Tugas akhir mata kuliah Operasi Sistem Tenaga Listrik membahas pengamanan sistem tenaga listrik khususnya pada bab 6. Terdapat penjelasan fungsi alat pengaman dan konstruksi relay elektro mekanik dan solid state untuk melindungi peralatan dari gangguan dalam sistem distribusi tenaga listrik.

1. TUGAS FINAL
OPERASI SISTEM TENAGA LISTRIK
(BAB 6 PENGAMANAN SISTEM TENAGA LISTRIK)
D
S
U
S
U
N
OLEH
NAMA : NISWAN 10582129313
MUH. ISMAIL SAPUTRA 10582126813
ADRIANSYA 10582124813
HERWIN BAKTI 10582124213
KELAS : V LISTRIK B
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

2. UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR
2016
BAB VI
PENGAMANAN SISTEM TENAGA LISTRIK
V1.1 FUNGSI ALAT PENGAMAN
Seperti telah diuraikan dalam bab v dalam sistem tenaga listrik banyak sekali terjadi ganguan yang
sesungguhnya merupakan pristiwa hubungan singkat yang dapat merusak peralatan.
Untuk melindungi peralatan terhadap gangguan yang terjadi dalam sistem di perlukan alat-alat
pengamanan yang kebanyakan berupa relay mempunyai 2 fungsi yaitu,
a. Melindungi peralatan terhadap gangguan yang terjadi dalam sistem, jangan sampai mengalami
kerusakan.
b. Melokalisir akibat ganguan,jangan smapai meluas dalam sistem
Untuk memenuhi fungsi tersebut dalam butir a alat pengaman harus bekerja cepat agar pengaruh ganguan
merupakan hubung singkat dapat segera di hilangkan sehingga pemanasan yang berlebihan yang timbul
sebagai akibat arus hubungan singkat dapat segera di hentikan.
Untuk memenuhi fungsinya tersebut dalam butir b alat pengaman dalam sistem harus dapat di kordinir
satu sma lain,sehingga hanya alat-alat pengaman yang terdekat dengan tempat gangguan saja yang
bekerja.secara teknis di katakn bahwa alat-alat pengaman harus bersifat selektif.
Di tinjau dari letaknya dalam sistem ada 4 kategori pengaman yaitu:
a. Pengaman generator
b. Pengamanan transformator dalam gardu induk
c. Pengamanan transformator dalam gardu induk
d. Pengaman sistem distribusi
Dalam sistem PLN saat ini sebagian besar masih banyak di pakai relay-relay elektro mekanik walaupun
juga telah di mulai pemakaian relay elektronik. Relay elektronik kerjanya lebih cepat dari pada relay
elektro mekanik sehingga di tinjau dari segi pengamanan peralatan adalah lebih baik.
VI.2 KONSTRUKSI RELAY ELEKTRO MEKANIK
Relay elektro mekanok terdiri dari rangkaian listrik yang menggerakkan suatu mekanisme yang pada
akhirnya harus men-trip PMT dengan jalan menutup kontak pemberi arus trip coil(kumparan) trip dari
PMT.

3. Gambar no.VI.1 menunjukkan prinsip kerja elektro mekanik untuk pengaman arus lebih.
Gambar No.VI.1 prinsip kerja relay elektro mekanik
A = Kumparan imbas
T.A = Tranformator arus
B. = elektromagnetik untuk menutup kontak C
C = Kontak penutup rangakaian kumparan imbas
D = Pal penutup kontak yang terletak pada keeping imbas
E = Kontak-kontak yang di tutup oleh pal D
TC = trip coil yang menjatuhkan PMT
IT = Instantenus trip.
Apabila arus beban melabihi nilai tertentu maka kontak C menutup dan aerus akan mengalir melalui
elektro magnit A yang selanjutnya akan memutar keeping imbas. Berputarnya keeping imbas akan
membawa pal D yang akhirnya akan menutup kontak E dan menyebabkan trip coil TC bekerja PMT.
Dari uraian di atas tampakl bahwa besarnya waktu, yang menetukan mulainya relay bekerja di tentukan
karena pada relay ini kebesaran yang bekerja adalah arus yang sebanding dengan arus beban maka relay
ini adalah relay arus lebay.
Apabila di susun rangakaian listrik sedekian hingga arus yang mengerjakan relay adalah sebanding
dengan tegangan maka di dapat relay tegangan lebih.pada dasarnya semua relay elektromagnetik prinsip

4. kerjanya adalah seperti tersebut diatas selanjutnya tergantung kepada rangakaian listrik yang di
susun,relay akan bekerja atas dasar arus lebih,tegangan lebih,daya balik,selisih arus atau impedansi.
VI.3 KONSTRUKSI RELAY SOLID STATE (STATIC RELAY)
Relay solid state mempunyai konstruksi yang lebih ringkas (dalam bahasa inggris di sebut:more
compact)dan juga praktis tidak memerlukan banyak pemeliharaan jika di bandingkan dengan relay elektro
mekanis.
Relay solid state atau relay static terdiri dari rangkaian elektronik yang statis.pada dasarnya relay ini
terdiri dari transistor yang penmyalaan di atur oleh tegangan grid dasarnya relay ini terdiri dari transistor
yang penyalaan di atur oleh tegangan grid dari transistor yang bersangkutan.Sedangkan tegangan grid ini
di control oleh sesuatu rangkaian yang menerima input dari kebesaran yang di lindungi (protected valve).
Gambar VI.2 A (a) block dari relay arus lebih solid state
Gambar VI.2a dan Gambar VI.2b menunjukkan rangkaian dasar dari relay solid solid state untuk
pengamanan arus lebih dengan waktu tertentu.
Gambar VI.2 (b) rangakaian dari level detector
Dalam relay ini arus bolak balik yang di amati di searahkan menjadi tegangan searah yang sebanding dan
kemudian di bandingkan terhadap tegangan searah yang tetap besarnya yang berfungsi sebagai tegangan
referensi hal ini berlangsung dalam level detector pada gambar VI.2a
Apabila tegangan yang di bandingkan ini melampaui tegangan referensi maka sebuah timer mulai berjeda
dan setelah waktu yang di ingankan tercapai maka level detector 2 mulai berjeda dan setelah waktu yang
di inginkan tercapai.
Penyetelan arus relay ini dapat di lakukan dengan mengubah kedudukan tap dari transformator arus yang
memberi input kepada relay ini.

5. VI.4 PENGAMANAN GENERATOR
Bagian hulu sistem tenaga listrik adalah generator yang terdapat di pusat listrik dan di gerakkan oleh
mesin penggerak mula (dalam bahasa inggris di sebut prime inover).Mesin penggerak dalam pusat listrik
berkaitan erat dengan instalasi mekanis dan instalasi listrik dari pusat listrik.
Gerakan sebagai sumber energi listrik dalam sistem perlu di amankan jangan sampai mengalami
kerusakan generator akan sangat menggangu jalannya operasi sitem tenaga listrik.
Oleh karena itu generator sedapat mungkin harus dilindungi terhadap semua gangguan yang dapat
merusak generator.
Tetapi di lain pihak dari segi selektifitas pengamanan sistem di harapkan agar PMI generator tidak
mudah trip terhapadap gangguan dalam sistem karena lepasnya generator dari sistem akan mempersulit
jalannya operasi sistem tenaga listrik.
Gambar VI.3 bagan generator dengan mesin penggerak dan medan penguat
Selanjutnya akan di bahas setiap pengamanan.tersebut diatas secara lebih terperinci.
A. Pengamanan terhadap gangguan luar
Generator pada umumnya di hubungkan dengan rel terlebih dahulu sebelum di hubungkan dengan
saluran transmisi atau saluran distribusi yang menuju keluar pusat listrik.
Gambar VI.4 hubungan generator dalam sebuah pusat listrik
Hal ini di lukiskan secara skematis dalam gambar V1.4
Seperti telah di uraikan dalam bab VI penyebab gangguan yang utama dalam sistem adalah petir
dan yang sering di sambar petir adalah saluaran udara transmisi merupakan salah satu sumber

6. gangguan yang utama.saluran udara distribusikan juga merupakan sumber gangguan yang
utama.gangguan di luar generator yang belum di amankan adalah gangguan direl.berdasarkan
pemikiran pemikiran tersebut di atas maka pengaman generator terhadap gangguan di luar
generator terhadap gangguan luar generator yang utama adalah relay arus lebih.untuk gangguan
dib rel yang langsung berhubungan dengan generator merupakan pengaman utama tapi apabila
ada pengaman rel di fensial.maka relay arus lebih generator pengaman back up.
Kalau ada pengamanan rel maka relay arus lebih generator hanya menjadi pengaman utama untuk
gangguan yang terjadi antara transformator arus generator yang mengerjakan ralay dengan rel
yang berhubungan langsung dengan generator.
Relay arus lebih di pakai pada semua generator yang mempunyai daya terpasang tertentu.untuk
generator tegangan rendah relay.tegangan lebih tidak perlu di pakai karena praktis tidak lemah
timbul tegangan lebih yang lebih merusak generator.gangguan di luar generator dapat
menimbulkan arus negative yang selanjutnya arus ini dapat menimbulkan pemanasan yang
berlebihan pada generator.
Generator tegangan rendah yang langsung berhubungan dengan konsumen tegangan rendah yang
pada umumnya tidak di lengakapi dengan relay arus urytan negative tetapi dalam designnya harus
mampu menghadapi beban tidak seimbang yang menimbulkan arus urutan negative.
Pada generator besar yang melalui bebrapa transformator terlebih dahulu sebelum mencapai
beban tegangan rendah yang tidak simetris,arus urutan negative ini tidak sampai di generator
karena ketidakseimbangan ini terhapus oleh transformator tersebut di batas. Baru akan ada arus
urutan negative di generator apabila terjadi gangguan di dekat generator.
B. Pengamanan terhadap gangguan dalam generator
Gangguan dalam generator secara garis besar ada 5 (lima) macam yaitu,
a. Hubungan singkat anatara fasa
Gangguan ini yang terjadi apabila isolasi antar fasa jebol bisa terjadi dalam stator generator
maupun di luar stator generator yaitu anatara stator dan PMT generator misalnya pada kabel
penghubung stator generator dengan PMT generator.
Hal ini di perlukan untuk menghentikan sama sekali gaya gerak listrik yang di bangkitakan dalam
stator generator sehingga arus hubung singkat anatara dapat segera di hentikan.
Sesungguhnya relay diferensial tidak dapat menghindarkan terjadinya gangguan hubung singkat
antar fasa tetapi hanya dapat mendeteksi dan kemudian memberhentikan hubung singkat antar
fasa tetapi hanya dapat mendeteksi dan kemudian memberhentikan hubung singkat antar fasa
yang terjadi,untuk menghindarkan kerusakan yang lebih besar.
Tetapi di lain pihak untuk memasang relay diferensial di butuhkan instalasi tambahan khususnya
tiga transformator arus tambahan yang memerlukan biaya tambahan (lihat gambar VI.5)

7. Gambar VI.5 prinsip kerja relay diferensial(di gambarkan satu fasa saja)
Oleh karena itu kemungkinan terjadinya gangguan antar fasa pada generator adalah
kecil,kemunkinannya berkisar antara 1-5%,maka tidak perlu semua generator di lengkapi dengan
relay diferensial,hanya generator-generator yang daya terpasagnya melebihi batas tertentu.
b. Hubungan singkat fasa ke tanah
Ganguan ini tidak di lihatoleh relay diferensial khususnya jika titik netral generator tidak di
tanahkan.
Pada generator yang titik netralnya di tanahkan gangguan hubung tanah belum tentu dapat di
lihat oleh relay diferensial yaitu apabila gangguan terjadi di dekat titik netral sehingga selisih
I1.
Gambar VI.6 menunjukkan hubung penbgaman gangguan hubung tanah pada generator yang
titik netralnya tidak di tanahkan sehingga perlu di pasang transformator tegangan yang
bertugas mendeteksi kenaikan tegangan titik netral terhadap tanah yang selanjutnya akan
mengerjakan relay hubung tanah GF.
Untuk dapat membedakan ganguan hubung tanah yang terjadi di luar generator dengan yang
terjadi dalam rangakaian generator dapat di pakai penetapan waktu (time granding)atau
memekai transformator blok dengan hubungan Y sehingga ganguan hubung tanah di luar
generator tidak akan mempengaruhi rangkaian generator.generator yang memakai
transformator blok di tunjukkan oleh gambar VI.8
Apabila terjadi gangguan di luar generator misalnya pada feeder keluar maka akan timbul
arus urutan nol,tetapi di sisi generator arus urutan nol ini hanya berpuatar dalam lilitan dari
transformator blok sehingga tidak akan mengerjakan relay arus hubung tanah GF pada
gambar VI.7 untuk sistem yang titik netralnya dki tanahnya.

8. Generator
Gambar VI.8 generator dengan transformator blok
Untuk sistem yang titik natralnya tidak di tanahkan,ganguan hubung tanah di feeder keluar menimbulkan
pergeseran tegangan titik netral tetapi ini juga akan di blok sehingga relay gangguan hubung singkat tanah
GF pada gambar VI.6 juga akan bekerja.
c. Suhu tinggi
Masalah suhu yang terlalu tinggi,hal ini bisa terjadi pada sttor atau pada bantala generator.
Suhu stator terlalu tinnggi bisa di sebebkan karena pembebanan lebih pada generator yang
terlalu lama ventilasi yang kurang sempurna atau karena banyak debu /kotoran yang
menempel pada isolasi lilitan stator sehingga menghambat pelepasan panas lilitan stator atau
ada hubung singkat kecil yang tidak terdeteksi oleh relay-relay yang ada.
Suhu bantalan terlalu tinggi bisa di sebabkan karena penyetelan bantalan yang kurang baik
,minyak pelumas kotor atau tidak cocok spesifikasinya atau karena aliran minyak pelumas
yang kurang baik.
Aliran minyak peluamas yang kurang baik bisa di sebabkan tekananya yang kurang baik bisa
di sebabkan tekanannya yang kurang tinggi atau ada salurannya tersumbat.
Untuk mengamankan generator terhadap masalah suhu,di pakai relay suhu yang pada
terhadap masalah suhu,di pakai men trip PMT generator.
d. Penguatan hilang
Jika terjadi gangguan pada rangkaian arus penguat sehingga medan penguat generator
menjadi lemah atau hilang,maka generator bisa menjalani kondisi “out of step” atau lepas
dari singkronisasinya dengan sistem dan dapat menimbulkan ganguan dalam sistem
khususnya apabila hal ini menyangkut generator yang besar.
e. Hubung singkat dalam sirkit rotor
Apabila terjadi hubungan singkat dalam sirkit rotor maka generator akan mengalami loss of
field seperti di uraikan dalam butir 5B di atas dan juga sirkir rotor generator dapat
mengalami kerusakan yang di sebabkan arus hubung sirkit rotor.
Untuk mencegah kerusakan ini di pakai relay arus lebih atau sekering lebur dalam sirkit rotor.
C. Pengaman terhadap ganguan dalam mesin penggerak
Gangguan dalam mesin penggerak ada kalahnya memerlukan trip dari PMT generator, misalnya
apabila tekanan minyak terlalu rendah maka mesin penggerak perlu segera di hentikan maka
mesin penggerak perlu segera tekanan minyak peluaman yang terlalu rendah dapat menimbulkan
kerusakan bantalan. Untuk menghindarkan tetap berputarnya generator sebagai akibat daya yang
merubah generator menjadi motor,maka PMT generator perlu di trip.

9. Begitu pula apabila suhu air pendingin pada mesin diesel atau turbin penggerak generator
menjadi terlalu tinggi maka mesin diesel turbin uap harus segera di hentikan dan PMT generator
harus juga di trip.
Trip dari PMT generator karena tekanan minyak pelumas yang terlalu rendah atau karena suhu air
pendingin yang terlalu tinggi di lakukan oleh relay mekanik.
Oleh karenanya pada generatornya dengan daya terpasang di atas nilai tertentu yang di gerakkan
turbin uap, turbin gas atau turbin air di pakai relay daya balik.
VI.5 STANDARISASI PENGAMANAN
Dalam pasal VI.4 telah di sebut pengguna relay tertentu untuk generator yang mempunyai daya
terpasang di atas nilai tertentu.
Nilai tertentu ini tidak ada rumusnya tetapi merupakan kebijaksanaan yang strandarisasi dalam
perusahan listrik.
Untuk mengetahui nilai ini yang berlaku di PLN selain memperhatikan fungsi alat pengaman
seperti di uraikan dalam pasal VI.4 juga mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut:
A. Biaya inventasi untuk memasang instalasi pengaman/relay tertentu.
B. Kemungkinan terjadinya ganguan yang di amankan dengan relay tersebut dalam butir VI.5.A
C. Pengaruh dari kerusakan yang bisa timbul oleh ganguan tersebut dalam butir VI.5.B
khususnya pengaruhnya bagi operasi sitem tenaga listrik.
VI.6 PENGAMAN TRANSFORMATOR
Pengaman transformator terdiri dari:
A. Pengamanan terhadap gangguan di luar transformator
B. Pengamanan terhadap gangguan di dalam transformator
Karena tranformator di gardu induk pada umumnya berhubungan dengan rel dan rel langsung
berhubungkan dengan saluran transmisi sedangkan saluran transmisi sedangkan saluran transmisi
ke-banyakan adalah saluran udara jumlah ganguan di salurkan transmisi adalah lebih besar dari
pada generator.
Petir yang banyak menyambar saluran udara setelah menjalar di saluran udara kemudian menuju
transformator tetapi terlebih dahulu akan di “potong:” oleh lighting areste.
Gambar VI.9 GELOMBANG PETIR YANG DI POTONG OLEH LIGHTNING ARESTE

10. Walaupun gelombang petir ini telah di potong oleh lighting areste dan isolasi transformator telah
di perhitungkan terhadap gelombang petir yang terpotong,namun hal ini tetap menimbulkan
“strees”di dalam isolasi transformator.
Ganguan ini merupakan ganguan di dalam transformator yaitu apabila di sebabkan hubung
singkat di dalam lilitan transformator, walaupun hubung singkat ini sesungguhnya di sebebkan
ganguan luar”p[etir” yang menjalar dalam trnsformator .proses ini mungkin juga tidak bersifat
seketika artinya tidak seketika ada petir yang menyambar saluran udara lalu transformator yang
arresternya kurang baik langsung jebol isolasinya.hal ini tentu saja tergantung pada sampai
berapa jauh arrester bekerja”kuarang baik”.
untuk pengamanan transformator terhadap ganguan dalam tansformator seperti halnya pada
generator di pakai relay diferensial sedangkan ganguan hubung tanah di pakai restricted eart relay
seperti gambar VI.10
Gambar VI.10 rangakaian restricted eart relay
Dalam keadaan normal I A+IB =0 sehingga relay R tidak bekerja di samping itu pada transformator
tegangan tinggi umumnya ada relay BUCHOLZ yang bekerja atas dasar timbulnya gelembung-gelembung
gas dari minyak transformator seperti gambar VI.11
Gambar VI.11 prinsip kerja relay bucholz
Apabila timbul gelembung-gelembung gas maka pelampung akan turun dan menutup kontak air rasa mula-mula
untuk alarm kemudian untuk Trip Coil PMT Transformator.

11. Disamping itu ada pula relay yang bekerja atas dasar kenaikan tekanan gas yang tiba-tiba yang seperti halnya relay
Bucholz berfungsi mengamankan transformator terhadap gangguan didalam transformator.Relay Bucholz
dan juga relay kenaikan tekanan gas yang tiba-tiba bekerjanya relative lambat dibandingkan dengan relay
diferensial dan restricted earth fault relay,karena harus menunggu timbulnya gelembung-gelembung gas
terlebih dahulu.
Pada Load break Switch terdapat sekering lebur yang berfungsi melindungi transformator terhadap gangguan
hubung singkat sedangkan relay arus lebih primer bertugas mengamankan transformator mengamankan
transformator terhadap beban lebih.Pisau-pisau load break switch hanya mampu memutus arus lebih
sedangkan arus hubung singkat harus diputus oleh sekering lebur yang terpasang pada load break switch.
VI.7 PENGAMANAN SUTT
Sebagaimana telah di uraikan dalam bab VI. SUTT bagian dari sistem yang paling banyak menagalami ganguan
Hal ini menyebabkan masalah pengamanan SUTT merupakan masalah yang paling sulit dalam pengamanan sistem
tenaga listrik.ganguan pada SUTT lebih dari 90 bersifat temporer dan pada umumnya masalah koordinasi
pengamanan (selektif)merupakan persoalan yang menonjol dalam maslah pengamanan SUTT
Pada SUTT radial dalam sistem yang sederhana pengamanan dapat di lakukan dengan menggunakan relay arus lebih
saja tapi jika sistem berkembang lebih besar maka pengguanaan relay arus lebih sja akan menemui
kesulitan karena timbulnya akumulasi waktu seperti yang di tungjukka dalam gambar VI..12
Gambar VI.12 SUTT radial dengan relay arus lebih yang mempunyai penyeltelan waktu tp ,t2 seterusnya.
Untuk dapat menimbulkan selektifitas maka penyetelan waktu haruslah sedemikian hingga t1>t2>t3>t4>t5 dan
seterusnya.
Di dalam praktek t1-t2=t2>t3 dan seterusnya t,nilai t adalah kira-kira 0,5….apabila t>0,5detik maka proses
akumulasi waktu menjadi akan lebih besar walaupun selktivitas kerja relay makin terjamin
Dalam sistem yang besar maka arus ganguan (arud hubung singkat juga makin besar sehingga di inginkan relay
yang bekerja cepat.seperti terlihat pada gambar VII.12 generator beserta peralatan instalasinya harus tahan
harus tahan menghadapi arus hubung singkat yang terjadi jika ada gangguan pada rel dimana ia tersambung
selama waktunya t1.apabila pada SUTT kedua ujungnya terdapat sumber daya maka penggunaan relay arus
lebih tidak dapat menjamin selektifitas protection lagi,karena apabila terjadi ganguan SUTT daya yang
menuju titik ganguan datang dari dua arah sehingga dengan time granding nilai arus lebih sukar di capai
keadaan dimana hanya seksi yang tergangu saja yang PMTnya trip.
Gambar VI.13 SUTT dengan sumber daya pada kedua ujungnya

12. Kelemahan ini dapat di kurangi apabila di pakai power directional relay (relay daya terarah)yang berkerja apabila
ganguan terjadi di depan PMT. Penggunaan power directional relay ini dengan time granding dapat
mengurangi jumlah relay yang tidak perlu bekerja apabila terjadi pada slah satu seksi SUIT, namun belum
bisa menjamin bahwa PMT seksi yang tergangu yang bekerja. Penulis tidak melihat banyak keuntungan
dalam menggunakan directional power relay untuk pengaman SUTT.
VI.8 RELAY IMPEDANSI
Sehubungan dengan kelemahan 2 yang terjadi pada pengguanaan relay arus lebih maupun ddirectional power relay
untuk pengamanan SUT17 seperti telah di uraikan dalam pasal VI.7 maka pada sistem yang arus hubung
singkatnya sudah relative tinggi di pakai relay impedansi.Relay impedansi bekerjanya cepat dan selektifitas
di lakukan dengan mengukur impedansi SUTT yang di amankan sehingga tidak timbul masalah akumulasi
waktu. Pada waktu SUTT tergangu maka relay impedansi akan melihat turunnya impedansi dari SUTT dan
kemudian relay bekerja
Relay impedansi terdiri dari bagian okok sebagai berikut :
a. Elemen start (starting element)
b. Elemen pengukur (measuring element)
c. Elemen waktu (tmer)
a. Elemen start adalah seperti yang di tunjukkan oleh gambar VI.14
Apabila terjadi ganguan pada SUTT maka harus arus I bertambah besar dan kumparan arus KA akan
menghasilkan gaya tarik yang melawan pegas tarik sehingga akhirnya kontak relay elemen start akan
menutup kontaknya dan memberikan tegangan pada SUTT seringkali juga menyebabkan turunya
tegangan. V sehingga gaya btarik kumparan tegangan KT juga menurun dan hal ini akan ikut
mempercepat kerjnya relay elemen start untuk menutup kontaknya.maka di katakan bahwa elemen
start bekerja sebanding terhadap arus I dan bekerja berbanding terbalik terhadap tegangan V,atau
sebanding terhadap I/V=I/Z dan di katakana bahwa relay bersifat mho.
b. Elemen pengukur pada relay impedansi elektro magnetic adalah suatu keeping induksi yang di
gerakkan oleh dua kumparan tegangan yang masing-masing menghasilkan kopel yang berlawanan arah
pada keeping induksi. Hal ini di tunjukan oleh gambar VI.16 menunjukkan bagaimna tegangan E1 dan
E2 di ambil melalui transformator arus dan dummy impedance.
Gambar VI.17 menggambarkan diagram vector tegangan dan arus yang bekerja pada relay elemen
yang mengukur rangkaiannya di tunjukkan oleh gambar VI.15 dan gambar VI.16.

13. Gambar VI.15 kumparan yang mengerakkan keeping induksi pada elemen pengukur relay impedansi
buatan brown dan boveri (swiss). Kedua kumparan ini mempunyai kedudukan yang letaknya berbeda
90 satu sama lain.
Gambar VI.16 rangkaian listrik dari trafo tegangan,trafo arus dan dummy impedance M dalam elemen
pengukur dari relay impedansi buatan brown dan boveri beserta di agaram vector tegangan danj arus
dalam SUTT.
Jika tegangan fasa ke titik netral N atau tegangan fasa SUTT adalah VR VS dan VT maka tegangan
jepit dari SUTT:
VRS = VR-VS
VST=VS –VT
VTR=VT-VR
Arus fasa dalam SUTT adalah IS IR dan IT,impedansi dari dummy impedance adalah ZM sedangkan arus
yang melalui dummy impedance adalah IM maka selanjutnya bdi dapat diagram vector seperti terlihat pada
gambar VI.17a dan VI.17.b dengan pengertian bahwa IM=IR-IT dalam besaran sirkit relay.
Gambar VI.19 karekteriktik trip dari elemen pengukur terhadap gangguan simetris 3 fasa
Apabila impedansi dari SUTT yang di amati relay z ada di dalam lingkarang karakteristik relay seperti
terlihat pada gambar VI.19 maka kopel resultan t terhadap keeping induksi (relay)elemen pengukur akan
menggerakkan kep[ing induksi kea rah trip dari PMT SUTT. Apabila ada di luar lingkaran akan
membiarkan trip sikit PMT SUTT tetap terbuka.

14. Dengan mempertimbangkan adanya kesalahan2 (error) ;pengukuran pada transformator tegangan dan
transformator arus serta juga adanya kesalahan pada penyetelan relay maka umumnya penyetelan zona
protection tidaklah di buat sma dengan impedansi seksi SUTT yang di lindungi relay melainkan berselisih
kira2 155% .
Gambar vi.20 relay impedansi dengan tiga zona protection p[ada SUTT
Apabila selisih ini njegatif maka di katakan under reach dan apabila positif dikatakan penyetelannya over
reach .
gambar VI.21 (a) seksi-seksi SUTT yang di amankan relay impedansi (b) penyetelan waktu untuk setiap
zona protection dalam uraian mengenai elemen pengukur hanya di bahas dalam uraian mengenai elemen
pengukur hanya di bahas ganguan tiga fasa yang simetris. Jika pembaca ingain mengetahui bagaiman
pekerjnya relay impedansi khususnya elemen pengukurnya terhadap macam-macam ganguan yang lain
penulis mempersilahakan membaca buku-buku yang khusus membahasa sistemprotection.

15. S= elemen start ZI Z2 Z3 ,masing-masing adalah elelmen pengukur untuk zona 1,zona 2,zona 3
T= elemen pengatur waktu
Gamabar VI.22 bagan hubungan antara elemen2 dalam relay impedansi
Gambar VI.22 mengambarkan hubungan antara elemen2 dalam relay impedansi.apabila terjadi ganguan
pada SUTT maka mula2 elemen start bekerja.elemen start memerintahkan elemen pengatur waktu T yang
umumnya berhubungan langsung dengan elemen pengukur zona 1 Z1 sehingga apabila ganguan terjadi
Dalam zona 1 maka relay akan bekerja seketika tanpa time delay (penundaan waktu).
Apabila tidak ada ganmugan dalam zona 1 maka setelah mencapai waktu t2 elemen pengatur waktu T akan
memerintahkan elemen pengumkur Zona 2 bekerja.selanjutnya apabila ada ganguan dalam zona 2 maka
setelah mencapai waktu t3 elemen pengatur waktu T akan menggerkakan elemen pengukur untuk zona 3.
VI.9 PENGARUH TAHANAN BUSUR TAPI GANGGUAN
Busur api listrik yang timbul dititik gangguan mempunyai tahanan yang menimbulkan kesahalahan (error)
terhadap kerjanya elemen pengukur dari relay impedansi.
Gambar VI.23 Pengaruh busur api gangguan terhadap Gambar VI.24 Karakteristik relay impedansi
karakteristikrelay impedansi relay impedansi. elektronik (solid state)
VI.10 INTERTRIPPING

16. Peralatan intertripping dipasang pada SUTT dengan maksud untuk menjamin agar apabila relay impedansi
diu kedua ujung SUTT berbeda,maka PMT di kedua ujung SUTT harus trip bersama sama secepat
mungkin.
Gambar VI.25 SUTT sirkit ganda dengan PMT A,B,C dan D yang masing-masing mempunyai relay
impedansi dengan penyetelan under reach.
Jika dkedua ujung seksi SUTT seperti terlihat pada gambar VI.25 dipakai relay impedansi yang berhadapan
seperti lazimnya terdapat dalam preaktek,ada kemungkinan apabila ada gangguan di SUTT tersebur seperti
terlihat pada gambar VI.25 yaitu pada zona 2 dari relay PMT A,tetapi pada zona 1 dari relay PMT C maka
PMT C akan membuka terlebih dahulu kemudian disusul oleh PMT A.
Gambar VI.26 penyetelan zona 1 dan zona 2 relay impedansi pada Blocking Scheme.
Sinyal ini disebut “blocking signal”.Demikian pula PMT D apabila melihat gangguan dibelakangnya harus
mengirim blocking signal kepada relay PMT B untuk mencegah PMT B trip.
VI.11 SISTEM DENGAN KUMPARAN PETERSEN
Seperti telah disebut V.2,sebab gangguan yang paling banyak adalah petir.Gangguan karena petir ini
kebanyakan menimbulkan gangguan satu fasa ke tanah.Pada gangguan satu fasa ke tanah maka arus
gangguan akan mengalir menuruti jalur yang digambarkan dalam gambar VI.27 yaitu untuk SUTT yang
berasal dari lilitan transformator yang titik netralnya tidak ditanahkan.

17. Gamabar VI.27 jalur arus ganguan pada SUTT yang berasal dari transformator yang titik netralnya tidak di
tanakkan.
Terlihat bahwa arus yang memelalui titik:
If = Icr + Ics + Ict yaitu jumlah vector arus yang dihasilkan oleh kapasitansi setiap fasa terhadap
tanah.Untuk memperkecil arus yang melalui titik gangguan dipasang kumparan Petersen antara titik netral
transformator dengan tanah.
Gambar VI.28 (a).Sirkit listrik SUTT yang diisi oleh transformator yang titik netralnya ditanahkan melalui
kumparan Petersen,(b) diagram vector tegangan dan arus untuk sirkit listrik gambar VI.28(a).
Tegangan-tegangan yang menggerakkan arus-arus kapasitif Ict dan Ics masing-masing adalah Vtr dan Vsr
sedangkan arus yang melalui kumparan patersen Irn digerakkan oleh tegangan Vrn.
Kerugian penggunaan Petersen ini adalah bahwa arus gangguan If yang kecil sukar dibaca oleh relay arus
hubung tanah GFR pada gambar VI.28(b) sehingga apabila terjadi gangguan hubung tanah yang permanen
maka tidak ada relay yang bekerja dan PMT juga tidak trip.

18. Gambar VI.29 Sirkit listrik transformator tegangan untuk mendeteksi gangguan hubung tanah.
Ditinjau dari klasifikasi isolasi,isolasi sistem dengan kumparan Petersen harus disamakan dengan sistem
yang titik netralnya tidak ditanahkan sehingga tidak ada penghematan isolasi.hal ini di sebakna karena
kumparan Petersen mempunyai nilai impedansi tinggi sehingga apabila salah satu fasa mengalami ganguan
hubungan tanah maka tegangan dari dua fasa lainnya yang tidak tergangu terhadap tanah bisa mencapai
nilai yang praktis sma dengan tegangan antar fasa.
Meskipun tinggi tegangan operasi sistem makin besar arti penghematan isolasi yang di dapat dari cara
mentanahkan titik netral.
Oleh karenanya di PLN penggunann kumparan Petersen hanya sampai pada sistemdengan tegangan 70 KV
dan inipun secara berangsur angsur di hapus.
Untuk memperbaiki performance sistem dengan kumparan Petersen di pakai tahanan R yang di pasang
paralel dengan kumparan Petersen PC seperti di tunjukkan dalam gambar VI.29.PMT dari tahanan R baru
masuk apabila terjadi gangguan satu fasa ke tanah yang permanen dan telah berlangsung beberapa detik.
Dengan masuknya tahanan R ini maka di harapkan arus hubung tanah menjadi lebih besar sehingga dapat
di baca oleh relay arus hubung tanah GFR pada gambar VI.28. (a).
Untuk menjamin agar hanya SUTT yang terganggu saja yang PMT nya trip maka relay GFR harus bersifat
power directional, artinya GFR hanya akan bekerja apabila daya mengalir dari transformator keluar menuju
SUTT.
Sedangkan SUTT lainnya yang tidak terganggu tetapi turut mengirim arus kapasitif arah dayanya menuju
transformator sehingga relay hubung tanahnya (GFR) karna bersifat power directional tidak akan bekerja.
V1.12 SISTEM DENGAN TITIK NETRAL YANG DI TANAHKAN
Di tinjau dari segi pengamanan sistem tenaga listrik khususnya dari segi bekerjanya relay,
pertanahan titik netral mempengaruhi kepekaan relay terhadap gangguan hubung tanah.
Untuk menaikkan kepekaan sistem terhadap gangguan hubung tanah maka titik netral perlu di
tanahkan.
Titik netral sistemdi tanahkan dengan cara:
a. Secara langsung.
b. Melalui tahanan.
c. Melalui reactor (kumpulan dengan impedansi yang relative kecil).

19. Pentanahan titik netral secara langsung dapat memberikan penghematan isolasi seperti telah di
uraikan di atas tetapi di lain pihak menyebabkan arus gangguan fase ke tanah menjadi besar
sedangkan gangguan satu fase ke tanah adalah gangguan terbanyak, sehingga pentanahan titki
netral secara langsung bisa menyebabkan harga PMT menjadi lebih mahal atau paling tidak
pemeliharaan PMT harga lebih sering di lakukan.
VI.13 PENGGUNAAN PENUTUP BALIK (AUTO RECLOSERS)
Penggunaan penutup balik pada saluran udara dimaksudkan untuk mengurang waktu pemutusan
penyaluran daya apabila terjadi gangguan temporer pada saluran tersebut.
Seperti telah diuraikan dalam pasal VI.11 sistem titk netralnya di tanah kan baik secara langsung
maupun melalui tahanan atau reaktor, menjadi peka terhadap gangguan hubung tanah.
Ada dua macam penutup balik:
A. Penutup balik tiga fasa.
Penutup balik tiga fasa tidak menimbulkan masalah dalam operasi sistem tenaga listrik apabila di
pakai pada SUTT atau SUTM yang radial.
Untuk mencegah terjadinya hubu8ngan asinkron telah di buat pola penggunaan penutup balik
seperti tertulis dalam standar PLN No.52 1 1983 pasal 4 yang isinya secara singkat adalah sebagai
berikut:
1. Apabila ada dua sirkit SUTT pada suatu tiang transmisi maka penggunaan penutup balik tiga
fasa hanya diperbolehkan apabila ada relay yang mendeteksi bahwa sirkit sebelahnya dari
sirkit yang penutup baliknya bekerja masih dalam keadaan masuk.
2. Apabila antara dua rel GI yang di hubungkan SUTT terdapat minimum tim sirkit SUTT yang
menghubungkan maka pemakaian penutup balik tim pada SUTT tersebut dapat menggunakan
relay dead line verivier dan syncrho check.
3. Penutup balik tiga fase tidak boleh bekerja apabila gangguan yang terjadi adalah gangguan
tiga fase, karna gangguan tiga fase besar kemungkinannya tidak bersifat temporer.
B. Penutup balik satu fase
Penutup balik satu fasa tidak menimbulkan bahaya hubungan asinkron apabila di pakai pada
SUTT yang kedua ujungnya ada sumber dayanya, asalkan ada relay yang mencegah penutup balik
apabila terjadi gangguan tiga fasa, karna penutup balik satu fasa tidak di lengkapi dengan relay
syncrho check, sedangkan apabila yang terganggu tiga fasa sehingga terjadi pembukaan ketiga
fasa PMT maka kedua sumber terganggu yang dihubungkan oleh SUTT menjadi tidak sinkron.
VI.14 PENGAMANAN KABEL TANAH
Kabel tanah banyak digunakan dalam jaringan distribusi tegang menengah, tetapi dalam jaringan
distribusi tegangan menengah kabel tanah kebanyakan merupakan feeder radial dengan sumber
daya terletak pada satu ujung saja, sehingga untuk pengamanannya cukup digunakan relay arus
lebih saja.
VI.15 PENGAMAN CADANGAN PADA SALURAN TRANSMISI
Seperti telah di uraikan dalam pasal VI.8. SUTT diamankan oleh relay impedansi.
Sehubung dengan tugas ini maka untuk saluran transmisi 70 KV dan 150 KV baik untuk SUTT
maupun kabel tanah pengaman cadangannya adalah:
a. Relay arus lebih.
b. Relay arus hubung tanah.

20. Rangkaian listrik relay arus hubung tanah merupakan rangkaian untuk menampung arus
urutan nol seperti di tunjukkan oleh gambit VI.33.
VI.16 RELAY GANGGUAN HUBUNG TANAH YANG SELEKTIF
Relay gangguan hubung tanah yang selektif dipakai pada saluran transimsi dengan sirkit
ganda, relay ini dapat memiliki sirkit mana yang mengalamai gangguan hubung tanah.
Rangkaian listriknya adalah seperti Gambar VI. 35.
Pada setiap sirkit terdapat tiga buah terdapat tiga buah transformator arus masing-masing
sebuah untuk setiap fasa dan hubungannya di susun seperti pada gambar VI 35,yang berarti
bahwa apabila tidak ada ganguan hubung tanah maka tidak ada arus urutan nol sehingga juga
tidak ada arus yang melalui relay, sehingga relay tidak bekerja.
T.A. = Transformator P= kontak relay daya
FDR= relay arus hubung tanah selektif GFR= kontak relay arus hubung tanah
selektif
Gambar VI.36 A. relay arus hubung tanah selektif dan relay daya pada saluran transmisi sirkit
ganda; B.kontak-kontak yang digerakkan oleh relay arus hubung tanah selektif dan relay
daya.
VI.17 PENGAMAN REL
Kemungkinan terjadi ganguan dalam rel di GI atau pusat listrik adalah kecil.namun apabila hal yang
terjadi dampaknya dalam dsistem akan luas apabila tidak ada pengaman rel.di lain pihak,pengaman rel
memerlukan biaya yang tidak kecil, oleh karenanya pengaman rel di pakai secara selektif.prinsip kerja
dari pengaman rel sesungguhnya adalah seperti pengaman differential dengan prinsip bahwa jumlah
vector dari arus yang masuk dan keluar dari suatu rel adalah sama,apabila tidk ada ganguan dalam rel
yang bersangkutan.

21. Gambar VI.37 menunjukkan pengaman rel dengan sistem impedansi tinggi. Hanya di gambarkan dari
fasa R saja.
Gambar VI.37. menunjukkan rangkaian dari relay diferential pengaman rel yang menggunakan
impedansi Z untuk menimbulkan tegangan dari nilai yang akan mengerjakan relay diferential D. dalam
praktek walaupun tidak ada ganguan jumlah vector dari arus yang masuk dan keluar rel tidak mungkin
betul-betul mencapai nol karena perbandingan transformator arus sesungguhnya.
VI.18 RELAY KEGAGALAN PMT (BREAKER FAILURE RELAY)
Pada pusat-pusat listrik dan GI2 yang pentuing,dalam arti perananya dalam opwerasi sistem, relative
besar, biasanya di pakai pula relay yang bekerja pabila terjadi kegagaln kerja dari PMT, yaitu relay
kegagalan PMT atau dalam bhs inggris di sebut breaker failure relay. Ap[bila relay ini bekerja maka
ia akn melepasmu PMT yang langsung berhubungan secara listrik dengan PMT yang megalami
kegagalan.sebagai contoh dapat di liat keadaan yang di gambarkan oleh gambar VI.38.
Gambar VI.38. sebuah pusat listrik dengan generator tiga penghantar dan sebuah transformator
pemakaian sendiri yang di hubungkan pada rel dengan PMT 1,5.
VI.19 PENTANAHAN SISTEM DISTRIBUSI
Jaringan distribusi primer PLN yaitu bertegangan 20KV,12KV DAN 6KV mempunyai cara pentanahan
titik netral yang berbeda-beda sehingga pengamannya berbeda.

22. Jaringan 20KV pentanahan titi netral.
a. Melalui tahanan yang besar.
Dengan menggunakan tahanan yang besar untuk mentanahkan dengan menggunakan tahanan
yang besar untuk mentanahkan maka arus ganguan hubung tanah di batasi ada nilai sekitar 25
ampere sehingga sistem 20KV yang di tanahkan melalui tahanan besar inio relative tidak relative
peka terhadap ganguan hubung tanah.
b. Di tanahkan secara langsung
Sistem 20KV yang titik netralnya di tanamkan secara langsung mempunyai arus ganguan hubung
tanah yang relative besar sehingga kepekaanya terhadap ganguan hubung tanah juga besar.
Sistem ini mempunyai 4 kawat yang terdiri dari 3 kawat fasa dan sebuah kawat netral yang di
pakai bersama dengtan jaringan tegangan rendah atau (commo netral).