fuse cut out digunakan dalam jaringan distribusi sebagai pengaman arus

lebih dinamakan fuse link. Ukuran dari fuse link ditentukan oleh panjang fuse link

dan besarnya penampang elemen pelebur. Panjang fuse link menentukan jumlah

panas yang dapat ditampung dan dihantarkan dari pengikat ke titik tengah

elemen pelebur.

Pemilihan arus pengenal pada fuse link harus dipilih berdasarkan:

1. Arus normal dan kemungkinan beban lebih termasuk arus harmonis

2. Gejala transient di rangkaian karena pengaruh pemutusan

/penghubungan peralatan (misalnya transformator, motor atau

kapasitor)

3. Koordinasi dengan peralatan pengaman yang lain.

Pemilihan tegangan pengenal fuse link berdasarkan ketentuan sebagai berikut:

34

1. Bila digunakan pada sistem 3 fasa,maka tegangan pengenal paling

rendah = tegangan antar fasa.

2. Bila digunakan pada sistem 1 fasa , maka tegangan pengenal paling

rendah = tegangan fasa –netral.

1.1.7. Lightning Arrester

Gambar 3.10Lightning Arrester

Arrester petir atau disingkat Arrester adalah suatu alat pelindung bagi

peralatan tenaga listrik terhadap surja petir. Alat pelindung terhadap gangguan

surja ini berfungsi melindungi sistem tenaga listrik dengan cara membatasi surja

tegangan yang lebih dan mengalirkannya ketanah. Berhubung dengan fungsinya

itu, ia harus dapat menahan tegangan sistem 50 Hz untuk waktu yang tak terbatas

dan harus dapat melewatkan surja arus ketanah tanpa mengalami kerusakan

seperti yang terdapat pada gambar 3.15. Ia berlaku sebagai jalan pintas sekitar

isolasi. Arrester membentuk jalan yang mudah untuk dilalui arus kilat atau petir,

sehingga tidak timbul tegangan lebih yang tinggi pada peralatan. Selain

melindungi peralatan dari tegangan lebih yang diakibatkan tegangan lebih

eksternal, arrester juga melindungi peralatan yang diakibatkan oleh tegangan lebih

internal seperti surja hubung. Selain itu arester juga merupakan kunci dari

koordinasi isolasi suatu sistem tenaga listrik. Bila surja datang ke gardu induk

arrester bekerja melepaskan muatan listrik (discharge) serta mengurangi tegangan

abnormal yang akan mengenai peralatan gardu induk.

35

Prinsip kerja arrester

Pada prinsipnya arrester membentuk jalan yang mudah dilalui oleh petir,

sehingga tidak timbul tegangan lebih yang tinggi pada peralatan. Pada kondisi

normal arrester berlaku sebagai isolator, tetapi bila timbul surja arrester berlaku

sebagai konduktor yang berfungsi melewatkan aliran arus arus yang tinggi ke

tanah. Setelah surja itu hilang arrester harus dengan cepat kembali menjadi

isolator.

3.2. Gangguan

Yang dimaksud dengan gangguan dalam operasi tenaga listrik adalah

kejadian yang menyebabkan bekerjanya proteksi atau relay dan menjatuhkan

pemutus tenaga (PMT) diluar kehendak operator, sehingga menyebabkan

putusnya aliran jaringan yangmelalui PMT tersebut.

Untuk bagian sistemyang tidak dilengakpi PMT misalnya diamankan

dengan sekring, maka gangguan adalah adalah kejadian yang menyebabkan

putusnya (bekerjanya) sekring. Gangguan yang dimaksud disini adalah Fault

dalam bahasa inggris. Disturbance dalam bahasa Inggris juga terjemahan sebagai

gangguan dalam bahasa Indonesia. Namun, disturbance mempunyai arti lebih

luas misalnya tegangan naik mendadak. Ada juga gangguan yang tidak atau

belum dilihat oleh relay tetapi dilihat oleh operator yang kemudia nmenjatuhkan

PMT.

3.3. Jenis Gangguan

1.1.8. Gangguan Beban Lebih

Beban lebih ini dapat terjadi pada trafo atau pada saluran karena konsumen

yang dipasoknya terus mengalami kenaikan kuantitas atau karena adanya manuver

beban dijaringan setelah adanya gangguan. Beban lebih itu menimbulkan panas

yang berlebih, oleh karena itu dapat mempercepat proses penuaan atau

memperpendek umur.

36

1.1.9. Gangguan Hubung Singkat

Hubung singkat dapat terjadi antar fasa (tiga fasa atau dua fasa) atau antara

fasa ke tanah dan dapat bersifat temporer (non persistant) atau permanent

gangguan permanent misalnya rusaknya isolasi padat pada belitan trafo atau

belitan generator. Gangguan ini dapat berawal dari tegangan lebih, penuaan

isolasi, atau kerusakan mekanis isolasi. Gangguan temporer misalnya berupa flash

over antara penghantar fasa dan tanah atau tiang, travers atau kawat tanah pada

SUTT atau SUTM karena sambaran petir. Dalam hal ini yang tembus adalah

saluran udaranya sehingga tidak ada kerusakan permanent. Arus hubung singkat

dua fasa lebih kecil dari pada arus hubung singkat tiga fasa. Jika tahanan

diabaikan maka besaran arus hubung singkat dua fasa : 12

√ 3 (=0,866) kali arus

hubung singkat tiga.

1.1.10. Gangguan Tegangan Lebih

Tegangan lebih dengan power frequency terjadi misalnya karena :

Kehilangan beban atau penurunan beban dijaringan akibat switching

karena gangguan atau karena manuver

Kecepatan lebih (over speed) pada generator karena kehilangan beban.

1.1.11. Gangguan Kekurangan Daya

Kekurangan daya dapat terjadi karena tripnya unit pembangkit

akibat gangguan di Prime Movernya, di generator atau karena gangguan hubung

singkat di jaringan yang menyebabkan bekerjanya relay dan circuit breakernya

yang berakibat terlepasnya suatu unit hilang/terlepas tersebut melampaui

cadangan putar (spinning reserve) sistem, maka pusat- pusat pembangkit yang

masih kerja akan mengalami pembebanan yang berlebihan sehingga frekuensi

akan terus merosot. Jika hal ini tidak diamankan maka akan mengakibatkan

tripnya pusat-pusat pembangkit itu secara beruntun (cascading) yang

37

selanjutnya dapat berakibat runtuhnya (collapse) sistem tang dapat berakibat

pemadaman total.

1.1.12. Gangguan Ketidakstabilan

Gangguan hubung singkat atua kehilangan pembangkit dapat

menyebabkan ayunan daya (power swing) atau yang lebih parah lagi dapat

menyebabkan unit-unit pembangkit lepas sinkron (pull out of synchronism).

Ayunan daya dapat menyebabkan gangguan yang lebih luas. Lepas sinkron dapat

menyebabkan berkurangnya pembangkit karena tripnya unit pembangkit itu atau

terpisahnya sistem yang selanjutnya dapat menyebabkan gangguan yang lebih luas

bahkan keruntuhan sistem (collapse).

3.4. Cara Mengatasi Gangguan

3.4.1. Mengurangi Terjadinya Gangguan

Gangguan tidak dapat dicegah sama sekali, tapi dapat dikurangi

kemungkinan terjadinya gangguan dengan cara sebagai berikut :

a. Dengan hanya menggunakan peralatan yang dapat diandalkan

b. Penentuan spesifikasi yang tepat dan desain yang baik sehingga dalam

keadaan normal maupun tidak, semua peralatan tahan baik termis,

elektris, maupun mekanis.

c. Pemasangan yang benar sesuai desain dan spesifikasi dari pabrik

d. Penggunaan kawat tanah pada SUTT / SUTET dengan tahanan

yang rendah untuk menghindari terjadinya gangguan akibat sambaran

petir.

e. Penebangan pohon yang berdekatan dengan kawat fasa SUTM dan

SUTT.

f. Penggunaan kawat / kabel udara berisolasi untuk SUTM secara selektif.

g. Operasi dan pemeliharaan yang baik.

h. Mengurangi penyebab kerugian dengan penyelidikan.

3.4.2. Mengurangi Akibat Gangguan

Usaha untuk mengurangi akibat gangguan adalah :

38

a. Mengurangi besarnya arus gangguan dengan cara :

Mengurangi konsentrasi pembangkitan.

Menggunakan reactor.

Menggunakan tahanan untuk pembumian netral JTM.

b. Penggunaan lightning arrester dan penentuan tingkat dasar isolasi.

c. Melepaskan bagian sistem yang terganggu dengan menggunakan circuit

breaker dan relay proteksi.

d. Penggunaan program pelepasan beban (load shedding), pemisahan

sistem dan pembentukan pulau untuk mengurangi pemadaman dan

mempercepat penulihan sistem setelah gangguan.

e. Penggunaan relay dan circuit breaker yang cepat dan AVR dengan

respon yang cepat pula untuk mengurangi kemungkinan lepas sinkron

akibat hubung singkat atau jatuhnya unit pembangkit.

f. Menghindari atau mengurangi pemadaman listrik.

3.5. Pemeliharaan Jaringan Tegangan Menengah 20 kV

3.5.1. Pemeliharaan rutin

Pemeliharaan Rutin / Preventive Maintenance adalah pekerjaan /

kegiatan / usaha mempertahankan atau menjaga kondisi jaringan tersebut agar

selalu berada dalam keadaan baik, mempunyai keandalan dan daya guna yang

optimal. Adapun periode dari jenis pemeliharaan adalah 1 kali setahun.

3.5.2. Pemeriksaan Korektif

Pemeriksaan korektif jaringan tegangan menengah adalah pekerjaan

pemeliharaan yang dimaksudkan untuk memperbaiki kerusakan karena adanya

gangguan dan/atau perubahan/penyempurnaan/rehabilitasi sebagai tindak lanjut

saran-saran dari pemeliharaan rutin.

3.5.3. Pemeriksaan Darurat

Pemeliharaan Darurat (emergency maintenance) adalah pekerjaan

pemeliharaan yang dimaksudkan untuk memperbaiki kerusakan yang ditimbulkan

39

oleh bencana alam seperti gempa bumi, banjir, angin rebut dan kebakaran selama

masih dalam batas pengertian operasi. Biasanya pekerjaan ini sifatnya mendadak

dan segera dilaksanakan. Karena sifatnya darurat, maka pekerjaan ini tidak dapat

direncanakan sebelumnya.

3.5.4. Jadwal Pemeliharaan Distribusi

Salah satu usaha untuk meningkatakn mutu, daya guna dan keandalan

tenaga listrik yang telah tercantum dalam tujuan pemeliharaan adalah menyusun

program pemeliharaan periodik dengan jadwal tertentu, menurut siklusnya

kegiatan pelaksanaan pemeliharaan distribusi dikelompokkan dalam empat

kelompok yaitu :

Pemeliharaan triwulanan

Pemeliharaan semesteran

Pemeliharaan tahunan

Pemeliharaan 3 tahunan

3.5.5. SAIDI (Sistem Average Interuption Duration Index atau Indeks durasi

lama pemadaman rata-rata)

SAIDI adalah jumlah lamanya gangguan pemadaman yang dialami oleh

konsumen dalam satu tahun dibagi dengan jumlah konsumen yang dilayani.

SAIDI = jam / tahun

dimana :

SAIDI = durasi / lama gangguan (jam/tahun)

ti = lama gangguan

ki = jumlah per unit konsumen yang mengalami kegagalan

N = jumlah konsumen yang dilayani

3.5.6. SAIFI (Sistem Average Interuption Frequency Index atau Indeks

frekuensi pemadaman rata-rata)

SAIFI adalah jumlah jumlah konsumen yang mengalami gangguan

pemadaman dalam satu tahun dibagi dengan jumlah konsumen yang dilayani.

40

SAIFI = kali / tahun

dimana :

SAIFI = frekuensi pemadaman (kali/tahun)

ki = jumlah per unit konsumen yang mengalami kegagalan

λi = laju gangguan komponen

N = jumlah konsumen yang dilayani

Tabel 3.1 Data SAIDI dan SAIFI

Contoh perhitungan SAIDI dan SAIFI :

Perhitungan SAIDI

Pada data dasar laporan pemadaman terlihat

N = 105544 pelanggan

ki ti = 153142,78

SAIDI =

=

= 1,451 jam

Perhitungan SAIFI

Pada data dasar laporan pemadaman terlihat

N = 105544 pelanggan

kiλi = 292236 kali

SAIFI = kali / tahun

=

41

Bulan

Jumlah

Pelanggan SAIDI SAIFI

Jun-09 105544 1,451 2,769

Jul-09 105610 0,43922 1,087

= 2,769 kali

42