BAB III SISTEM PROTEKSI JARINGAN DISTRIBUSI

BAB III
SISTEM PROTEKSI JARINGAN DISTRIBUSI
3.1
Umum
Sebaik apapun suatu sistem tenaga dirancang, gangguan pasti akan terjadi
pada sistem tenaga tersebut. Gangguan ini dapat merusak peralatan sistem tenaga
sehingga kerja sistem tenaga menjadi terganggu dan dapat menyebabkan gagalnya
penyaluran daya ke konsumen.
Berdasarkan sumber gangguan, gangguan pada sistem tenaga dapat dibagi
menjadi dua:
a. Gangguan internal
Sumber gangguan berasal dari dalam sistem. Penyebabnya dapat berupa :
 penuaan peralatan
 arus beban lebih
 penentuan parameter peralatan proteksi yang tidak tepat
b. Gangguan eksternal
Sumber gangguan berasal dari luar sistem. Penyebabnya dapat berupa :
 kesalahan manusia dalam mengoperasikan sistem tenaga
 alam, seperti petir, angin, dahan pohon, dan lain-lain
 binatang, seperti burung, kelelawar, dan lain-lain
Berdasarkan penyebab gangguan, gangguan pada sistem tenaga dapat dibagi
menjadi dua:
a. Gangguan arus lebih
Gangguan arus lebih ditandai dengan terjadinya kenaikan arus pada saluran
melebihi arus beban maksimum. Arus lebih ini sendiri terbagi menjadi arus beban
lebih (I>) dan arus hubung singkat (I>>). Arus beban lebih terjadi akibat
penambahan beban yang akan menyebabkan kenaikan arus melebihi arus beban
maksimum. Kenaikan arus ini tidak terlalu besar sehingga sistem masih bisa
Proteksi Jaringan Distribusi
bertahan untuk selang waktu yang cukup lama. Sedangkan arus hubung singkat
terjadi akibat penurunan kekuatan dasar isolasi dari sistem tenaga. Penurunan
kekuatan isolasi ini dapat terjadi antarsaluran fasa atau antara saluran fasa dengan
tanah. Akibatnya akan timbul arus yang jauh melebihi arus beban maksimum.
Sistem tenaga tidak dapat bertahan lama apabila arus gangguan hubung singkat ini
tidak segera diatasi.
b. Gangguan tegangan lebih
Gangguan tegangan lebih terjadi umumnya diakibatkan oleh sambaran
petir ke sistem, baik langsung maupun tidak langsung (induksi). Perubahan arus
yang sangat cepat dan faktor induktansi dari saluran menyebabkan timbulnya
tegangan pada saluran sesuai dengan persamaan :
eind   L.
d
i (t )
dt
Penambahan tegangan ini dapat mengakibatkan tegangan pada sistem naik
melampaui BIL (Basic Insulation Level) dari peralatan sistem tenaga sehingga
dapat merusak peralatan sistem tenaga.
Gangguan pada sistem tenaga listrik yang paling sering terjadi adalah
gangguan hubung singkat[1]. Persentase terjadinya gangguan hubung singkat
pada suatu sistem tenaga dapat dilihat pada tabel 3.1 [2]. Sebagian besar dari
gangguan hubung singkat ini bersifat temporer, artinya gangguan yang bila suplai
arusnya dihentikan, gangguan tersebut akan hilang dan tidak menimbulkan
kerusakan pada peralatan dimana terjadi gangguan [1].
Tabel 3.1 Persentase gangguan hubung singkat
Jenis Gangguan
Kemungkinan terjadi (%)
Tiga fasa
3–5
Dua fasa
20 – 25
Satu fasa ke tanah
65 – 70
Laporan Tugas Akhir
11
Angki Putra K /13203176
Proteksi Jaringan Distribusi
Gangguan temporer ini kebanyakan berupa busur api listrik yang
disebabkan oleh surja hubung pada Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi
(SUTET), sambaran petir pada Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT), dan
sambaran petir, dahan, atau ranting pohon pada Saluran Udara Tegangan
Menengah (SUTM).
3.2
Persyaratan Sistem Proteksi
Suatu sistem proteksi dapat bekerja dengan baik apabila memenuhi lima
persyaratan utama [3], yaitu:
1. Kehandalan
Kehandalan kemampuan suatu rele atau sistem rele untuk bekerja dengan
benar pada saat dibutuhkan dan tidak akan bekerja ketika tidak diperlukan atau
menghindari operasi yang tidak diperlukan selama sistem tenaga beroperasi
dengan normal. Memastikan bahwa sistem proteksi bekerja ketika dibutuhkan
dapat dilakukan dengan melakukan serangkaian percobaan terhadap sistem
proteksi dimana sistem proteksi harus bekerja ketika batasan operasi dari sistem
tenaga dilampaui. Memastikan sistem proteksi tidak bekerja ketika tidak
dibutuhkan jauh lebih sulit karena banyak variasi kerja transien yang dapat
membuat terjadinya operasi yang tidak perlu pada sistem proteksi.
2. Selektivitas
Selektivitas adalah proses pengaturan dan penerapan rele-rele proteksi yang
menjangkau rele lain sedemikian sehingga rele-rele ini bekerja secepat mungkin
untuk gangguan pada zona utama dan bekerja dengan penundaan untuk gangguan
pada zona pendukung (back up). Bekerjanya sistem proteksi pendukung adalah
hal yang tidak benar dan tidak diharapkan kecuali sistem proteksi utama gagal
mengatasi gangguan yang terjadi pada zonanya.
3. Kecepatan kerja
Suatu sistem proteksi diharapkan untuk dapat bekerja secepat mungkin
ketika terjadi gangguan pada sistem tenaga. Pada beberapa sistem, hal ini dapat
diterapkan. Namun ketika aspek selektivitas terlibat, operasi sistem proteksi yang
sangat cepat dapat dilakukan dengan penerapan sistem yang lebih kompleks dan
Laporan Tugas Akhir
12
Angki Putra K /13203176
Proteksi Jaringan Distribusi
lebih mahal. Di lain pihak, operasi sistem proteksi yang semakin cepat akan
memperbesar kemungkinan terjadinya operasi yang salah karena adanya
kemungkinan kesalahan dalam membedakan transien yang dapat ditoleransi dan
transien yang tidak dapat ditoleransi.
4. Sederhana
Suatu sistem proteksi harus diusahakan sesederhana mungkin dengan tetap
harus bisa mencapai tujuan yang diharapkan. Setiap penambahan komponen yang
dapat meningkatkan kinerja sistem proteksi namun tidak mutlak diperlukan dalam
persyaratan sistem proteksi harus dipertimbangkan dengan sangat hati-hati. Setiap
penambahan komponen membuat sumber gangguan baru terhadap sistem tenaga
maupun sistem proteksi. Permasalahan di sistem proteksi jauh lebih berbahaya
daripada masalah di sistem tenaga.
5. Ekonomis
Biaya adalah faktor yang paling penting. Hal yang sangat mendasar adalah
memperoleh proteksi yang maksimum dengan biaya yang minimum. Untuk biaya
yang sangat minimum, akan sangat sukar mendapat sistem proteksi yang baik,
bahkan dapat menimbulkan kesulitan dalam pengaplikasian sistem proteksi
tersebut. Untuk itu harus ada pertimbangan antara kualitas sistem proteksi dan
biaya yang diperlukan.
3.3
Peralatan Proteksi Jaringan Distribusi
Sistem proteksi pada sistem tenaga harus dapat mendeteksi terjadinya
gangguan pada sistem tenaga dan kemudian mengisolasi daerah dimana gangguan
tersebut terjadi. Tugas sistem proteksi itu dapat dilaksanakan oleh rele proteksi.
British Standard Specification (B.S. 142 : 1966) mendefinisikan rele dan rele
proteksi sebagai berikut:
Rele adalah suatu peralatan yang digunakan untuk mengontrol suatu
rangkaian listrik secara tidak langsung dengan memakai perubahan yang
terjadi pada rangkaian tersebut atau rangkaian yang lain.
Rele proteksi adalah suatu rele yang dipakai untuk memperoleh
penghubungan dan/atau pemutusan secara otomatis suatu peralatan atau
Laporan Tugas Akhir
13
Angki Putra K /13203176
Proteksi Jaringan Distribusi
bagian sistem listrik dari sumber daya pada suatu kondisi tertentu yang
dapat menyebabkan kerusakan atau bahaya pada peralatan atau sistem
tersebut.
Rele proteksi adalah peralatan yang vital pada setiap sistem tenaga listrik.
Rele ini memang tidak diperlukan pada saat sistem tenaga beroperasi dengan
normal, tapi akan menjadi sangat penting apabila terjadi gangguan pada sistem
tenaga.
Berdasarkan pemakaian dan prinsip kerja, rele proteksi dapat dibagi menjadi
lima, yaitu:
1. Rele arus lebih
Rele ini bekerja dengan menggunakan arus sebagai besaran ukur. Rele akan
bekerja jika arus mengalir melampaui batas tertentu yang telah ditetapkan. Batas
tersebut disebut juga setting rele.
2. Rele tegangan kurang
Rele bekerja dengan menggunakan tegangan sebagai besaran ukur. Rele
akan bekerja jika penurunan tegangan melampaui batas yang telah ditentukan.
3. Rele jarak
Rele bekerja dengan menggunakan besaran tegangan dan arus sebagai
besaran yang diukur. Untuk jenis tertentu, rele juga menggunakan besaran sudut
fasa sebagai besaran ukur. Dengan membandingkan tegangan dan arus, akan
diperoleh impedansi. Dengan adanya hubungan linear antara impedansi saluran
dengan jarak saluran, maka rele dapat bekerja berdasarkan lokasi gangguan.
4. Rele arah
Rele bekerja dengan menggunakan arus dan tegangan sebagai besaran ukur.
Rele mempunyai kemampuan untuk membedakan arah aliran daya (arus). Rele
hanya bekerja untuk satu arah arus yang telah ditentukan terlebih dahulu.
Pemakain rele ini pada sistem proteksi saluran selalu bersama-sama dengan rele
lain seperti rele arus lebih atau rele jarak. Fungsi penggunaan rele arah adalah
untuk memperoleh selektivitas proteksi karena arah daya pada keadaan gangguan
Laporan Tugas Akhir
14
Angki Putra K /13203176
Proteksi Jaringan Distribusi
dapat datang dari kedua sisi saluran seperti pada jaringan loop dan jaringan
grid/ring.
5. Rele diferensial
Prinsip kerja rele ini adalah membandingkan besaran arus yang ada di kedua
sisi peralatan yang diproteksi. Bila perbedaan besaran antara kedua sisi tersebut
melebihi suatu harga tertentu yang telah ditentukan, maka rele akan bekerja.
Proteksi terhadap gangguan arus lebih pada sistem distribusi jaringan
tegangan menengah dapat dilakukan dengan menggunakan pemutus daya dengan
rele arus lebih. Pemilihan rele arus lebih dilakukan terutama karena pertimbangan
harga. Rele arus lebih adalah rele paling murah jika dibandingkan dengan rele-rele
lain [3].
Rele arus lebih juga cocok untuk jaringan berbentuk radial. Untuk sistem
yang lebih rumit, seperti jaringan loop atau spindel, rele arus lebih biasanya
dilengkapi dengan rele arah untuk menjaga selektivitas sistem proteksi.
Selain rele arus lebih, pemutus daya juga harus dilengkapi rele lain yaitu:
rele gangguan tanah dan rele penutup balik. Peralatan proteksi lain yang
digunakan pada jaringan distribusi adalah pemutus balik otomatis, pelebur, dan
sakelar seksi otomatis.
3.3.1 Pemutus daya (PMT)
Pemutus daya dipasang pada saluran utama pada gardu induk sebagai
pengaman utama jaringan dan dilengkapi dengan alat pengaman rele arus lebih,
rele gangguan tanah, dan rele penutup balik [4].
Tugas suatu PMT adalah sebagai berikut:
a. mampu menghantarkan arus beban penuh secara terus menerus tanpa
terjadi overheat atau kerusakan pada PMT
b. mampu membuka dan menutup saluran pada keadaan tak berbeban
c. mampu membuka dan menutup saluran pada arus beban normal
d. mampu membuka dan menutup saluran pada keadaan hubung singkat
pada besar arus hubung singkat tertentu.
Laporan Tugas Akhir
15
Angki Putra K /13203176
Proteksi Jaringan Distribusi
Pemutus daya terbagi dalam beberapa tipe:
a. Low Voltage Air Circuit Breaker
PMT ini dirancang untuk saluran arus searah dan saluran arus bolak balik
yang bertegangan rendah, yaitu sampai 600 volt. Kelebihan dari PMT jenis ini
adalah tidak menggunakan minyak sehingga mengurangi perawatan, dapat bekerja
berkali-kali, dan pengecekan kontak PMT untuk pemeriksaan atau penggantian
relatif lebih mudah.
b. Oil Circuit Breaker
PMT ini adalah jenis PMT yang tertua. Kontak pemisah PMT bekerja di
dalam minyak dimana busur api yang terjadi ketika pembukaan kontak
dipadamkan oleh gelembung gas yang terbentuk pada saat itu.
Berdasarkan banyaknya minyak yang digunakan, PMT jenis ini dapat dibagi
menjadi dua, yaitu (i) bulk oil circuit breaker dan (ii) low-oil circuit breaker.
Perbedaaan kedua jenis PMT ini adalah PMT jenis (i) menggunakan minyak
dalam jumlah besar sedangkan PMT jenis (ii) menggunakan minyak hanya pada
sekitar kontak pemisah.
Kelebihan dari oil circuit breaker adalah:
a. energi dari busur api diserap pada dekomposisi minyak
b. gas yang terbentuk, dimana kandungan terbesarnya adalah hidrogen,
mempunyai kemampuan penyerapan panas yang baik, sehingga dapat
mendinginkan lingkungan.
c. Minyak yang digunakan adalah insulator yang baik yang memisahkan
sistem dengan komponen pentanahan.
d. Minyak memiliki kemampuan untuk mengalir menuju busur ketika arus
bernilai nol.
Kekurangan dari oil circuit breaker adalah:
a. Terdapat resiko terbentuknya campuran dengan udara sehingga menjadi
mudah terbakar
b. Minyak harus tetap bersih sehingga memerlukan pengawasan berkala.
c. Water Type Circuit Breaker
Laporan Tugas Akhir
16
Angki Putra K /13203176
Proteksi Jaringan Distribusi
Prinsip kerja PMT ini adalah menggunakan energi dari busur untuk
memanaskan air menjadi uap. Dengan mekanisme tertentu, uap ini akan
menyebabkan perubahan tekanan dan temperatur yang memadamkan busur. PMT
jenis ini digunakan untuk menangani arus gangguan yang kecil dan bekerja dalam
satu atau dua siklus.
d. Air Blast Circuit Breaker
PMT jenis ini menggunakan udara bertekanan tinggi untuk memadamkan
busur
Kelebihan PMT jenis ini adalah:
a. Tidak ada resiko ledakan atau kebakaran
b. Cocok untuk kerja yang berulang
c. Kerusakan kontak lebih jarang terjadi
d. Perawatan tidak terlalu sering
Kekurangan PMT jenis ini adalah:
a. Memerlukan kompresor untuk menyediakan udara bertekanan tinggi
b. Resiko udara bocor pada pipa
e. SF6 Circuit Breaker
PMT ini bekerja dengan insulator gas SF6 untuk memadamkan busur.
Kelebihan PMT jenis ini
a. Gas SF6 tidak beracun dan tidak mudah terbakar
b. Gas SF6 memiliki kecenderungan mengikat elektron yang tinggi
Kekurangan PMT jenis ini
a. Perlu pengontrolan yang teratur untuk menjaga kemampuan PMT
b. Gas SF6 adalah gas yang mahal
3.3.2 Rele arus lebih
Rele arus lebih memiliki beberapa karakteristik. Karakteristik tersebut akan
menentukan lama waktu kerja rele tersebut terhadap suatu nilai arus gangguan.
Laporan Tugas Akhir
17
Angki Putra K /13203176
Proteksi Jaringan Distribusi
a Rele arus lebih
Rele arus lebih yang digunakan dapat memiliki salah satu karakteristik
berikut:
1. Rele arus lebih tak tergantung arus atau rele definit (definite timeovercurrent relay)
2. Rele arus lebih tergantung-arus invers (inverse time-overcurrent relay)
3. Rele arus lebih tergantung-arus sangat invers (very inverse timeovercurrent relay)
4. Rele arus lebih tergantung-arus amat sangat invers (extremely inverse
time-overcurrent relay)
5. Rele arus lebih tergantung-arus invers terbatas waktu (inverse definit
minimum time-overcurrent relay)
6. Rele arus lebih sesaat (instantaneous overcurrent relay)
Jenis rele di atas dibedakan atas kecepatan kerjanya. Jenis rele yang pertama
akan bekerja ketika rele mendeteksi adanya arus di atas arus normal yang
mengalir dalam rentang waktu tertentu dimana rentang waktu tersebut tidak
bergantung dengan besarnya arus. Batas waktu sampai rele mulai bekerja dapat
diatur oleh pengguna sesuai kebutuhan.
Jenis rele yang kedua sampai keempat akan bekerja dengan karakteristik
yang didekati dengan persamaan pada tabel 3.2. Jenis rele keenam hampir sama
dengan jenis yang pertama, hanya saja rele ini bekerja tanpa ada waktu jeda (delay
time). Waktu kerja rele tersebut tidak dapat diatur, melainkan ditentukan dari
pembuatnya. Waktu kerja rele ini umumnya sekitar 0.01 sampai 0.1 detik.
Tabel 3.2 Persamaan waktu kerja rele arus lebih
Jenis Rele
IEC
ANSI/IEEE
Standard Inverse
t  TMS [0,14 /( I 0,02  1)]
t  TMS [0, 228  0,103 /( I 0,02  1)]
Very Inverse
t  TMS [13,5 /( I  1)]
t  TMS [0,982  39, 22 /( I 2  1)]
Extremely Inverse
t  TMS [80 /( I 2  1)]
t  TMS [0, 243  56, 4 /( I 2  1)]
Laporan Tugas Akhir
18
Angki Putra K /13203176
Proteksi Jaringan Distribusi
t  waktu kerja rele
dengan
TMS = pengaturan waktu kerja rele
I  rasio arus gangguan dengan arus pick-up
Bila karakteristik t-i dari keenam jenis rele tersebut diplot pada satu
gambar maka akan didapat gambar seperti Gambar. 3.1.
Gambar 3.1. Kurva karakteristik waktu arus rele arus lebih
b Rele gangguan tanah
Rele ini digunakan untuk mendeteksi arus gangguan satu fasa ke tanah yang
terjadi pada sisi hilir dari gardu induk. Besar nilai arus gangguan tanah tergantung
pada cara pentanahan titik netral dan hubungan trafo yang dipakai. Pengaturan
rele gangguan tanah tidak bergantung pada arus beban maksimum sistem. Faktorfaktor yang menjadi pembatas penentuan pengaturan rele gangguan tanah adalah
ketidakseimbangan beban, arus kapasitif pada sistem, dan ketelitian trafo arus
terhadap burden (daya semu dalam VA) yang terhubung pada sekundernya.
c Rele penutup balik
Rele ini digunakan untuk memulihkan sistem dari gangguan-gangguan yang
bersifat sementara. Rele ini bekerja dengan cara menutup kembali pemutus daya
yang dibuka oleh rele arus lebih atau rele gangguan tanah. Secara umum, prinsip
kerja rele ini hampir sama dengan peralatan pemutus balik otomatis.
Laporan Tugas Akhir
19
Angki Putra K /13203176
Proteksi Jaringan Distribusi
3.3.3. Pemutus balik otomatis (PBO)
PBO adalah sebuah alat berwadah-sendiri, berisi sarana yang diperlukan
untuk mengindera arus lebih, mengatur waktu, memutus arus lebih, dan menutup
balik secara otomatis [4]. Seperti yang telah diuraikan sebelumnya, gangguan
hubung singkat pada sistem tenaga listrik pada umumnya adalah gangguan
temporer, yaitu gangguan yang akan hilang ketika sumber arus gangguan
dihentikan dan saluran ditutup kembali. Dengan demikian, ketika terjadi
gangguan, PBO akan membuka. Hal ini menyebabkan terhentinya aliran arus
gangguan. Beberapa saat kemudian PBO akan menutup. Bila gangguan yang
terjadi adalah gangguan temporer, maka gangguan akan hilang dan sistem dapat
bekerja seperti semula. Namun bila gangguan yang terjadi adalah gangguan
permanen, maka gangguan tetap terjadi. Akibatnya PBO akan membuka kembali.
PBO dapat menutup kembali namun hal ini bergantung pengaturan yang
dilakukan terhadap PBO.
Proses urutan kerja PBO dari mulai saat terjadi gangguan, PBO terbuka,
PBO tertutup, sampai suplai arus kembali dapat dilihat pada gambar 3.2.
Gambar 3.2 Diagram waktu untuk kerja PBO
Berdasarkan cara kerjanya, PBO dapat dibagi menjadi penutup balik sekali
(single shot recloser) dan penutup balik beberapa kali (multishot recloser).
Laporan Tugas Akhir
20
Angki Putra K /13203176
Proteksi Jaringan Distribusi
a. Penutup balik sekali
Penutup balik jenis ini memberi perintah penutupan hanya sekali setelah
terjadinya gangguan. Apabila PBO masih mendeteksi gangguan, maka sistem
proteksi akan menganggap gangguan yang terjadi adalah gangguan yang bersifat
permanen. PBO kemudian akan membuka dan mengunci.
Penutup balik jenis ini biasanya digunakan pada sistem transmisi tegangan
tinggi atau tegangan ekstra tinggi.
b. Penutup balik beberapa kali
Penutup balik jenis ini dapat memberi perintah penutupan beberapa kali.
Jika setelah penutupan, PBO masih mendeteksi gangguan, PBO akan terbuka
kembali dan kemudian PBO menutup lagi dan seterusnya. Hal ini dapat berulang
dua, tiga, atau empat kali, bergantung dari pengaturan rele PBO itu sendiri.
Penutup balik jenis ini biasanya dipakai pada sistem tegangan menengah.
Berdasarkan fasa kerjanya, PBO dibagi menjadi penutup balik satu fasa,
penutup balik tiga fasa, dan penutup balik kombinasi satu fasa dan tiga fasa.
a. Penutup balik satu fasa
Bila terjadi gangguan satu fasa, PBO pada fasa yang terganggu akan
terbuka. PBO tersebut kemudian akan menutup. Jika PBO masih mendeteksi
terjadi gangguan, PBO pada tiap fasa akan terbuka dan terkunci.
Bila terjadi gangguan dua atau tiga fasa, PBO pada tiap fasa akan terbuka
dan langsung terkunci, tanpa memberi kesempatan PBO untuk menutup.
b. Rele tiga fasa
Bila terjadi gangguan satu fasa, dua fasa, atau tiga fasa, PBO di tiap fasa
akan terbuka. Kemudian PBO di tiap fasa akan tertutup kembali. Apabila
gangguan masih terdeteksi, PBO akan terbuka kembali dan terkunci.
c. Rele kombinasi satu fasa dan tiga fasa
Rele ini berfungsi sebagai penutup balik satu fasa bila gangguan yang
terjadi adalah gangguan satu fasa dan berfungsi sebagai penutup balik tiga fasa
apabila gangguan yang terjadi adalah gangguan tiga fasa.
Laporan Tugas Akhir
21
Angki Putra K /13203176
Proteksi Jaringan Distribusi
Berdasarkan waktu matinya (waktu kerja penutup balik umumnya dianggap
sama dengan waktu mati), PBO dapat dibagi menjadi PBO cepat dan PBO lambat.
a. Penutup balik cepat
Penutup balik cepat adalah PBO dengan waktu mati kurang dari satu detik.
Penutup balik cepat ini umumnya digunakan pada SUTT dan SUTM pada
penutupan pertama kali atau sampai penutupan kedua.
b. Penutup balik lambat
Penutup balik lambat adalah PBO dengan waktu mati lebih dari satu detik,
dalam hal ini bisa mencapai lima belas detik. Penutup balik lambat ini digunakan
terutama pada SUTM.
Berdasarkan waktu kerja rele pengamannya, rele PBO dibagi menjadi rele
PBO dengan waktu kerja rele pengaman cepat dan waktu kerja rele pengaman
lambat. Pembagian ini berdasarkan cepat dan/atau lambatnya waktu kerja rele
pengaman mulai saat merasakan gangguan sampai PBO terbuka. Waktu kerja ini
ditentukan oleh waktu kerja atau karakteristik waktu-arus seperti Gambar 3.3
Gambar 3.3 Karakteristik waktu arus kerja PBO
Laporan Tugas Akhir
22
Angki Putra K /13203176
Proteksi Jaringan Distribusi
Karakteristik A pada Gambar 3.3 menunjukkan penutup balik dengan waktu
kerja cepat sedangkan karakteristik B dan C menunjukkan penutup balik dengan
waktu kerja lambat. Pada penutup balik ini waktu kerja cepat dan lambat dapat
dipilih secara kombinasi, misalnya dua kali dengan waktu kerja cepat dan dua kali
dengan waktu kerja lambat seperti Gambar 3.4.
Gambar 3.4 Pengaturan kerja PBO 2A 2C
3.3.4. Pelebur
Pelebur adalah suatu alat pemutus yang dengan meleburnya bagian dari
komponennya yang telah dirancang khusus dan disesuaikan ukurannya untuk itu,
membuka rangkaian dimana pelebur tersebut terpasang dan memutuskan arus bila
arus tersebut melebihi suatu nilai tertentu dalam waktu yang cukup [5].
Pelebur adalah peralatan satu fasa yang menggabungkan fungsi mendeteksi
dan memutus arus. Pelebur hanya bekerja berdasarkan kombinasi magnitudo dan
durasi dari arus yang mengalir melalui pelebur itu [7]. Pelebur yang akan melebur
ketika terjadi arus gangguan adalah pelebur pada fasa dimana arus gangguan itu
mengalir.
Jenis pelebur berdasarkan proses kerjanya adalah sebagai berikut:
a. Pelebur jenis pembatasan arus (current limiting fuse)
Pelebur yang selama dan oleh kerjanya dalam selang arus tertentu
membatasi arus yang lewat ke suatu nilai yang cukup rendah dari nilai puncak
arus perkiraannya.
Laporan Tugas Akhir
23
Angki Putra K /13203176
Proteksi Jaringan Distribusi
Pelebur jenis ini memiliki lapisan pasir yang mengelilingi fuse link sehingga
ketika fuse link tersebut melebur, panas dan busur apinya dirdam oleh lapisan
pasir tersebut.
b. Pelebur jenis letupan (expulsion fuse)
Pelebur dimana busur listrik yang terjadi waktu pemutusan dipadamkan oleh
semprotan gas yang timbul karena panas busur listrik itu sendiri.
Kerja pelebur ini ditandai dengan suara yang keras, emisi gas, dan pecahan
yang dapat membahayakan manusia yang bekerja di sekitar pelebur tersebut.
Dengan pertimbangan keamanan dan keselamatan, untuk SUTM dan
pengaman sisi primer trafo distribusi pasangan luar, pelebur yang digunakan
adalah jenis letupan, sedangkan untuk pengaman pasangan dalam, pelebur yang
digunakan adalah jenis pembatasan arus.
Pelebur jenis letupan dibagi menjadi tiga tipe, yaitu tipe H (tahan surja
kilat), tipe T (lambat), dan tipe K (cepat). Tipe H digunakan untuk proteksi
terhadap petir. Tipe T dan tipe K dibedakan atas rasio kecepatan kerja pelebur.
Rasio kecepatan kerja pelebur adalah besaran yang menyatakan perbandingan
besar arus leleh minimum pada saat t = 0,1 detik terhadap arus leleh minimum
pada saat t = 300 detik. Namun untuk pelebur dengan arus pengenal lebih besar
dari 100 A, maka rasio kecepatan kerja pelebur adalah perbandingan besar arus
leleh minimum pada saat t = 0,1 detik terhadap arus leleh minimum pada saat t =
600 detik. Pelebur tipe K memiliki nilai rasio kecepatan antara 6 sampai 8,1 dan
pelebur tipe T memiliki nilai rasio kecepatan antara 10 sampai 13.
Gambar 3.5 menunjukkan kurva karakteristik pelebur tipe T untuk beberapa
nilai arus pengenal. Arus pengenal adalah besarnya arus yang ditujukan bagi anak
pelebur, yang bagi anak pelebur yang baru dan bersih dapat menghantarkannya
secara kontinu tanpa melampaui kenaikan suhu yang telah ditentukan bila
dipasang pada rumah pelebur sesuai dengan ukuran dan panjang tertentu, pada
suhu udara sekeliling yang tidak melebihi 40 oC.
Laporan Tugas Akhir
24
Angki Putra K /13203176
Proteksi Jaringan Distribusi
Gambar 3.5 Kurva Karakteristik waktu arus pelebur kelas T
3.3.5. Sakelar Seksi Otomatis (SSO)
SSO adalah sebuah peralatan pemutus yang secara otomatis membebaskan
seksi-seksi yang terganggu dari suatu sistem distribusi, tapi tidak memutus arus
gangguan, karena biasanya dipakai dalam hubungannya dengan penutup balik
otomatis (PBO) [4].
SSO akan bekerja (membuka saluran) dalam selang waktu tertentu setelah
PBO mendeteksi ada gangguan dan membuka saluran. Pembukaan SSO dapat
merupakan fungsi waktu pembukaan PBO (pengaturan waktu) dan dapat juga
merupakan fungsi jumlah pembukaan PBO.
Laporan Tugas Akhir
25
Angki Putra K /13203176
Proteksi Jaringan Distribusi
SSO dengan pengaturan waktu harus mampu masuk sistem dalam keadaan
masih ada gangguan pada jaringan karena ada kalanya SSO harus menutup ketika
gangguan belum hilang. SSO jenis ini dilengkapi rele waktu dengan pengaturan
waktu sebagai berikut:
t1 = selang waktu pembukaan PBO dan pembukaan SSO
t2 = selang waktu penutupan PBO dan penutupan SSO
t3 = selang-waktu-bertegangan minimal agar SSO tidak terkunci.
SSO dengan fungsi jumlah pembukaan PBO dilengkapi dengan penghitung
dimana SSO akan membuka setelah PBO membuka untuk kali tertentu.
Laporan Tugas Akhir
26
Angki Putra K /13203176