Jaringan distribusi merupakan penghubung penting antara sistem transmisi dan konsumen akhir. Salah satu bagian krusial dari jaringan distribusi adalah jaringan tegangan menengah (JTM) yang umumnya beroperasi pada level tegangan antara 1 kV hingga 35 kV.

Untuk menjaga keandalan penyaluran daya listrik dan mencegah kerusakan akibat gangguan, diperlukan sistem proteksi pada jaringan tegangan menengah yang andal dan responsif. Sistem proteksi ini dirancang untuk mendeteksi gangguan, mengisolasi bagian jaringan yang bermasalah, serta menjaga bagian lain agar tetap beroperasi normal.

Tujuan Sistem Proteksi

Tujuan utama dari sistem proteksi pada jaringan tegangan menengah meliputi:

1. Melindungi peralatan listrik seperti transformator, kabel, dan pemutus tenaga dari kerusakan akibat arus lebih, hubung singkat, atau gangguan tanah.

2. Menjamin keselamatan manusia, baik petugas maupun masyarakat, dari bahaya sengatan listrik atau kebakaran.

3. Menjaga kontinuitas pelayanan, dengan meminimalkan area dan durasi pemadaman ketika gangguan terjadi.

4. Mempermudah proses pemeliharaan dan identifikasi gangguan dengan sistem monitoring dan proteksi yang tepat.

Jenis-Jenis Gangguan pada Jaringan Tegangan Menengah

Sebelum memahami sistem proteksi, penting untuk mengetahui jenis gangguan yang sering terjadi pada jaringan tegangan menengah, antara lain:

1. Hubung Singkat (Short Circuit)
   Terjadi ketika dua atau lebih konduktor bersentuhan langsung, mengakibatkan arus listrik yang sangat besar.

2. Gangguan Tanah (Ground Fault)
   Salah satu konduktor menyentuh tanah atau benda yang terhubung ke tanah, menyebabkan ketidakseimbangan arus pada sistem.

3. Arus Lebih (Overcurrent)
   Terjadi ketika arus yang mengalir melebihi kapasitas nominal peralatan, biasanya akibat beban berlebih.

4. Tegangan Lebih (Overvoltage)
   Dapat disebabkan oleh sambaran petir atau switching surge, yang berpotensi merusak isolasi peralatan listrik.

Komponen Utama Sistem Proteksi

Beberapa perangkat yang digunakan dalam sistem proteksi jaringan tegangan menengah antara lain:

1. Relay Proteksi
   Merupakan alat utama untuk mendeteksi gangguan. Relay akan mengirim sinyal ke pemutus tenaga (circuit breaker) untuk memutus arus ketika kondisi abnormal terdeteksi.
   Jenis relay yang umum digunakan antara lain:

   • Overcurrent Relay (OCR) untuk mendeteksi arus lebih,

   • Earth Fault Relay (EFR) untuk gangguan tanah, dan

   • Directional Overcurrent Relay (DOCR) untuk sistem radial yang kompleks.

2. Pemutus Tenaga (Circuit Breaker)
   Berfungsi memutus aliran listrik secara otomatis ketika menerima perintah dari relay. Circuit breaker di jaringan tegangan menengah biasanya beroperasi menggunakan media pemadam busur seperti vakum (VCB) atau SF₆ gas.

3. Recloser
   Digunakan untuk memutus dan menutup kembali jaringan secara otomatis setelah gangguan sementara (misalnya akibat sambaran petir). Jika gangguan permanen, recloser akan tetap membuka rangkaian.

4. Sekering (Fuse)
   Alat proteksi sederhana yang akan putus secara permanen ketika arus melebihi batas tertentu. Umumnya digunakan pada jaringan distribusi sekunder dan pada sisi tegangan menengah transformator distribusi.

5. Lightning Arrester (Penangkal Petir)
   Melindungi jaringan dari lonjakan tegangan akibat sambaran petir. Arrester akan menyalurkan arus lebih ke tanah sehingga tidak merusak isolasi peralatan.

Prinsip Kerja Sistem Proteksi

Sistem proteksi bekerja berdasarkan prinsip deteksi, selektivitas, kecepatan, dan keandalan:

• Deteksi: Relay mendeteksi kondisi abnormal seperti arus lebih atau tegangan lebih.

• Selektivitas: Hanya bagian jaringan yang terganggu yang diputus, sementara bagian lain tetap beroperasi normal.

• Kecepatan: Gangguan harus diatasi secepat mungkin agar tidak menyebabkan kerusakan lebih luas.

• Keandalan: Sistem harus mampu bekerja dengan akurat setiap kali gangguan terjadi.

Penerapan Sistem Proteksi di Lapangan

Pada jaringan tegangan menengah di Indonesia, misalnya pada sistem distribusi 20 kV, proteksi biasanya diterapkan secara berlapis (layered protection).
Setiap penyulang (feeder) memiliki kombinasi recloser – sectionalisers – fuse, yang diatur agar sistem dapat memutus gangguan secara selektif dan otomatis.

Selain itu, integrasi dengan sistem SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) memungkinkan pemantauan dan pengendalian jarak jauh, sehingga waktu pemulihan gangguan (restoration time) dapat diminimalkan.

Kesimpulan

Sistem proteksi pada jaringan tegangan menengah merupakan elemen vital dalam menjaga keandalan, keselamatan, dan kontinuitas pasokan listrik. Dengan kombinasi peralatan seperti relay, recloser, fuse, dan circuit breaker, sistem ini mampu mendeteksi serta mengisolasi gangguan dengan cepat dan tepat.

Perkembangan teknologi digital dan sistem otomatisasi seperti SCADA dan smart grid kini semakin meningkatkan efektivitas proteksi jaringan, menjadikan distribusi tenaga listrik lebih efisien, aman, dan andal di era modern.