METODE PENELITIAN

Nama : Rokissyah Fajri

Kelas : VI A

Jurusan : Teknik Elektro

Judul Penelitian : Sistem Proteksi Pada Jaringan Transmisi Tenaga Listrik

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sistem transmisi memegang peranan yang sangat penting dalam proses penyaluran

daya. Oleh karena itu pengaman pada saluran transmisi perlu mendapat perhatian yang serius

dalam perencanaannya. Sistem transmisi sendiri merupakan sistem dinamis kompleks yang

parameter‐parameter dan keadaansistemnya berubah secara terus menerus. Oleh karena itu

strategi pengamananharus disesuaikan dengan perubahan dinamis tersebut dalam hal desain

danseting peralatannya.

Salah satu hal yang penting dalam sistem tenaga adalah menjaga agar sistem tetap

stabil dan memiliki keandalan yang bagus. Untuk mendapatkan hal ini, cara yang digunakan

antara lain pemasangan peralatan-perlatan proteksi pada sistem tenaga.Saluran udara

tegangan tinggi merupakan salah satu komponen dalam sistem tenaga listrik yang sering

mengalami gangguan. Gangguan pada saluran udara dapat disebabkan oleh hubung singkat,

beban lebih , surja petir,topan, cuaca buruk, dan lain lain.Gangguan ini dapat menyebabkan

terganggunya kelangsuangan operasi dan kerusakan peralatan pada sistem tenagalistrik.

Proteksi pada saluran transmisi mempunyai peran yang sangat penting dalam proteksi

sistem tenaga, karena saluran transmisi merupakan saluran penghubung antara pembangkit

dan pusat-pusat beban yang terbentang pada jarak yang jauh yang melalui daerah-daerah

dengan bermacam-macam kondisi cuaca dan kondisi tanah, sehingga saluran transimsi

merupakan sasaran utama dari kebanyakan gangguan-gangguan yang terjadi pada sistem

tenaga.

1.2  Batasan Masalah

Mengingat permasalahan dalam gangguan pada sistem tenaga listrik sangat luas maka

penulisan metode penelitian ini akan dibatasi pada pengertian proteksi transmisi tenaga

listrik, bagaimana proteksi tersebut bekerja, dimana letak porteksi tersebut, dan apa saja

alatnya.

1.3 Tujuan

Tujuan dari pembuatan metode penelitian ini adalah :

1. Untuk menegetahui dan mendiskripsikan system proteksi yamg baik

2. Untuk mengetahui pemasangan system proteksi

3.Untuk mengetahui manfaat system proteksi

4. Untuk mengetahui Komponen apa saja yang dipakai

1.4 Manfaat

Manfaat yang diperoleh setelah membaca metode penelitian ini adalah pembaca

mengetauhi proteksi transmisi tenaga listrik yang digunakan pada umumnya, bagaimana

proteksi tersebut bisa bekerja, penerapannya dibagian sebelah mana, dan macam alat

pengaman transmisi tenaga listrik.

1.5 Metode Penulisan

Untuk mempermudah penulis dalam penyusunan tugas akhir ini. Maka,

penulis menggunakan metode-metode sebagai berikut:

1. Metode studi pustaka

Metode yang dilakukan dengan mecari dan mengumpulkan data-data

mengenai sensor dan data sheet dari beberapa komponen yang digunakan dengan cara

mengumpulkan data-data dari buku-buku berhubungan dengan tugas akhir penulis.

2. Metode Observsi

Merupakan metode pengamatan terhadap analisis yang dibuat sebagai acuan

pengambilan informasi.

3. Metode wawancara

Metode yang dilakukan dengan berkonsultasi dengan dosen pembimbing tugas

akhir mengenai proyek tugas akhir penulis.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

Proteksi adalah pengaman yang digunakan untuk mengurangi kerusakan peralatan-

peralatan listrik akibat adanya gangguan (kondisi abnormal). Semakin cepat reaksi perangkat

proteksi yang digunakan, maka semakin sedikitlah pengaruh gangguan terhadap

kemungkinan kerusakan alat. Sehingga daerah yang terganggu dapat segera di lokalisir dan

mencegah terjadinya black out.Agar sistem proteksi dapat dikatakan baik dan benar (dapat

bereaksi dengan cepat, tepat dan murah), maka diadakan pemilihan dengan seksama dengan

memperhatikan faktor-faktor sebagai berikut :

Macam saluran yang di amankan

Pentingannya saluran yang dilindungi

Kemungkinan banyaknya terjadi gangguan

Teknekonomis sistem yang digunakan

saluran transmisi udara ini rawan terhadap sambaran petir yang menghasilkan

gelombang berjalan (surja tegangan) yang dapat masuk ke pusat pembangkit listrik. Oleh

karena itu, dalampusat listrik harus ada Lightning Arrester (penangkal petir) yang berfungsi

menangkal gelombang berjalan dari petiryang akan masuk ke instalasi pusat pembangkit

listrik.Pada sistem transmisi juga harus memiliki pengaman dari gelombang berjalan yang

dapat berasal dari pembukaan dan penutupan pemutus tenaga seperti Relay dan Circuit

Breaker.Adapun macam-macamnya sebagai berikut:

1. Macam-macam relay :

a. relay over current

b. relay differential current

c. relay ground volt

d. relay contactor

2. Macam-macam Circuit Breaker

a. Air Circuit Breaker

b. Oil Circuit Breaker

c. Vacum Circuit Breaker

d. SF6 Circuit Breaker

2.2 Sistem Proteksi Transmisi Tenaga Listrik

Pengertian proteksi transmisi tenaga listrik adalah proteksi yang dipasang pada

peralatan-peralatan listrik pada suatu transmisi tenaga listrik sehingga proses penyaluaran

tenaga listrik dari tempat pembangkit tenaga listrik(Power Plant) hingga Saluran distribusi

listrik (substation distribution) dapat disalurkan sampai pada konsumer pengguna listrik

dengan aman. Proteksi transmisi tenaga listrik diterapkan pada transmisi tenaga listrik agar

jika terjadi gangguan peralatan yang berhubungan dengan transmisi tenaga listrik tidak

mengalami kerusakan. Ini juga termasuk saat terjadi perawatan dalam kondisi menyala. Jika

proteksi bekerja dengan baik, maka pekerja dapat melakukan pemeliharaan transmisi tenaga

listrik dalam kondisi bertegangan. Jika saat melakukan pemeliharaan tersebut terjadi

gangguan, maka pengaman-pengaman yang terpasang harus bekerja demi mengamankan

sistem dan manusia yang sedang melakukan perawatan.

Transmisi tenaga listrik terbagi dalam beberapa kategori. Kategori yang pertama

adalah transmisi dengan tegangan sebesar 500kv. Ini merupakan transmisi yang sangat tinggi.

Karena di Indonesia masih menggunakan sistem 500 kv. Kategori yang kedua adalah

transmisi dengan tegangan sebesar 150 kv. Dan yang ketiga adalah transmisi 75 kv. Untuk

dibawah 75 kv selanjutnya dinamakan dengan distribusi tenaga listrik

Proteksi berbeda dengan pengaman. Jika pengaman suatu sistem berarti system

tersebut tidak merasakan gangguan sekalipun. Sedangkan proteksi atau pengaman sistem,

sistem merasakan gangguan tersebut namun dalam waktu yang sangat singkat dapat

diamankan. Sehingga sistem tidak mengalami kerusakan akibat gangguan yang terlalu lama.

Gangguan pada transmisi tenaga listrik dapat berupa :

1. Gangguan transmisi akibat hubung singkat.

2. Gangguan transmisi akibat sambaran petir.

3. Gangguan transmisi akibat hilangnya salah satu kabel fasa disebabkan dicuri oleh

manusia

Proteksi sistem tenaga listrik adalah pengisolasian kondisi abnormal pada sistem TL

untuk meminimalkan pemadaman dan kerusakan yang lebih lanjut.Dalam merancang system

proteksi, dikenal beberapa falsafah proteksi, yaitu:

1. Ekonomi : Peralatan proteksi mempunyai nilai ekonomis.

2. Selektif : Dapat mendeteksi dan mengisolasi adanya gangguan.

3. Ketergantungan : Proteksi hanya bekerja jika terjadi gangguan.

4. Sensitif : Mampu mengenali gangguan, sesuai setting yang ditentukan, walau

gangguannya kecil sekalipun.

5. Cepat : Mampu bekerja dalam waktu yang sesingka tmungkin.

6. Stabil : Proteksi tidak mempengaruhi kondisi yang normal

7. Keamanan : memastikan proteksi tidak bekerja jika tidak terjad igangguan

Manfaat Sistem Proteksi adalahsebagai berikut :

1. Menghindari ataupun untuk mengurangi kerusakan peralatan-peralatan akibat

gangguan (kondisi abnormal operasi sistem). Semakin cepat reaksi perangkat proteksi

yang digunakan maka akan semakin sedikit pengaruh gangguan kepada kemungkinan

kerusakan alat.

2. Cepat melokalisir luas daerah yangmengalami gangguan, menjadi sekecil mungkin.

3. Dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen

dan juga mutu listrik yang baik.

4. Mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik.

Tujuan proteksi system proteksi :

1. Mengurangi kerugian produksi

2. Menempatkan dan Memisahkan peralatan dari gangguan

3. Mengetahui dari jenis gangguan

4. Melindungi keseluruhan dari system

5. Mengurangi kerusakan dan memeperbaiki harga

6. Mengurangi waktu produksi

7. Mencegah panas dan medan magnetic yang berlebih peralatan dari akibar dari

kegagalan yang terjadi

8. Melindungi dar ijatuh tegangan unutk mempertahankan kesetabilan

Untuk melindungi keselamatan dari pegawai yang bekerja

2.3 Relay

Relay adalah komponen listrik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi medan

elektromagnetis. Jika sebuah penghantar dialiri oleh arus listrik, maka di sekitar penghantar 

tersebut timbul medan magnet. Medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik tersebut

selanjutnya diinduksikan ke logam ferromagnetis.

Gambar2 .RangkaianProteksi Relay

a. Relay arus lebih

Jika dalam suatu transmisi terdapat gangguan yang berupa arus lebih, maka

dalam waktu yang singkat relay arus lebih akan bekerja sehingga jaringan

transmisi akan tidak terhubung sementara. Jika gangguan telah hilang, maka

jaringan transmisi akan terhubung kembali. Macam-macam karakteristik relay

arus lebih :

1. Relay waktu seketika (Instantaneous relay)

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

melebihi nilai settingnya, relay akan bekerja dalam waktu beberapa mili

detik (10 – 20 ms).

2. Relay arus lebih waktu tertentu (Definite time relay)

Relay ini akan memberikan perintah pada PMT pada saat terjadi gangguan

hubung singkat dan besarnya arus gangguan melampaui settingnya (Is),

dan jangka waktu kerja relay mulai pick up sampai kerja relay

diperpanjang dengan waktu tertentu tidak tergantung besarnya arus yang

mengerjakan relay.

3. Relay arus lebih waktu terbalik (Inverse Relay)

Relay ini akan bekerja dengan waktu tunda yang tergantung dari besarnya

arus secara terbalik (inverse time), makin besar arus makin kecil waktu

tundanya. Karakteristik ini bermacam-macam dan setiap pabrik dapat

membuat karakteristik yang berbeda-beda, karakteristik waktunya

dibedakan dalam tiga kelompok :Standar invers, Very inverse, Extreemely

inverse.

b. Relay hubung tanah

Jika dalam transmisi tenaga listrik terjadi hubung singkat antara kabel fasa

dengan tanah, maka relay hubung tanah akan langsung bekerja dalam waktu

yang sangat singkat, sehingga sistem menjadi aman karena tidak terjadi

kerusakan yang sangat banyak.

c. Relay diferensial

Relay differensial adalah suatu alat proteksi yang sangat cepat bekerjanya dan

sangat selektif berdasarkan keseimbangan (balance) yaitu perbandingan arus

yang mengalir pada kedua sisi trafo daya melalui suatu perantara yaitu trafo

arus (CT). Dalam kondisi normal, arus mengalir melalui peralatan listrik yang

diamankan (generator, transformator dan lain-lainnya).

Dalam kondisi normal, arus mengalir melalui peralatan listrik yang diamankan

(generator, transformator dan lain-lainnya). Arus-arus sekunder transformator

arus, yaitu I1 dan I2 bersikulasi melalui jalur IA. Jika relay pengaman

dipasang antara terminal 1 dan 2, maka dalam kondisi normal tidak akan ada

arus Jika terjadi gangguan diluar peralatan listrik peralatan listrik yang

diamankan (external fault), maka arus yang mengalir akan bertambah besar,

akan tetapi sirkulasinya akan tetap sama dengan pada kondisi normal,

sehingga relay pengaman tidak akan bekerja untuk gangguan luar tersebut.

Jika gangguan terjadi didalam (internal fault), maka arah sirkulasi arus disalah

satu sisi akan terbalik, menyebabkan keseimbangan pada kondisi normal

terganggu, akibatnya arus ID akan mengalir melalui relay pengaman dari

terminal 1 menuju ke terminal 2. Selama arus-arus sekunder transformator

arus sama besar, maka tidak akan ada arus yang mengalir melalui kumparan

kerja (operating coil) relay pengaman, tetapi setiap gangguan (antar fasa atau

ke tanah) yang mengakibatkan sistem keseimbangan terganggu, akan

menyebabkan arus mengalir melalui Operating Coil relay pengaman, maka

relai pengaman akan bekerja dan memberikan perintah putus (tripping) kepada

circuit breaker (CB) sehingga peralatan atau instalasi listrik yang terganggu

dapat diisolir. Adapun gambar kerja dari relai differensial seperti gambar

dibawah ini.

Gambar 3, gangguan diluar dan didalam daerah pengaman.

d. Relay jarak 

Rele jarak merupakan proteksi yang paling utama pada saluran transmisi. Rele

jarak menggunakan pengukuran teganan dan arus untuk mendapatkan

impedansi saluran yang harus diamankan. Di sebut rele jarak, karena

impedansi pada saluran besarnya akan sebanding dengan panjang saluran.

Oleh karena itu, rele jarak tidak tergantung oleh besarnya arus gangguan yang

terjadi, tetapi tergangung pada jarak gangguan yang terjadi terhadap rele

proteksi. Impedansi yang diukur dapat berupa Z, R saja ataupun X saja.

Tergantung rele yang dipakai. 

Relai jarak mengukur tegangan pada titik relai dan arus gangguan yang terlihat

dari relai, dengan membagi besaran tegangan dan arus, maka impedansi

sampai titik terjadinya gangguan dapat ditentukan. Perhitungan impedansi

dapat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut:

Zf =VfIf Dimana:

Zf = Impedansi (ohm) If =Arus gangguan

Vf = Tegangan (Volt)

Relai jarak akan bekerja dengan cara membandingkan impedansi gangguan

yang terukur dengan impedansi setting, dengan ketentuan:

a) Bila harga impedansi gangguan lebih kecil dari pada impedansi seting

relai maka relai akan trip.

b) Bila harga impedansi ganguan lebih besar daripada impedansi setting

relai maka relai akan tidak trip.

1. Kawat tanah

Kawat tanah atau overhead grounding adalah media pelindung kawat fasa dari

sambaran petir. Kawat ini dipasang diatas kawat fasa dengan sudut perlindungan

sekecil mungkin karena dianggap petir menyambar diatas kawat. Kawat ini

merupakan proteksi transmisi tenaga listrik yang bersifat pasif. Jika terjadi sambaran

petir, maka kawan ini akan mebyalurkan arus petir langsung ketanah. Sehingga sistem

transmisi aman dari gangguan. Kawat yang bagus adalah yang memiliki tahanan

kurang dari 4 ohm. Jika lebih dari 4 ohm, maka arus yang mengalir tidak bisa cepat,

dapat menyebabkan putusnya kawat atau terjadinya flashover antara kawat dasa

dengan kawat tanah.

2. Pemutus tenaga (PMT)

PMT termasuk proteksi terhadap transmisi tenaga listrik. PMT dapat membuka dan

menutup baik secara otomatis maupun secara manual. Sehingga, jika transmisi sedang

dalam pemeliharaan, maka jaringan transmisi dapat diputus sementara.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Peralatan Sistem Proteksi Transmisi Tenaga Listrik

Gambar1 ,peralatan proteksi

Peralatan proteksi transmisi tenaga listrik diantaranya adalah :

1. Relay

sebagai elemen perasa yang mendeteksi adanya gangguan atau

keadaanabnormal lainnya (fault detection).

2. Kawat tanah

Kawat tanah atau overhead grounding adalah media pelindung kawat fasa dari

sambaran petir. Kawat ini dipasang diatas kawat fasa dengan sudut perlindungan

sekecil mungkin karena dianggap petir menyambar diatas kawat. Pada umumnya

ground wire terbuat dari kawat baja (steel wire) dengan kekuatan St 35 atauSt 50,

tergantung dari spesifikasiyang ditentukan oleh PLN. 

3. Pemutus Tenaga ( PMT )

Adalah alat untuk memisahkan / menghubungkan satu bagian instalasi dengan bagian

instalasi lain, baik instalasi dalam keadaan normal maupun dalam keadaan terganggu.

Batas dari bagian-bagian instalasi tersebut dapat terdiri dari satu PMT atau lebih.

4. Trafo arus / trafo tegangan

Trafo arus (CT) diperlukan untuk mengisolasirangkaian sekunder (seperti rele

pengukur dan meteran)dari rangkaian (daya) primer.Menyediakan besaran sisi

sekunder trafo yang sebanding dengan besaran sisi primernya.

Rating sisi primer trafo arus biasanya dipilihsama dengan atau lebih sama besar dari

arus normal beban penuh dari rangkaian yang dilindungi

3.2 Penerapan Sistem Proteksi Transmisi Tenaga Listrik

Proteksi transmisi tenaga listrik diberlakukan di semua transmisi tenaga listrik.

Namun, untuk pemasangannya hanya berada di gardu induk. Pemasangannya pada saluran

masuk ke gardu induk dan di saluran keluar garu induk. Sehingga jika jaringan transmisis

terjadi gangguan, maka gardu induk tidak mengalami kerusakan. Jika terjadi kerusakan, maka

kerusakannya minimal. Kecuali kawat tanah. Kawat tanah dipasang diatas kawat fasa yang

berfungsi untuk melindungi kawat fasa dari sambaran petir. Sehingga pemasanggannya

berada diseluruh jaringan transmisi tenaga listrik.

3.3 Pencegahan Gangguan Transmisi Tenaga Listrik

Pencegahan gangguan pada jaringan transmisi sangat penting dilaksanakan karena

jaringan tranmisi merupakan penyalur utama dari energi listrik untuk sampai ke jaringan

distribusi dan seterusnya sampai ke konsumen. Jika jaringan transmisi menyalurkan secara

baik maka energi listrik tidak akan terputus-putus. Pencegahan gangguan bertujuan untuk

mengecilkan dari frekuensi terjadinya hambatan penyaluran energi listrik.

1. Usaha Memperkecil Terjadinya Gangguan

Cara yang ditempuh, antara lain: 

a. Membuat alat proteksi sesuai dengan fungsinya masing-masing dan dapat bekerja

dengan cepat jika terjadi gangguan sehingga tidak menyebabkan kerusakan pada

sistem jaringan.

b. Menyetting relay proteksi sesuai dengan waktu kerjanya. Arus atau tegangan kerja

relay harus lebih besar dari arus dan tegangan normal, sehingga relay dapat

bekerja sesuai fungsinya

c. Membuat isolasi yang baik untuk semua peralatan transmisi

d. Membuat koordinasi isolasi yang baik antara ketahanan isolasi peralatan transmisi

dan penangkal petir (arrester)

e. Memakai kawat tanah dan membuat tahanan tanah pada kaki menara sekecil

mungkin, serta selalu mengadakan pengecekan

f. Membuat perencanaan yang baik untuk mengurangi pengaruh dan mengurangi

atau menghindarkan sebab-sebab gangguan karena hubungsingkat dan sambaran

petir.

g. Pemasangan yang baik, artinya pada saat pemasangan harus mengikuti peraturan-

peraturan yang berlaku

h. Menghindari kemungkinan kesalahan operasi, yaitu dengan membuat prosedur

tata cara operasional (standing operational procedur) dan membuat jadwal

pemeliharaan yang rutin

i. Memasang kawat tanah pada SUTT dan gardu induk untuk melindungi terhadap

sambaran petir

j. Memasang lightning arrester (penangkal petir) untuk mencegah kerusakan pada

peralatan akibat sambaran petir.

2. Usaha Mengurangi Kerusakan Akibat Gangguan

Beberapa cara untuk mengurangi pengaruh akibat gangguan, antara lain sebagai

berikut:

a. Secepatnya memisahkan bagian sistem yang terganggu dengan memakai

pengaman dan pemutus beban dengan kapasitas pemutusan yang memadai yang di

perintah otomatis oleh relay proteksi.

b. Merencanakan agar bagian sistem yang terganggu bila harus dipisahkan dari

sistem tidak akan menganggu operasi sistem secara keseluruhan atau penyaluran

tenaga listrik ke jaringan distribusi tidak terganggu.

c. Mempertahankan stabilitas sistem selama terjadi gangguan, yaitu dengan

memakai pengatur tegangan otomatis yang cepat dan karakteristik kestabilan

generator memadai.

PENUTUP

Kesimpulan

Keandalan dan kemampuan suatu sistem tenaga listrik dalam transmisi sangat

tergantung sekali dengan proteksi transmisi tenaga listrik. Oleh sebab itu dalam perencangan

jalur transmisi tenaga listrik, perlu dipertimbangkan kondisi-kondisi gangguan yang mungkin

terjadi pada sistem melalui analisa gangguan seperti gangguan petir, gangguan hubung

singkatakibatalam. 

Pada dasarnya gangguan dapat terjadi karena kegagalan operasi peralatan dalam sistem,

kesalahan manusia dan karena alam. Gangguan yang disebabkan oleh alam, manusia tidak

bias mengelak lagi. Tetapi manusia bisa memperkecil kerusakan transmisis yang diesbabkan

oleh gangguan alam yakni dengan memasang kawat tanah.

DAFTAR PUSTAKA

Wahyudi, Fauzi Aditya,dkk.2010.Pengaman Surja Kawat Tanah. BALI : Universitas

Udayana

Tobing, Cristof. 2008. Rele Jarak Sebagai Proteksi Saluran Transmisi.

http://www.plnkalselteng.co.id/webpln/book/Buku%20Kelistrikan/OPERASI%20&

%20PEMELIHARAAN%20SISTEM%20PROTEKSI%20PENYALURAN.pdf

http://arnoy24.wordpress.com/

http://dunia-listrik.blogspot.com/2008/11/dasar-dasar-sistem-proteksi.htm