Proteksi sistem-tenaga-listrik

BAB I

PENDAHULUAN

Listrik memiliki peran vital dan strategis, ketersediannya harus memnuhi aspek andal, aman dan akrab lingkungan.

Keandalan sistem tenaga listrik ditentukan oleh sistem dan konstruksi instalasi listrik yang memenuhi ketentuan dan persyaratan yang berlaku.

Keamanan sistem tenaga listrik ditentukan oleh sistem pengaman (protection system) yang baik, benar, andal atau tepat sesuai dengan kebutuhan sistem yang ada. Pengertian/ definisi :

Proteksi : perlindungan/ pengaman. Sistem tenaga listrik : suatu sistem yang terdiri dari dari beberapa sub sistem, yaitu : pembangkitan (pembangkit tenaga listrik), penyaluran (transmisi), pendistribusian (distribusi) dan instalasi pemanfaatan. Proteksi sistem tenaga listrik : perlindungan/ pengaman pembangkitan (pembangkit tenaga listrik), penyaluran (transmisi), pendistribusian (distribusi) dan instalasi pemanfaatan.

1

1.1. LATAR BELAKANG DAN PENGERTIAN UMUM/DEFINISI

Dua fungsi utama proteksi, adalah : Mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya pada bagian sistem yang diamankannya. Melepaskan bagian sistem yang terganggu, sehingga bagian sistem lainnya yang tidak mengalami gangguan dapat terus beroperasi.

Contoh komponen (alat) proteksi yang paling sederhana, adalah Pengaman Lebur (Fuse). Jika dalam memilih Fuse, tepat sesuai kebutuhan, maka kedua fungsi tersebut di atas dapat dipenuhi.

Untuk pengaman sistem yang lebih kompleks, diperlukan komponen (alat) pengaman yang lebih lengkap (terdiri dari berbagai jenis alat pengaman), misalnya :

Relay pengaman, berfungsi sebagai elemen perasa yang mendeteksi adanya gangguan. Pemutus Tenaga (PMT), berfungsi untuk pemutus arus dalam rangkaian listrik, untuk melepas bagian sistem yang terganggu. Trafo arus dan/ atau trafo tegangan, berfungsi untuk meneruskan arus dan/ atau tegangan pada sirkit tenaga (sirkit primer) ke sirkit rele (sirkit sekunder). Battery (Accu), berfungsi sebagai sumber tenaga untuk men-trip PMT atau catu daya untuk rele (static relay) dan rele bantu. 2

1.1. LATAR BELAKANG DAN PENGERTIAN UMUM/DEFINISI

Sistem tenaga listrik terdiri dari seksi-seksi (sub sistem), yang satu dengan yang lainnya dapat dihubungkan dan diputuskan dengan menggunakan alat pemutus tenaga (PMT).

Masing-masing seksi (sub sistem) diamankan ole rele pengaman dan setiap rele mempunyai kasawan pengamanan, yang berupa bagian dari sistem. Jika terjadi gangguan di dalamnnya, rele akan mendeteksi dan dengan bantuan PMT melepaskan seksi yang terganggu dari bagian sistem lainnya.

Gambar kawasan pengamanan (zone of protection) :

3

Lanjutan 1.3.

Differential Relay, berfungsi sebagai pengaman utama Generator pada pembangkit tenaga listrik, dan lain-lain.

Distance Relay, berfungsi sebagai pengaman utama pada penyaluran (transmisi), dan lain-lain.

Differential Relay, berfungsi sebagai pengaman utama Trafo, dan lain- lain.

Over Current Relay Trafo sisi 150 KV, sebagai pengaman cadangan lokal Trafo pengaman cadangan jauh Bus B.

Over Current Relay dan Ground Fault Relay Trafo sisi 20 KV pengaman utama Bus B1 pengaman cadangan jauh saluran BC.

Over Current Relay dan Ground Fault Relay pengaman utama saluran BC pengaman cadangan jauh saluran CD.

Over Current Relay dan Ground Fault Relay di C pengaman utama saluran CD pengaman jauh seksi berikutnya.

4

1.4. PENGAMAN UTAMA DAN PENGAMAN CADANGAN

Pada saat sistem tenaga listrik beroperasi dan mengalami gangguan, ada kemungkinan komponen (alat) proteksi gagal bekerja.

Untuk mengantisipasi timbulnya kemungkinan tersebut, disamping sistem tenaga listrik harus dipasang pengaman utama, maka juga dilengkapi pengaman cadangan.

Pengaman cadangan diharapkan akan bekerja, apabila pengaman utama gagal bekerja. Oleh karenanya pengaman cadangan selalu disertai dengan waktu tunda (time delay), untuk memberi kesempatan pada pengaman utama bekerja lebih dahulu. Jenis pengaman cadangan :

Pengaman cadangan lokal (local back up). Pengaman cadangan jauh (remote back up).

Letak (penempatan) :

Pengaman cadangan lokal terletak di tempat yang sama dengan pengaman utamanya.

Pengaman cadangan jauh terletak di seksi sebelah hulunya.

5

1.5. KRITERIA SISTEM PROTEKSI

Kepekaan (sensitivity) : Peralatan proteksi (rele) harus cukup peka dan mampu mendeteksi

gangguan di kawasan pengamannya. Meskipun gangguan yang terjadi hanya memberikan rangsangan yang sangat minim, peralatan pengaman (rele) harus mampu mendeteksi secara baik.

Keandalan (reliability) : Dependability :

• Peralatan proteksi (rele) harus memiliki tingkat kepastian bekerja (dependability) yang tinggi.• Peralatan proteksi (pengaman) harus memiliki keandalan tinggi

(dapat mendeteksi dan melepaskan bagian yang terganggu), tidak boleh gagal bekerja.

Security :• Peralatan proteksi (pengaman) harus memiliki tingkat kepastian

untuk tidak salah kerja atau tingkat security (keamanannya) harus tinggi.• Yang dimasksud salah kerja adalah kerja yang semestinya tidak

kerja, misal : karena lokasi gangguan di luar kawasan pengamannya atau sama sekali tidak ada gangguan.• Salah kerja bisa mengakibatkan terjadinya pemadaman, yang

semestinya tidak perlu terjadi.6

Lanjutan 1.5.

Selektifitas (selectivity) :Peralatan proteksi (pengaman) harus cukup selektif dalam

mengamankan sistem.Dapat memisahkan bagian sistem yang terganggu sekecil

mungkin, yaitu hanya sub sistem yang terganggu saja yang memang menjadi kawasan pengaman utamanya.Rele harus mampu membedakan, apakah gangguan terletak di

kawasan pengaman utamanya, dimana rele harus bekerja cepat, atau terletak di sub sistem berikutnya, dimana rele harus bekerja dengan waktu tunda atau tidak bekerja sama sekali.

Kecepatan (speed) :Peralatan proteksi (pengaman) harus mampu memisahkan sub

sistem yang mengalami gangguan secepat mungkin.Untuk menciptakan selektifitas yang baik, ada kemungkinan suatu

pengaman terpaksa diberi waktu tunda (time delay), tetapi waktu tunda tersebut harus secepat mungkin.Dengan tingkat kecepatan yang baik, maka terjadinya kerusakan/ kerugian,

dapat diperkecil.

7

BAB II

PENGAMAN GENERATOR

1- 51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan atau kontrol tegangan

1-51G, backup ground time overcurrent relay

3 - 51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan atau kontrol tegangan

1 -51G, backup ground time overcurrent relay

1 - 87, differential relay

1 - 32, reserve power relay untuk pengendalian protection

1 – 40, impedance relay, untuk pengaman kehilangan medan

GENERATOR KECIL (sistem isolated)

GENERATOR SEDANG (sistem isolated/ paralel)

Daya: 500 s/d 1000 kVA tegangan 600 volt (maksimum)

Daya: 500 s/d 12 500 kVA tegangan 600 volt (maksimum)

2.1. SKEMA GENERATOR

8


1 - 51G, backup ground time overcurrent relay


1 - 32, reserve power relay untuk peng endalian protection


1 – 46, Negative phase sequence over current relay untuk protection kondisi unbalanced

Lanjutan 2.1.

9


1 -51G, backup ground time overcurrent relay


1 – 87G, ground differential relay

1 - 32, reserve power relay untuk peng endalian protection


1 – 46, Negative phase sequence over current relay untuk protection kondisi unbalanced.

1 – 49, temp relay untuk monitor belitan temp stator

1 – 64F, generator field relay, hanya untuk mesin yg mempunyai medan supply slip rings

1 – 60, voltage balance relay

Lanjutan 2.1.

10

BUS GEN.

OCR

CTCB

GEN.

MCCB

Relai ini mengamankan generator dari beban lebih atau

gangguan hubung singkat.

Beban

PENGAMAN : OCR (51) -- untuk generator sedang dan besar

MCCB - - untuk generator kecil

2.2. PENGAMAN HUBUNG SINGKAT

11

PENYEBAB:

Generator mengalami beban lebih

AVR generator mengalami kerusakan

BUS GEN.

UVR

PT

CB

GEN.

Beban

AKIBAT: Dapat merusak belitan rotor

Gangguan hubung singkat di sistem

PENGAMAN : UNDER VOLTAGE RELAY (27)

2.3. PENGAMAN TEGANGAN KURANG

12

Generator mengalami kapasitif.

AVR generator mengalami kerusakan bila berlanjut, merusak instalasi alat bantu di generator bisa rusak.

PENGAMAN :

BUS GEN.

OVR

PT

CB

GEN.

DEVICE NUMBER OVER VOLTAGE RELAY : 59

Beban

PENYEBAB:

Lepas nya beban (Ppemb > P beban)

AKIBAT:

Frekwensi naik > 50 Hz.

2.4. PENGAMAN TEGANGAN LEBIH (OVER LOAD)

13

BUS GEN.

OCR

CT

CB

GEN.Rn

TRFBeban

PENYEBAB:

Terjadi kebocoran isolasi di stator, sehingga terjadi gangguan hubung

Singkat fasa ketanah antara stator dan tanah

AKIBAT:Kerusakan pada belitan stator

PENGAMAN:PENGAMAN ARUS LEBIH (51N)

51N

2.5. PENGAMAN STATOR KE TANAH

14

BUS GEN.

GEN.

CT

PT

SISTEM

PENYEBAB: PRIME-MOVER DARI SALAH SATU GENERATOR RUSAK , MENGAKIBATKAN GENERATOR TIDAK BERPUTAR.

AKIBAT:ADA PASOKAN LISTRIK DARI GENERATOR LAIN ATAU SISTEM SEHINGGA GENERATOR MENJADI MOTOR.

PENGAMAN -- REVERSE POWER (32)

32

40

2.6. PENGAMAN DAYA (BALIK) PENGGERAK MULA

15

PENYEBAB: Hilangnya eksitasi

AKIBAT:

Daya reaktif balik dari sistem masuk ke generator,

atau generator menyerap var sistem

Memanaskan ujung belitan generator

BUS GEN.

GEN.

CT

PT

SISTEM

32

40

PENGAMAN -- LOSS OF EXCITATION (40)

2.7. PENGAMAN HILANG MEDAN (LOSS OF EXCITATION)

16

pembebanan melebihi kapasitas generator

kerusakan sistem pendingin

belitan generator bisa panas bisa merusak konduktor stator dan isolasi antara belitan ke inti

AKIBAT:

GEN.

RTD

CB

PENGAMAN -- PENGAMAN TEMPERATUR (26)

PENYEBAB:

26

2.8. PENGAMAN TEMPERATUR GENERATOR

17

CB

BUS GEN.

SPEED SENSOR

GEN.

gangguan pada sistem sehingga lepas beban

governor tidak mampu kembalikan put. normal

bisa terjadi vibrasi balancing pada put. tertentu

bisa rusakkan bearing dan shaft frekwensi naik

TRANSDUCER

MESIN.

PENYEBAB:

AKIBAT:

over speed

PENGAMAN : UNDER SPEED (81 – U) OVER SPEED (81- O)

2.9. PENGAMAN OVER SPEED

18

GANGGUAN PADA BELITAN GENERATOR

KERUSAKAN ISOLASI BELITAN GENERATOR

PENGAMAN: DIFFRENTIAL RELAY (87 G).

GEN.CB

DIFERENSIALGENERATOR

SET

PENYEBAB:

AKIBAT:

2.10. PENGAMAN DIFFERENSIAL GENERATOR

19

Arus beban melebihi nominal dan bertahan lama

BUS GEN.

OLR

CTCB

GEN.

DEVICE NUMBER OVER LOAD RELAY : 49

PENYEBAB:

BEBAN

AKIBAT: Memanaskan belitan generator. merusak konduktor dan isolasi belitan

PENGAMAN :

2.11. PENGAMAN BEBEAN LEBIH (OVER LOAD RELAY)

20

KETIDAK SEIMBANGAN ARUS FASA BEBAN

GEN.CB

NEG.SEQFILTER

OCR

NEGATIVE SEQUENCE RELAY ( 46)

PENYEBAB:

AKIBAT: MEMANAS KAN ROTOR GENERATOR BILA BERTAHAN LAMA

PENGAMAN :


21

BAB III

PENGAMAN TRANSFORMATOR

TENAGA

Trafo tenaga diamankan dari berbagai macam gangguan,

diantaranya dengan peralatan proteksi (sesuai SPLN 52-1:1983)

Bagian Satu, C) :

Relai Buchollz

Relai Jansen

Relai tangki tanah

Relai suhu

Relai diffrential

Relai beban lebih

Relai gangguan tanah terbatas

Rele arus hubung tanah

3.1. JENIS PENGAMAN

22

1

2

Mengerjakan alarm (Bucholz 1st) pada kontak bagian atas 1.

Mengerjakan perintah trip ke PMT pada kontak bagian bawah 2.

Relai buchholz dipasang pada pipa dari maintank ke konservator ataupun dari

OLTC ke konservator tergantung design trafonya apakah di kedua pipa tersebut

dipasang relai bucholz.

Gunanya: untuk mengamankan trafo dari gangguan internal trafo yang menimbulkan

gas dimana gas tersebut timbul akibat adanya hubung singkat di dalam trafo

atau akibat busur di dalam trafo.

Cara kerja: yaitu gas yang timbul di dalam trafo akan mengalir melalui pipa dan

besarnya tekanan gas ini akan mengerjakan relai dalam 2 tahap yaitu:

KE CONSERVATOR

TANGKI TRAFO

PELAMPUNG

KRAN

TUAS ALARM

TUAS TRIPALARM

TRIP

3.2. RELAY BUCHHOLZ

23

Analisa gas yang terkumpul di dalam relai Bucholz

H2 dan C2H2 menunjukkan adanya busur api pada minyak antara

bagian-bagian konstruksi.

H2, C2H2 dan CH4 menunjukkan adanya busur api sehingga isolasi phenol

terurai, misalnya terjadi gangguan pada sadapan.

H2, C2H4 dan C2H2 menunjukkan adanya pemanasan pada sambungan inti.

H2, C2H, CO2 dan C3H4 menunjukkan adanya pemanasan setempat pada lilitan inti.

Lanjutan 3.2.

24

Relai Jansen adalah relai untuk mengamankan transformator dari gangguan di dalam tap changer yang menimbulkan gas. Dipasang pada pipa yang menuju conservator.

Cara Kerja Sama seperti relai bucholz tetapi hanya mempunyai satu kontak untuk tripping.

3.3. RELAY JANSEN

25

Relai Sudden Pressure. Relai Pressure untuk tangki utama Trafo bekerja apabila di dalam tangki Trafo terjadi kenaikan tekanan udara akibat terjadinya gangguan di dalam Trafo.

Tipe Membran

Plat tipis yang didisain sedemikian rupa yang akan pecah bila menerima tekanan melebihi disainnya. Membran ini hanya sekali pakai sehingga bila pecah harus diganti baru.

Pressure Relief Valve

Suatu katup yang ditekan oleh sebuah pegas yang didisain sedemikian rupa sehingga apabila terjadi tekanan di dalam transformator melebihi tekanan pegas maka akan membuka dan membuang tekanan keluar bersama-sama sebagian minyak.

Katup akan menutup kembali apabila tekanan di dalam transformator turun atau lebih kecil dari tekanan pegas.

Indikator trip

Reset Mekanis

3.4. RELAY SUDDEN PRESSURE

26

Urutan kerja relai suhu kumparan / winding ini dibagi 2 tahap: Mengerjakan alarm (Winding Temperature Alarm) Mengerjakan perintah trip ke PMT (Winding Temperature Trip)

Relai HV/LV Winding Temperature bekerja apabila Suhu kumparan Trafo melebihi seting

dari pada relai HV/LV Winding, besarnya kenaikan suhu adalah sebanding dengan faktor pembebanan dan suhu udara luar Trafo.

Relai HV/LV Oil Temperature bekerja apabila suhu minyak Trafo melebihi seting dari pada relai HV/LV oil. Besarnya kenaikan suhu adalah sebanding

dengan faktor pembebanan dan suhu udara luar Trafo.

Urutan kerja relai suhu minyak / oil ini dibagi 2 tahap:

Mengerjakan alarm (Oil Temperature Alarm).

Mengerjakan perintah trip ke PMT (Oil Temperature Trip).

3.5. RELAY HV/ LV WINDING TEMPERATURE

27

3.6. PENGAMAN PANJAT TRAFO

28

indikator

Relai ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap

gangguan hubung singkat antar fasa didalam maupun diluar

daerah pengaman transformator.

Diharapkan Relai ini mempunyai sifat komplementer dengan Relai

beban lebih. Relai ini berfungsi pula sebagai pengaman cadangan

bagi bagian instalasi lainnya.

3.7. RELAY ARUS LEBIH (OVER CURRENT RELAY)

29

Berfungsi untuk mengamankan trafo terhadap hubung singkat antara fasa dengan tangki trafo dan titik netral trafo yang ditanahkan.

F51G

Relai 51 G yang terpasang, mendeteksi arus gangguan dari tangki trafoketanah, kalau terjadi kebocoran isolasi dari belitan tarafo ke tangki, arusyang mengalir ke tanah akan dideteksi relai arus lebih melalui CT. Relai akan mentripkan PMT di kedua sisi (TT dan TM). Jadi arus gangguan kembali kesistem melalui pembumian trafo.

3.8. RELAY TANGKI TANAH

30

Y

87N 87N

Relai gangguan tanah terbatas atau Restricted Earth Fault (REF) untuk mengamankan transformator bila ada gangguan satu satu fasa ke tanah di dekat titik netral transformator yang tidak dirasakan oleh rele differensial.

3.9. RESTRICTED EARTH FAULT (REF)

31

PRINSIPNYA :membandingkan arus yang masukke peralatan dengan arus yangkeluar dari peralatan tersebut

PERALATANIIN IOUT

Fungsi:untuk mengamankan transformator terhadap gangguan hubung

singkat yang terjadi didalam daerah pengaman transformator.

Cara Kerja:Membandingkan antara arus yang masuk dengan arus yang keluar

3.10. PENGAMAN DIFFERENSIAL

32

DIFFERENSIAL SEBAGAI PENGAMAN TRAFO (lanjutan)

DOT POLARITY

IP

iP

IS

iS

DALAM KEADAAN NORMAL ARAH IP DAN IS SEPERTI PADA GAMBAR

TRAFO TENAGA

DIFF. RY

CTP CTS

BEBAN

DISISI SEKUNDER MASING-MASING CT, ARUS KELUAR DARI TERMINAL DOT, SEHINGGA ARAH ARUSNYA :

KARENA IP SAMA BESAR IS TAPI ARAH BERLAWANAN MAKA DIFFERENSIAL RELAI TIDAK DILALIRI ARUS

Lanjutan 3.10.

33

DIFFERENSIAL SEBAGAI PENGAMAN TRAFO (lanjutan)

DOT POLARITY

IP

iP

DALAM KEADAAN GANGGUAN

TRAFO TENAGA

DIFF. RY

CTP CTS

BEBAN

ARAH IP SEPERTI PADAGAMBAR DAN HANYA IP

DISISI SEKUNDER CTP, ARUS iP KELUAR DARI TERMINAL DOT, DAN MENGERJAKAN DIFF RY

PERHATIKAN :TERMINAL SEKUNDER CTP DAN CTS TERHUBUNGKE DIFF. RY DI FASA YANG BERLAWANANATAU BEDA SUDUT 180o

Lanjutan 3.10.

34

OCR & EF

Meter

EF

REF

OCR & EF

OCR & EF

Meter

OCR & EF : Over Current Relay & Earth Fault

DIFF : Diffrencial Relay

REF : Restricted Earth Fault

Meter : Alat Ukur Amper, kWh, kVarh, MW, MVar dll.

KETERANGAN :

PMT 150kV

PMS BUS 2

BUS I 150 kV

CT1000/5-5-5A

BUS 20 kV

TRAFO 20 MVA

150 / 20 kV

Z = 12,4 5

PMT 20kV

PENYULANG 20 kV

CT

PT

20kV/110V

V3 V3PMT 20kV

Meter

NGR 40 ohm300A/12 kV10 Sec

CT200/5-5-5A

CT300/5A

CT1000/5

DIFFRENSIAL

Trip

Trip

Trip

PMS BUS 1

BUS 2 150 kV

3.11. BAGAN SATU GARIS PENGAMAN TRANSFORMATOR

35

BAB IV

CURRENT TRANSFORMER &

POTENTIAL TRANSFORMER

PERALATAN PENGUKURAN LISTRIK kWh meter : untuk mengukur pemakaian energi listrik kVAr meter : untuk mengukur pemakaian daya reaktif Ampere meter : untuk mengukur arus Volt meter : untuk mengukur tegangan Watt meter : untuk mengukur pemakaian daya aktif Cos meter : untuk mengukur power factor

PERALATAN PROTEKSI Over Current Relay Ground Fault Relay Differential Relay Distance Relay

Adalah trafo yang mana dipergunakan bersama dengan peralatan

lain seperti: relai proteksi, alat ukur atau rangkaian kontrol, yang

dihubungkan ke arus bolak balik

Trafo instrumen: current transformers dan voltage transformers.

4.1. TRAFO INSTRUMEN (INTRUMENT TRANSFORMER)

36

DEMI KEAMANAN & KETELITIAN, TRAFO ARUS UNTUK :

• HARUS PUNYA KETELITIAN TINGGI PADA DAERAH ARUS PENGUKURAN BEBAN NOMINAL • HARUS JENUH PADA ARUS GANGGUAN YANG BESAR, UNTUK KEAMANAN ALAT UKUR

PENGUKURAN

• HARUS PUNYA KETELITIAN / ERROR KECIL PADA DAERAH ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT BESAR• TIDAK JENUH PADA ARUS GANGGUAN YANG BESAR, UNTUK KEANDALAN ALAT PROTEKSI

PROTEKSI

4.2. TRAFO ARUS

37

P1/K P2/LIP

A

S2/lS1/kIS

RANGKAIAN EKIVALEN CT

P1/K masuknya arus primer & P2/L keluaran arus primer S1/k masuknya arus sekunder dari primer dan S2/l keluaran arus sekunder

Pembumian : pada S2/l -- sudut IP dan IS = 00

pada S1/k -- sudut IP dan IS = 1800

Lanjutan 4.2.

38

Kesalahan arus Perbedaan arus yang masuk disisi primer dengan arus disisi sekunder

% = [(Kn Is - Ip)/Ip] x 100%

Kesalahan fasa Akibat pergeseran fasa antara arus sisi primer dengan arus

sisi sekunder

Composite Error

c = 100/ Ip 100/T (Knis – ip)2 dt

is dan ip merupakan nilai arus sesaat sisi sekunder dan sisi primer.

4.3. KESALAHAN CURRENT TRANSFORMER

39

Sesuai IEC 60044-1 spesifikasi class untuk CT:Kelas

ketelitian+/- % kesalahan ratio arus pada % dari arus pengenal

+/- % pergeseran fase pada % dari arus pengenal , menit

(centiradians)

5 20 100 120 5 20 100 120

0,1 0,4 0,2 0,1 0,1 15 8 5 5

0,2 0,75 0,35 0,2 0,2 30 15 10 10

0,5 1,5 0,75 0,5 0,5 90 45 30 30

1,0 3,0 1,5 1,0 1,0 180 90 60 60

Kelasketelitian

+/- % kesalahan ratio arus pada % dari arus pengenal

+/- % pergeseran fase pada % dari arus pengenal , menit

(centiradians)

1 5 20 100 120 1 5 20 100 120

0,2S 0,75 0,35 0,2 0,2 0,2 30 15 10 10 10

0,5S 1,5 0,75 0,5 0,5 0,5 90 45 30 30 30

Kelas ketelitian

+/- % kesalahan ratio arus pada % dari arus pengenal

50 100

3 3 3

5 5 5

4.4. SPESIFIKASI CLASS CT

40

TRAFO ARUS

MASING –MASING CLASS TRAFO ARUS

UNTUK PENGUKURAN

Untuk kebutuhan industri : CL2 or CL1

Untuk kWh meter di pelanggan : CL0.5

Untuk memperkecil kesalahan : CL0.2S

Untuk kebutuhan laboratorium : CL0.1

Akurasi burden pengenal:

Untuk kebutuhan instrument : CL3 or CL5

2,5 VA; 10 VA; 30 VA

5 VA ; 15 VA

7,5 VA ; 20 VA

4.5. CLASS TRAFO UNTUK PENGUKURAN

41

CT Proteksi

CT Metering

IeXct

ES

Kurva CT untuk pengukuran

Kurva CT untuk proteksi

Knee point

Kurva maknetisasi CT

4.6. KURVA MAGNETISASI

42

A

Sisi primer batang Sisi primer lilitan

4.7. BEBERAPA KONSTRUKSI CT

43

Trafo arus dengan inti besiInti besi

Trafo arus tanpa inti besi

Rogowski coil

Lanjutan 4.7.

44

Type lingkaran/Wound primary

Conventional Dead Tank

CT

Lanjutan 4.7.

45

Type batang /Bar primary

Inverted CT

Lanjutan 4.7.

46

Gambar 8: dua belitan sekunder

(C1)P1 (C2)P2

1S1 1S22S1 2S2 3S1 3S2 4S1 4S2

Belitan sekunderUntuk Proteksi

Resin

Belitan sekunderUntuk pengukuran

Pola (mould)

Teriminal sekunder

Belitan sekunderUntuk Proteksi

Resin

Belitan sekunderUntuk pengukuran

Pola (mould)

Teriminal sekunder

Teriminal primer1 belitan

4 Teriminal sekunder

BILA PRIMER 2 BELITAN -- DIPILIH PADA LOWER RATIO

Lanjutan 4.7.

47

Trafo tegangan:Instrumen trafo yang dipergunakan untuk memperkecil tegangan

tinggi ke tegangan rendah , dipergunakan untuk pengukuran atau proteksi

Accuracy classes sesuai IEC 60044-2

4.8. TRAFO TEGANGAN

Class Burden Voltage Ratio Phase Application(%) (%) (%) displacement

(min)0,1 25 - 100 80 - 120 0,1 5 laboratory0,2 25 - 100 80 - 120 0,2 10 Precision and revenue metering0,5 25 - 100 80 - 120 0,5 20 standard revenue metering industrial1,0 25 - 100 80 - 120 1,0 40 grade meters intruments3,0 25 - 100 80 - 120 3 -3P 25 - 100 5-Vf 3,0 120 Protection6P 25 - 100 5-Vf 6,0 240 Protection

Range Limit of Errors

48

Untuk pengukuran tegangan jatuh disisi sekunder 0,05 % s/d 0,1 % x tegangan pengenal sekunder PT

Tegangan pengenal primer : kV (150 kV, 20 kV atau 150 kV/3 , 20 kV/3)

Tegangan pengenal sekunder: volt (110 V , 110 V atau 110 V/3 , 100 V/3)

RST

Primer20.000/3

Sekunder100/3

sr t

Rangkaian ekivalen

Tipe trafo tegangan:

Inductive voltage transformers

Capacitive voltage transformers

Lanjutan 4.8.

49

Jenis INDUKTIF (PT) Terdiri dari belitan Primer dan belitan sekunder,

Belitan primer akan menginduksikannya ke belitan sekunder melalui core.

Jenis KAPASITIF (CVT) Terdiri dari rangkaian kondensor yang berfungsi

sebagai pembagi tegangan tinggi dari trafo pada tegangan menengah yang menginduksikan tegangan ke belitan sekunder melalui media capasitor.

4.9. KLASIFIKASI TRAFO TEGANGAN

50

7

6

5

1

2

3

4

8

Keterangan gambar:

1. Kertas/Isolasi Minyak Mineral/Quartz filling.

2. Belitan Primer: vernis ganda-isolasi kawat tembaga, tahan pada suhu tinggi.

3. Inti: bukan orientasi listrik baja memperkecil

resiko resonansi besi

4. Belitan Sekunder

5. Isolator Keramik

6. Dehydrating Breather

7. Terminal Primer

8. Terminal Sekunder

4.10. JENIS INDUKTIF TRAFO TEGANGAN

51

1). HV.T adalah terminal tegangan tinggi

2) kapasitor C1 & C2 pembagi tegangan (capacitive voltage divider) yang berfungsi sebagai pembagi tegangan tinggi untuk diubah oleh trafo tegangan menjadi tegangan pengukuran yang lebih rendah

3). L0 adalah induktor penyesuai tegangan (medium voltage choke) yang berfungsi untuk mengatur/menyesuaikan supaya tidak terjadi pergeseran fasa antara tegangan masukan (vi) dengan tegangan keluaran (vo) pada frekuensi dasar.

1

5

4

3 7

2

4) Belitan primer

5) Isolator keramik

7) Terminal sekunder

4.11. JENIS KAPASITIF TRAFO TEGANGAN

52

Kesalahan rasio trafo tegangan Kesalahan besaran tegangan karena perbedaan rasio name plate dengan rasio sebenarnya dinyatakan dalam

% = 100 (Kn Vs - Vp)/Vp

Composite Error

c = 100/ Vp 100/T (Knvs – vp)2 dt

vs dan vp merupakan nilai tegangan sesaat sisi sekunder dan sisi primer.

4.12. KESALAHAN TRAFO TEGANGAN

53

BAB V

SISTEM PEMBUMIAN PERALATAN & SISTEM

Pembumian sistem adalah hubungan secara Elektris antara

sistem dengan tanah melalui transformator yang mempunyai

belitan Y.

Pembumian Peralatan adalah hubungan antara peralatan listrik dengan tanah/bumi

Pengaman Sistem dari gangguan tanah Pengaman Isolasi Peralatan Instalasi akibat tegangan lebih

sewaktu gangguan fasa-tanah

Kegunaan: (pada sistem 3 fasa)

Kegunaan:Sebagai pengaman bagi manusia dan peralatan instalasi jika terjadi kebocoran listrik pada peralatan.

5.1. PENGERTIAN UMUM

54

Pentanahan melalui tahanan (resistance grounding).

Pentanahan melalui reaktor (reactor grounding).

Pentanahan langsung (effective grounding).

Pentanahan melalui reaktor yang impedansinya

dapat berubah-ubah (resonant grounding) atau

pentanahan dengan kumparan Petersen (Petersen

Coil).

5.2. MACAM / JENIS PEMBUMIAN SISTEM

55

Netral Sistem dari transformator 3 fasa dengan hubungan Y yang dihubungkan langsung dengan tanah melalui elektroda cu.

Tahanan pembumian harus rendah 0,5 – 3 ohm.

Transformator tenaga

Netral ditanahkanlangsung

5.3. PEMBUMIAN NETRAL LANGSUNG (SOLID GROUNDED)

56

Pemasangannya:Pada transformator tenaga yang dipasok dari sistem tegangan menengah (GI) atau PLTD kecil.

Keuntungan : Tegangan lebih pada phasa-phasa yang tidak terganggu relatif kecil. Kerja pemutus daya untuk melokalisir lokasi gangguan dapat dipermudah, sehingga letak gangguan cepat diketahui. Sederhana dan murah dari segi pemasangan

Kerugian : Setiap gangguan phasa ke tanah selalu mengakibatkan

terputusnya daya. Arus gangguan ke tanah besar, sehingga akan dapat

menimbulkan kerusakan pada peralatan listrik yang dilaluinya.

Lanjutan 5.3.

57

ZL

XT

IGF

Arus gangguan tanah dihitung dengan memasukkan Reaktansi XT dan Impedansi ZL

Arus gangguan tanah dipakai untuk penyetelan Relai Arus Lebih gangguan tanah.

Lanjutan 5.3.

58

Pembebanan pada transformator tenaga di GI atau PLTD yang memasok kebeban:

Bisa single phase (Transformator 1 fasa)

Bisa three phase (Transformator 3 fasa)

Beban tidak seimbang, kawat netral dialiri arus beban

Lanjutan 5.3.

59

Guna :Membatasi besar arus gangguan tanahtetapi relai gangguan tanah masih kerja baik


Netral ditanahkanMelalui Tahanan

Tahanan

Netral Sistem dari transformator 3 fasa dengan hubungan Y yang dihubungkan dengan tanah melalui tahanan

5.4. PEMBUMIAN NETRAL MELALUI TAHANAN

60

Pemasangannya :Pada transformator tenaga yang dipasok padasistem tegangan 70 atau 150 kV (GI) atau padasistem PLTD kecil

Tahanan pembumian (netral grounding resistance)

yang terpasang di GI atau sistem PLTD : NGR dengan tahanan 12 ohm. NGR dengan tahanan 40 ohm. NGR dengan tahanan 500 ohm.

Catatan: Nilai tahanan perlu dihitung yang didasarkan pada besarnya arus gangguan 1 fasa ketanah

Lanjutan 5.4.

61

NGR (Neutral Grounding Resistance)Adalah tahanan yang dipasang antara titik neutral trafo dengan tanah dimana berfungsi untuk memperkecil arus gangguan tanah yang terjadi sehinggadiperlukan proteksi yang praktis dan tidak terlalu mahal karena karakteristik rele dipengaruhi oleh sistem pentanahan titik neutral.

Contoh NGR yang terpasang di Gardu Induk

40 ohm

Lanjutan 5.4.

62

Rn

ZL

XT

IGF

Arus gangguan tanah dihitung dengan memasuk-kan Tahanan 3RN, Reaktansi XT dan Impedansi ZL

Arus gangguan tanah dipakai untuk penyetelanRelai Arus Lebih gangguan tanah.

Lanjutan 5.4.

63

Keuntungan : Besar arus gangguan tanah dapat diperkecil Bahaya gradient voltage lebih kecil karena arus

gangguan tanah kecil. Mengurangi kerusakan peralatan listrik akibat arus gangguan yang melaluinya.

Kerugian : Timbulnya rugi-rugi daya pada tahanan pentanahan selama terjadinya gangguan fasa ke tanah. Karena arus gangguan ke tanah relatif kecil, kepekaan relai pengaman menjadi berkurang.

Lanjutan 5.4.

64

Titik Netral Transformator hubungan Y tidakdihubungkan ke tanah

Guna :

Untuk sistem kecil, arus gangguan- tanah tidak membuat kejutan power pada pembangkit

Untuk sistem kecil, arus gangguan- tanah temporer bisa self clearing


Netral tidak ditanahkan

5.5. PEMBUMIAN NETRAL MENGAMBANG (FLOATING)

65

ZL

XT

IGF

Saat terjadi Arus gangguan tanah timbul:

ICe

Arus kapasitif jaringan Tidak tergantung lokasi gangguan, besarnya tetap

Karenanya Relai gangguan tanah tidak selektif Arus Kapasitif gangguan tanah besar ? Arcing

Lanjutan 5.5.

66

Sistem kecil, gangguan tanah tidak dirasakan konsumen TR.

Gangguan Fasa - tanah Tegangan Fasa sehat naik 3 kali.

Gang. Permanen, Tegangan sentuh tdk bahaya. Kawat putus yang tidak menyentuh tanah bahaya bila disentuh manusia.

Uraian vektor V dan I saat gangguan tanah Segitiga tegangan sistem tidak berubah. Magnitude & sudut tegangan fasa sehat berubah.

Magnitude ICe besar gejala Arcing Ground.

Lanjutan 5.5.

67

Akibatnya : Udara yang belum kembali menjadi isolator kembali breakdown karena teg. fasa R yang naik s/d 3xEph

Kejadian ini berulang pada setiap cycle dari gelombang sinusoidal, dan disebut Arcing Ground

Kenaikan tegangan pada peristiwa Arcing Ground berbahaya bagi isolator diseluruh instalasi. ICE yang terlalu besar penyebab Arcing Ground harus dihindari agar tidak merusak peralatan

Lanjutan 5.5.

68

Pengukuran Beban bisa gunakan meter3 fasa 3 kawat.

Pembebanan : Tidak bisa single phase Harus three phase (Trafo 3 fasa) Beban tidak seimbang di TR di TM dialiri

arus urutan negatif.

Lanjutan 5.5.

69

Dapat mengkompensir arus kapasitif

Nilai reaktansi Induktansi disesuaikan dengan nilai reaktansi kapasitansi jaringan

Guna :

Arus kapasitif gangguan tanah yang besar dikecilkan agar tidak terjadi Arcing Ground yang berbahaya Arus gangguan tanah temporer menjadi bisa self clearing kembali

Netral Sistem dari transformator 3 fasa dengan hubungan Y yang dihubungkan dengan tanah melalui reaktor induktif - Peterson coil

5.6. PEMBUMIAN NETRAL MELALUI PETERSON COIL

70


Netral ditanahkanMelalui Reaktor

Tegangan Fasa- tanah

Masih dapat terjaga seimbang, bila Ce seimbang.

Teg. Netral-tanah naik, teg. Fasa-tanah naik 3.

Kondisi Normal

Kondisi gangguan tanah

Lanjutan 5.6.

71

ZL

XT

ICe

Bila terjadi arus gangguan tanah

ICe

Arus kapasitif jaringan dikompensir oleh arus IL

Tidak tergantung lokasi gangguan, besarnya tetap

Relai gangguan tanah tidak selektif

Arus gangguan tanah tidak membuat Arcing

IL

IL

Lanjutan 5.6.

72

Keuntungan : Arus gangguan dapat dibuat kecil sehingga tidak berbahaya

bagi mahluk hidup. Kerusakan peralatan sistem dimana arus gangguan

mengalir dapat dihindari. Sistem dapat terus beroperasi meskipun terjadi gangguan

fasa ke tanah. Gejala busur api dapat dihilangkan.

Kerugian :

Rele gangguan tanah (ground fault relay) sukar dilaksanakan karena arus gangguan tanah relatif kecil.

Tidak dapat menghilangkan gangguan fasa ke tanah yang menetap (permanen) pada sistem.

Operasi kumparan Petersen harus selalu diawasi karena bila ada perubahan pada sistem, kumparan Petersen harus disetel (tuning) kembali.

Lanjutan 5.6.

73

5.7. GROUNDING EQUIPMENT (PEMBUMIAN PERALATAN)

Pengertian Pembumian Peralatan

Pembumian peralatan adalah pentanahan yang menghubungkan kerangka/ bagian dari peralatan listrik terhadap ground (tanah).

Pembumian ini pada kerja normal tidak dilalui arus.

74

Tujuan pembumian peralatan adalah sebagai berikut :

Untuk mencegah terjadinya tegangan kejut listrik yang berbahaya bagi manusia bila pada peralatan listrik terjadi kebocoran listrik. Untuk memungkinkan timbulnya arus tertentu baik besarnya maupun lamanya dalam keadaan gangguan tanah tanpa menimbulkan kebakaran atau ledakan pada bangunan atau isinya.

Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya pentanahan :

Tahanan jenis tanah. Panjang elektroda pentanahan. Luas penampang elektroda pentanahan.

5.8. PEMBUMIAN PERALATAN

75

JENIS TANAH TAHANAN JENIS TANAH (OHM M)

TANAH RAWA 30

TANAH LIAT DAN TANAH LADANG 100

PASIR BASAH 200

KERIKIL BASAH 500

PASIR DAN KERIKIL KERING 1,000

TANAH BERBATU 3,000

r = jari-jari elektroda pentanahan ( cm )L = panjang elektroda pentanahan ( cm )

1.4

ln..2

ρ

r

L

LR

R = Tahanan elektroda pentanahan (ohm) = Tahanan jenis tanah ,ohm-cm besarnya sesuai tabel (karena tabel diatas dalam ohm-meter dirubah dahulu dalam ohm-cm)

Lanjutan 5.8.

Tahanan Jenis Tanah

76

R

S

T

Netral

Sekunder trafo gardu distribusi

Peralatan Listrik

Re2Re1

RL

RN

Sirkulasi arus akibat adanya kebocoran pada peralatan listrik

Lanjutan 5.8.

77

Tegangan langkahTegangan

sentuh

Titik terjadi gangguan phasa - tanah

20 m 20 m

Bumi

Bentuk tegangan antara tegangan elektroda dan referensi bumi, tegangan elektroda-bumi, tegangan-langkah, tegangan sentuh.

Lanjutan 5.8.

78

Sistem pembumian peralatan di gardu induk dengan menghubungkan elektroda membujur dan melintang dibawah tanah yang disebut sistem mesh dengan tujuan untuk memperoleh tahanan tanah kecil (< 1 ohm).

Lanjutan 5.8.

79

BAB VI

PENGAMAN TRANSMISI

Relai penghantar yang prinsip kerjanya berdasarkan

pengukuran impedansi penghantar.

Relai ini mempunyai ketergantungan terhadap besarnya SIR

dan keterbatasan sensitivitas untuk gangguan satu fasa ke

tanah.

Relai ini mempunyai beberapa karaktristik seperti mho,

quadralateral, reaktans, adaptive mho dll.

Sebagai unit proteksi relai ini dilengkapi dengan pola

teleproteksi seperti putt, pott dan blocking.

Jika tidak terdapat teleproteksi maka relai ini berupa step

distance saja.

6.1. DISTANCE RELAY

80

Dapat menentukan arah letak gangguan

Gangguan didepan relai harus bekerja

Gangguan dibelakang relai tidak boleh bekerja

Dapat menentukan letak gangguan

Gangguan di dalam daerahnya relai harus bekerja

Gangguan diluar derahnya relai tidak boleh bekerja

Beban maksimum tidak boleh masuk jangkauan relai Dapat membedakan gangguan dan ayunan daya

6.2. SETTING DISTANCE RELAY

81

Zone 1

Karena adanya kesalahan pengukuran jarak akibat kesalahan CT, PT dan relainya sendiri, tidak mungkin menset relai sampai ujung saluran yang diamankan, yang lazim disebut Zone 1.

A

F 21

B

F 21

Zone 1= 80% ZAB

Zone - 1 = 80% x ZAB

6.3. SETTING RELAY JARAK

82

Zone 2

Untuk mengamankan sisa yang tidak diamankan Zone 1, diamankan oleh Zone 2 dengan perlambatan waktu.Zone 2 juga sebagai pengaman rel ujung seksi yang diamankan bila tidak mempunyai proteksi rel.

A

F 21

B

F 21

Zone 1= 80% ZAB

Zone - 2 = 80% x (ZAB + 80% x ZBC)

C

Lanjutan 6.3.

83

Zone 3

Sebagai pengamanan cadangan ditambah relai yang lazim disebut Zene 3, dalam hal ini harus dapat menjangkau ujung seksi berikutnya, waktunya diperlambat terhadap Zone 2 seksi berikutnya

A

F 21

B

F 21

Zone 1= 80% ZAB

C

Zone - 3 = 80% x (ZAB + 80% ( ZBC + 80% ZCD )

D

Lanjutan 6.3.

84

Karakteristik mho

Z3

Z2

Z1

X

R

ZL

Karakteristik Quadrilateral

R

XZL

Z1 Z2 Z3

6.4. KARAKTERISTIK DISTANCE RELAY

85

Prinsip kerja pengaman differential arus untuk saluran distribusi dan transmisi mengadapsi diffrential arus, yang membedakan ialah daerah yg diamankan cukup panjang.

I1 I2Daerah pengamanan

CT1 CT2

Saluran distribusi/transmisi

6.5. RELAY DIFFERENTIAL SEBAGAI PENGAMAN SALURAN DISTRIBUSI ATAU TRANSMISI (KAWT PILOT)

86

Relai diferensial arus berdasarkan H. Khirchof, dimana arus yang masuk pada suatu titik, sama dengan arus yang keluar dari titik tersebut.

I1 I2

PRINSIP DASAR PROTEKSI RELAI DIFFERENTIAL

Yang dimaksud titik pada proteksi differential ialah daerah pengamannan, dalam hal ini dibatasi oleh 2 buah trafo arus.

I1 = I2

I1 I2

Daerah pengamanan

CT1 CT2

Lanjutan 6.5.

87

Relai Diffrential arus membandingkan arus yang melalui daerah pengamanan.

Relai ini harus bekerja kalau terjadi gangguan didaerah pengamanan, dan tidak boleh

bekerja dalam keadaan normal atau gangguan diluar daerah pengamanan.

Relai ini merupakan unit pengamanan dan mempunyai selektifitas mutlak.

6.6. RELAI DIFFERENTIAL ARUS

88

PMT PMTA B

I1

CT1

I2

Saluran yg diproteksi

CT2

F 87 F 87

Gelombang arus yang saling dikirim

Lanjutan 6.6.

89

Relai sejenis disetiap ujung saluran.

Supervisi untuk mengontrol bahwa saluran komunikasi (pilot) baik/tidak terganggu.

Untuk ketiga fase hanya sebuah relai, supaya saluran komunikasi yg cukup sepasang cukup 1 pasang.

Sarana komunikasi antara ujung saluran yg lazim disebut kawat pilot, dapat berupa :

- Kawat tembaga.

- Serat optik

Diffrential untuk saluran diperlukan :

- Mikro wave

Lanjutan 6.6.

90

Trafo isolasi, karena kemungkinan terjadi induksi tegangan dari saluran yang diamankan (khususnya pilot dengan kawat tembaga)

Yg membatasi panjang saluran yang diamankan :

- Saluran komunikasi dengan kawat dibatasi oleh adanya arus kapasitansi dan resistans kawat.

- Saluran komunikasi dengan serat optik, sampai batas tidak perlu adanya penguat (repeater).

Lanjutan 6.6.

91

Prinsip operasi yang digunakan.

Circulating current

Prinsipnya dalam keadaan normal/tidak ada gangguan arus mengalir melalui CT di kedua ujung, kumparan penahan dan kawat pilot, kumparan kerja tidak dilalui arus.

Opose Voltage

Prinsipnya dalam keadaan normal/tidak ada gangguan arus mengalirhanya disetiap CT dan kumparan penahan disetiap sisinya, pada kawat pilot dan kumparan kerja tidak dilalui arus.

Lanjutan 6.6.

92

PMT PMTA B

I1

id

F 87 F 87

CT1

id

I2


CT2

Trafo penjumlah

Trafo penjumlah

s1

s2 p2

p1

s1

s2p2

p1

Trafo isolasi5 kV untuk JTM

15 kV untuk JTT

Lanjutan 6.6.

93

CIRCULATING CURRENT.

Keadaan normal

PMT PMTA BI1 I2

i2idi1

F 87 F 87

CT1 CT1

id

i2Kumparan kerja

Kawat pilot

Kumparan penahan


Pada keadaan normal kawat pilot dilalui arus dan kumparan kerja tidak dilalui arus.

6.7. CIRCULATING CURRENT

94

Relai penghantar yang prinsip kerjanya membandingkan arah gangguan, jika kedua relai pada penghantar merasakan gangguan di depannya maka relai akan bekerja.

Cara kerjanya ada yang menggunakan directional impedans, directional current dan superimposed.

A B

Signalling channel

DIR

T

R

1

&

DIR

T

R

1

&

Directional comparison relay

6.8. DIRECTIONAL COMPARISON RELAY

95

C

F 51 F 51

Jangkauan relai sangat dipengaruhi oleh besar kecilnya pembangkitan.

A B

CA B

t

6.9. PENGAMAN CADANGAN TRANSMISI DENGAN RELAI ARUS LEBIH

96

BAB VII

PENGAMAN DISTRIBUSI 20 KV

Pada SUTM

PETIR

I (DARI SUMBER)

RANTING POHON

AWANAWANAWAN

7.1. PENYEBAB GANGGUAN HUBUNG SINGKAT

97

51

51N

51G

51

51G

TRAFO DAYA

3 FASA1 FASA-TANAH

TEGANGAN DI BUS 20 KV TURUN

PENGARUH TEGANGAN TURUN DIRASAKAN OLEH SEMUA FEEDER YANG

TERSAMBUNG PADA BUS BERSAMA.

SAAT TERJADI GANGGUAN HS BERPENGARUH PADA TRAFO TENAGA DAN GEN

SAAT PMT TERBUKA TEGANGAN NAIK.

GANGGUAN HS 1 FASA KETANAH DAPAT MENAIKAN TEG PADA FASA YANG

SEHAT.

7.2. PENGARUH ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT TERHADAP SISTEM TENAGA LISTRIK

98

SAAT TERJADI GANGGUAN DI SALAH SATU FEEDER,

ADA SUMBANGAN ARUS DARI PLTD A DAN PLTD B KETITIK GANGGUAN.

RELAI DI 3 DAN 5 AKAN TRIP

RELAI DI 1 & 6 AKAN PICK UP

JIKA SETELAN RELAI ANTARA KEDUA PUSAT LISTRIK TIDAK SESUAI, AKAN

TERJADI BLACK OUT (SELURUH PUSAT LISTRIK PADAM)

PLTD A PLTD B1

2

3

4

5

6

V<20 kVV < 20 kV

7.3. HUBUNGAN PARALEL ANTAR PUSAT LISTRIK

99

20 kV

Gan

gg

uan

HS

Saat terjadi gangguan hubung singkat dijaringan 20 kV di salah satu feeder,

Yang mempunyai FCO--- FCO trip.

Saat FCO trip dalam tabung terjadi arcing yang waktunya melebihi waktu setting

Yang dapat tripkan Rele di outgoing.

PLTD A IFFCOIF>>

7.4. GANGGUAN HUBUNG SINGKAT

100

GANGGUAN YANG TERJADI:GANGGUAN YANG TERJADI:

GANGGUAN 3 : bisa terjadi

pada fasa R , S dan T terhubung singkat

GANGGUAN 2 FASA : bisa terjadi antara

• fasa R & S,

• fasa T & S atau

• R & T terhubung singkat

Lanjutan 7.4.

GANGGUAN 2 FASA KE TANAH: bisa terjadi antara

• fasa R & S,

• fasa T & S ke tanah atau

• fasa R & T ke tanah

GANGGUAN 1 FASA KE TANAH: bisa terjadi antara

• fasa R – ke tanah

• fasa S - ke tanah atau

• fasa T - ke tanah

101

2 3 4 5 6

A B C D21

1

1. Differential Relay Pengaman Utama Gen dll.2. Differential Relay Pengaman Utama Trafo dll.3. Over Current Relay Trafo sisi 150 KV Pengaman Cadangan Lokal Trafo

Pengaman Cadangan Jauh Bus B.4. OCR dan GFR Trafo sisi 20 kV Pengaman Utama Bus B1 Pengaman

Cadangan JAuh saluran BC.5. OCR dan GFR di B2 Pengaman Utama saluran BC Pengaman Cadangan

Jauh saluran CD.6. OCR dan GFR di C Pengaman Utama saluran CD Pengaman Cadangan

Jauh seksi berikut.

7.5. SISTEM PENGAMAN PADA SISTEM DISTRIBUSI

102

PMT

NGR

TRAFO

6,3/20 KV

OCR OCR OCR

GFR

CTPMT

ON

TRAFO 6,3/20 KV

NGR

CT

OCR/GFR

Jaringan distribusi

RELAY

7.6. WIRING DIAGRAM OVER CURRENT RELAY & GROUND FAULT RELAY

103

PMT

ON

OCR OCR OCR

GFR

CT

PADA SAAT HUBUNG SINGKAT 3 FASA

TRAFO 6,3/20 KV

NGR

OFF

HUBUNG SINGKAT

3 FASA

Gangguan terjadi pada fasa R,S dan T. Arus gangguan hubung singkat mengalir di jaringan. Karena arus tersebut > dari ratio CT pada sekunder CT mengalir arus. Masuk ke OCR -- OCR memasok arus ke PMT-- PMT trip.

7.7. CARA KERJA OCR

104

PMT

ON

OCR OCR OCR

GFR

CTTRAFO 6,3/20 KV

NGR

OFF

HUBUNG SINGKAT

1 FASA

R

S

T

Gangguan HS terjadi pada fasa T, arus mengalir masuk ke GFR - PMT trip

3Io

Lanjutan 7.7.

105

Penyulang

Gangguan

+

-

CT

CT mentransfer besaran primer ke besaran sekunder

Rele detektor hanya bekerja- dengan arus kecil akurat Perlu sumber Volt DC untuk - tripping PMT Karakteristik bisa dipilih Definite, Inverse, Very-Inverse atau

Extreemely Inverse.

Pengaman Gangguan Antar Fasa (OCR)

Pengaman Gangguan Satu Fasa Ketanah (GFR)

Cara kerja:

7.8. PERALATAN PENGAMAN PADA JARINGAN 20 kV

106

Elektromekanis

Sederhana Definite, (instant)

Setelanwaktu

• Rele definite hanya menyetel waktu

• Saat terjadi gangguan hubung singkat arus

dari CT masuk ke kumparan Rele.

• Selenoid yang dililit kumparan akan menjadi

magnit dan kontak akan ditarik kebawah.

• lamanya kontak menyentuh switch tergantung

setting waktunya

7.9. RELE ARUS LEBIH SEKUNDER

107

Karakteristik Inverse

• Rele inverse menyetel waktu & arus

• Saat terjadi gangguan hubung singkat arus

dari CT masuk ke kumparan Rele

• Selenoid yang dililit kumparan akan mem

bentuk , fluks terpotong oleh piringan,

piringan berputar.

• Lamanya kontak menyentuh switch tergantung

setting waktunya

Lanjutan7.9.

108

Elektrostatik

Comp

Set I (arus)

Set timerKontakOutput

RectCT

Arus gangguan hubung singkat masuk ke CT. Arus ini di searah kan di Rectifier dan arus searah di teruskan

ke comp. Kapasitor digunakan menambah arus yang masuk coil tripping.

I

C

Lanjutan7.9.

109

t (detik)

I (ampere)

SETt

KARAKTERISTIK TUNDA WAKTU TERTENTU ( DEFINITE TIME )

SETI

Karakteristik definite time: bisa di setting arus besar setting waktu kecil

7.10. KARAKTERISTIK RELAY

Karakteristik Relay : - Definite - Invers - Instant

110

t (detik)

I (ampere)SETI MOMENTISET

Digunakan untuk setting inverse dan moment

7.11. KARAKTERISTIK KOMBINASI INSTANT DENGAN TUNDA WAKTU INVERSE

111

T (detik)

I (ampere)MOMENTISET

SETt

PADA KARAKTERISTIK INSTANT MEMPUNYAI WAKTU MINIMUM: 40 s/d 80 milisecond DENGAN ARUS YANG BESAR

Digunakan: untuk back up pada pengaman distribusi

7.12. KARAKTERISTIK INSTANT = MOMENT

112

JARINGAN RADIAL SINGLE

51

51N

51G

51

51G

51

51G

51

51G

TRAFO UNIT/TRAFO DAYA

SUMBERKIT

KOORDINASI DENGAN O.C INVERSE

PERHITUNGAN KOORDINASI SELALU DIMULAI DARI RELAI PALING HILIR, DAN BERGERAK KE HULU

7.13. PERHITUNGAN ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT

113

UNTUK : GANGGUAN HUBUNG SINGKAT 3 FASA

GANGGUAN HUBUNG SINGKAT 2 FASA

GANGGUAN HUBUNG SINGKAT SATU FASA KETANAH

RUMUS DASAR YANG DIGUNAKAN ADALAHHUKUM OHM

I = V

Z

I = ARUS GANGGUAN H.S

V = TEGANGAN SUMBER

Z = IMPEDANSI DARI SUMBER KETITIK GANGGUAN,

IMPEDANSI EKIVALENT

BIASANYANILAI IMPEDANSI EKIVALENT INI YANGMEMBINGUNGKAN PARA PEMULA.

GANGGUAN HUBUNG SINGKAT 2 FASA KETANAH

Lanjutan7.13.

114

UNTUK GANGGUAN 3 FASA IMPEDANSI YANG DIGUNAKANADALAH IMPEDANSI URUTANPOSITIF

NILAI EKIVALEN Z1

TEGANGANNYA ADALAH E FASA

UNTUK GANGGUAN 2 FASA IMPEDANSI YANG DIGUNAKANADALAH JUMLAH IMPEDANSIURUTAN POS. + URUTAN NEG. NILAI EKIVALEN Z1 + Z2

TEGANGANNYA ADALAH E FASA-FASA

DARI KETIGA JENIS GANGGUAN, PERBEDAANNYA ADA PADA

UNTUK GANGGUAN 1 FASA KETANAH IMPEDANSI YANG DIGUNAKANADALAH JUMLAH IMPEDANSIURUTAN POS. + URUTAN NEG. +URUTAN NOL

NILAI EKIVALEN Z1 + Z2 + Z0

TEGANGANNYA ADALAH E FASA

UNTUK GANGGUAN 2 FASA KETANAH

IMPEDANSI YANG DIGUNAKANADALAH JUMLAH IMPEDANSIURUTAN POS. + URUTAN NEG. +URUTAN NOL

NILAI EKIVALEN Z1 + Z2 * Z0

Z2 + Z0

Lanjutan7.13.

:

:

:

:

115

PERHITUNGAN ARUS GANGGUAN :

GANGGUAN TIGA FASA :RUMUSNYA : V

ZI =

V = TEGANGAN FASA - NETRAL

Z = IMPEDANSI Z1 ekivalen

GANGGUAN DUA FASA :V

ZI =

V =TEGANGAN FASA - FASA

Z =IMPEDANSI ( Z1 + Z2 ) ekivalen

RUMUSNYA :

Lanjutan7.13.

116

GANGGUAN SATU FASA KETANAH :

RUMUSNYA :V

ZI =

V = 3 x TEGANGAN FASA

Z = IMPEDANSI ( Z1 + Z2 + Z0 ) eki

GANGGUAN DUA FASA - KETANAH :

V

ZI =

V = TEGANGAN FASA - FASA

Z = IMPEDANSI Z1 + Z2 * Z0

Z2 + Z0

ekivalen


RUMUSNYA :

117

0,14

1I

I x t

Tms

k

SET

fault

detik

1I

I

Tms0,14t

k

SET

FAULT

t = Waktu trip (detik).

Tms = Time multiple setting.

Ifault = Besarnya arus gangguan Hub Singkat (amp)

Setelan over current relay (inverse) diambil arus gg hub singkat terbesar.

Setelan ground fault relay (inverse) diambil arus gangguan hub singkat terkecil.

ISET = Besarnya arus setting sisi primer

Setelan over current relay (Invers) diambil 1,05 s/d 1,1 x Ibeban

Setelan ground fault relay (inverse) diambil 0,06 s/d 0,12 x arus gg hub singkat terkecil.

Faktor k tergantung pada kurva arus waktu, sebagai berikut:

Nama kurva k IEC standard Inverse 0,02 IEC very Inverse 1 IEC Extremely Inverse 2 IEEE standard Inverse 0.02 IEEE Short Inverse 0.02 IEEE Very Inverse 2 EEE inverse 2 IEEE Extremely Inverse 2

7.14. SETELAN Tms DAN WAKTU PADA RELAY INVERS

118

Technology

Proteksi sistem-tenaga-listrik