Dokumen tersebut membahas tentang proteksi sistem tenaga listrik, meliputi prinsip dasar proteksi, komponen proteksi, dan persyaratan sistem proteksi. Dibahas pula proses pembangkitan, transmisi, dan distribusi tenaga listrik beserta komponen dan tegangannya.

1. PROTEKSI
TENAGA
LISTRIK
Fakultas : FTI
Program Studi : TEKNIK ELEKTRO
Disusun oleh : Bilal Rivaldy, ST., MT

2. ABSTRAK
Mata kuliah ini membahas seputar sistem
proteksi tenaga listrik. Bagian mata kuliah
ini memperkenalkan teori serta prinsip
dasar proteksi, persyaratan sistem proteksi
dan komponen sistem proteksi
Tujuan
Setelah mempelajari materi pada modul ini,
mahasiswa diharapkan dapat:
• Mengetahui prinsip dasar proteksi
• Mengetahui komponen proteksi
• Mengklasifikasi persyaratan sistem
proteksi

3. Sistem transmisi merupakan media
yang digunakan untuk menghantarkan
energi listrik dari pusat tenaga listrik hingga
ke sistem distribusi. Pada sistem transmisi,
tegangan dari pusat tenaga listrik dinaikkan
menjadi tegangan tinggi 150 KV dan
tegangan ekstra tinggi 500 KV. Pengertian
proteksi transmisi tenaga listrik adalah
proteksi yang dipasang pada
peralatanperalatan listrik yang dipasang
pada peralatanperalatan listrik pada suatu
transmisi tenaga listrik sehingga proses
penyaluran tenaga listrik dari tempat
pembangkit tenaga listrik (power plant)
hingga saluran distribusi listrik (substation
distribution) dapat disalurkan sampai pada
consumer penggunaan listrik dengan aman.
Keandalan dan kemampuan suatu
sistem tenaga listrik dalam melayani
konsumen sangat tergantung pada sistem
proteksi yang digunakan. Oleh sebab itu
dalam perancangan suatu sistem tenaga
listrik, perlu dipertimbangkan
kondisikondisi gangguan yang mungkin
terjadi pada sistem, melalui analisa
gangguan. Dari hasil analisa gangguan,
dapat ditentukan sistem proteksi yang akan
digunakan, seperti: spesifikasi switchgear,
rating circuit breaker (CB) serta penetapan
besaran-besaran yang menentukan
bekerjanya suatu relay (setting relay) untuk
keperluan proteksi. Berikut adalah
beberapa manfaat sistem proteksi pada
sistem ketenaga listrikan:
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 yang
mengalami 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
Pembangkit Tenaga Listrik
Proses pembangkitan tenaga listrik jika
ditinjau dari bahan bakarnya dapat dibagi
menjadi dua, yaitu pembangkit tenaga
listrik terbarukan dan pembangkit tenaga
listrik tidak terbarukan. Jenis pembangkit
listrik terbarukan di antaranya: 1.
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 2.
Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) 3.

4. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) 4.
Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
(PLTP) 5. Pembangkit Listrik Tenaga Gas
(PLTG) 6. Pembangkit Listrik Tenaga Gas
dan Uap (PLTGU) Sedangkan pembangkit
listrik tidak terbarukan adalah: 1.
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) 2.
Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD)
3. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir
(PLTN).
Pada pembangkit tenaga listrik
terdapat beberapa instalasi untuk
menunjang proses pembangkitan energi
listrik di antaranya: 1. Instalasi energi
primer, adalah instalasi yang digunakan
sebagai suplai bahan bakar atau sumber
energi pertama seperti instalasi bahan bakar
dan instalasi air. 2. Instalasi penggerak
generator, adalah instalasi yang berfungsi
untuk mengubah energi primer menjadi
energi mekanik untuk di transfer kepada
generator. Penggerak generator dapat
berupa turbin dan mesin diesel atau pun
bensin. 3. Instalasi pendingin, di dalam
proses pembangkitan dapat dipastikan
komponenkomponen yang bergerak akan
menghasilkan panas. Untuk membuang
panas yang dihasilkan oleh komponen
pembangkit maka diperlukan saluran
pendingin yang berfungsi untuk
mendinginkan komponen-komponen di
dalam pembangkit tenaga listrik. 4.
Instalasi listrik, secara garis besar instalasi
listrik dapat dibagi menjadi tiga yaitu: a.
Instalasi listrik searah, instalasi ini
digunakan sebagai instalasi sistem kontrol
dari pembangkit tenaga listrik. b. Instalasi
listrik tegangan rendah, instalasi ini
merupakan instalasi yang digunakan untuk
penerangan maupun instalasi tenaga yang
ada di dalam bangunan pembangkit tenaga
listrik. c. Instalasi tegangan menengah,
tegangan menengah dihasilkan oleh
generator. Umumnya tegangan generator
adalah 9 kV hingga 11 kV. d. Instalasi
tegangan tinggi, instalasi ini merupakan
instalasi terakhir yang menghubungkan
tegangan yang dihasilkan oleh pembangkit
kepada jaringan transmisi PT. PLN Persero.
Tegangan tinggi dihasilkan oleh
transformator step-up yang mengubah
tegangan rendah menjadi tegangan tinggi
(20 atau 150 kV
Transmisi Tenaga Listrik
Sistem transmisi listrik merupakan
sistem yang berfungsi untuk mengalirkan
listrik dari pembangkit ke gardu listrik
utama (main substation). Umumnya,
pembangkit listrik dan substation terpisah
dengan jarak yang cukup jauh, berkisar
antara 300 km hingga 3000 km. Akibatnya,
panjangnya jarak tersebut dapat berdampak
pada besarnya rugi-rugi listrik, salah
satunya adalah disipasi panas. Salah satu

5. cara untuk meminimalisir besarnya rugi-
rugi listrik saat proses penyaluran adalah
dengan memperbesar tegangan listrik. Pada
sistem transmisi listrik, tegangan listrik
mencapai 550 kV.
Listrik yang dihasilkan oleh
generator biasanya memiliki tegangan
sebesar 15 kV hingga 25 kV. Tegangan ini
terbilang rendah untuk dapat
ditransmisikan dalam jarak yang sangat
jauh. Dua parameter yang menentukan daya
listrik adalah tegangan dan arus seperti
pada persamaan: Daya = Tegangan x Arus.
Dengan demikian, dengan nilai daya
tertentu, apabila tegangan rendah, maka
arus listrik tinggi. Tingginya arus listrik
akan berdampak pada besarnya kerugian
listrik saat melalui sistem transmisi, karena
kuadrat arus proporsional dengan energi
yang terdisipasi dalam bentuk panas.
Dengan demikian, listrik yang keluar dari
generator akan ditingkatkan tegangannya
dengan menggunakan transformator.
Ketika tegangan listrik sudah cukup tinggi,
kemudian listrik ditransmisikan melalui
overhead lines atau yang dikenal dengan
sebutan SUTET (Saluran Udara Tegangan
Ekstra Tinggi) seperti yang ditunjukan pada
gambar berikut.
Distribusi Tenaga Listrik
Fungsi sistem distribusi listrik
adalah untuk menyalurkan listrik ke
konsumen akhir. Pada sistem distribusi
listrik, media transportasi listrik bisa juga
melalui overhead lines, dengan ukuran
kabel yang tidak sebesar pada sistem
transmisi listrik, dan melalui underground
cable. Listrik bertegangan 12 kV mengalir
melalui kabel sampai ke gardu listrik untuk
menjalani proses penurunan tegangan
menjadi 120 V atau 230 V yang siap
digunakan oleh konsumen. Dengan
demikian, sistem kelistrikan pada
prinsipnya terdiri dari tiga proses utama
dari hulu ke hilir, yaitu proses
pembangkitan listrik (power generation),
proses transmisi listrik (power
transmission) dan proses distribusi listrik
(power distribution).
Dalam kontaks pembahasan ini,
yang dimaksud transmisi (penyaluran)
adalah Penyaluran energi listrik sehingga
mempunyai listrik, maksud proses dan cara

6. menyalurkan energi listrik dari satu tempat
ke tempat lainnya, misalnya:
1. Dari pembangkit listrik ke gardu
induk.
2. Dari satu gardu induk ke gardu
induk lainnya.
3. Dari gardu induk ke jaring tegangan
menengah dan gardu distribusi.
Tegangan Transmisi
• Tegangan generator dinaikkan ke tingkat
yang dipakai untuk transmisi yaitu antara
11 KV dan 765 KV.
• Tegangan extra-tinggi (Extra High
Voltage – EHV): 345 KV dan 765 KV.
• Tegangan tinggi standar (High Voltage-
HV Standard): 115 KV, 138 KV, dan 230
KV
• Untuk sistem distribusi, tegangan
menengah yaitu antara 2,4 KV dan 69 KV.
Umumnya antara 120V dan 69 KV dan
untuk tegangan rendah yaitu antara 120V
sampai 600V.
Overhead lines pada sistem
transmisi terdiri dari tiga komponen utama
yaitu konduktor, insulator dan tower.
Konduktor merupakan suatu kabel yang
memiliki peran sebagai media penyaluran
listrik. Material yang digunakan untuk
konduktor biasanya merupakan paduan
aluminium yang memiliki konduktifitas
listrik yang tinggi. Konduktor ini kemudian
dibalut oleh insulator listrik dan termal
untuk mengurangi listrik yang terbuang ke
lingkungan dalam bentuk rugi-rugi listrik
seperti panas, dan juga untuk
meminimalisir bahaya pada lingkungan
sekitar.
Syarat Sistem Proteksi
Ada beberapa persyaratan yang perlu
diperhatikan dalam suatu perencanaan sistem
proteksi, yaitu sebagai berikut.
1. Realibilitas (keandalan) Sifat ini berarti,
sistem proteksi memiliki kemampuan
beroperasi sesuai kebutuhan atau tidak gagal
beroperasi jika terjadi gangguan dan tetap
dalam kondisi tidak beroperasi ketika tidak ada
gangguan yang terkait dengan sistem yang
diproteksi (tidak salah kerja)
2. Selektivitas Selektivitas suatu sistem proteksi
dapat dilihat dari kesanggupan sistem dalam
mengisolir bagian yang mengalami gangguan
saja.
3. Diskriminasi Sifat sistem proteksi yang
mampu membedakan kondisi operasi ketika
kondisi gangguan pada daerah proteksinya dan
tidak beroperasi ketika pembebaban
maksimum dan gangguan diluar daerahnya.
4. Stabilitas Sifat yang tetap inoperatif apabila
gangguan-gangguan terjadi di luar zona yang
melindungi (gangguan luar).
5. Kecepatan Operasi Sifat ini berarti,
menghindari kondisi dimana, semakin lama
gangguan terjadi, semakin besar kemungkinan

7. kerusakan pada peralatan. Sehingga hal
tersebut harus ditanggulangi, sehingga relai
harus beroperasi secepat mungkin, dan waktu
dari penghilangan gangguan (fault clearance
time) dapat dicapai, kamudian kerusakan
akibat gangguan yang terjadi dapat dihindari,
serta risiko keselamatan dapat berkurang dan
tidak berdampak kepada kestabilan sistem.
6. Sensitivitas (kepekaan) Sensitivitas adalah
besarnya arus gangguan agar alat bekerja.
Harga ini dapat dinyatakan dengan besarnya
arus dalam jaringan aktual (arus primer) atau
sebagai prosentase dari arus sekunder (trafo
arus).
7. Pertimbangan ekonomis Pertimbangan
ekonomi harus diperhitungkan, dalam sistem
distribusi listrik aspek ekonomis hampir
mengatasi aspek teknis, oleh karena jumlah
feeder, trafo dan sebagainya yang begitu
banyak, asal saja persyaratan keamanan yang
pokok dipenuhi. Dalam suatu sistem transmisi
justru aspek teknis yang penting. Proteksi
relatif mahal, namun demikian pula sistem
atau peralatan yang dilindungi dan jaminan
terhadap kelangsungan. peralatan sistem
adalah vital. Biasanya digunakan dua sistem
proteksi yang terpisah, yaitu proteksi utama
(primer) dan proteksi pendukung (back up).
Komponen Sistem Proteksi
Secara umum, komponen-komponen sistem
proteksi terdiri dari sebagai berikut:
1. Circuit Breaker (Sakelar Pemutus, PMT),
2. Relay,
3. Trafo arus (Current Transformer),
4. Trafo tegangan (Potential Transformer),
5. Catu daya.