Sistem proteksi generator terdiri dari berbagai jenis relay seperti differential relay, overcurrent relay, undervoltage relay, dan overspeed relay yang berfungsi untuk mendeteksi gangguan seperti hubung singkat, tegangan kurang, tegangan lebih, dan kecepatan berlebih guna melindungi generator.

1. BAB I
PENDAHULUAN

2. 1.1. LATAR BELAKANG DAN PENGERTIAN UMUM/DEFINISI
 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

3. 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

4.  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

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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

9. BAB II
PENGAMAN GENERATOR

10. 2.1. SKEMA GENERATOR
 GENERATOR KECIL (sistem isolated)
Daya: 500 s/d 1000 kVA tegangan 600 volt (maksimum)
 1- 51V, backup overcurrent relay, pengendalian
tegangan atau kontrol tegangan
 1-51G, backup ground time overcurrent relay
 GENERATOR SEDANG (sistem isolated/ paralel)
Daya: 500 s/d 12 500 kVA tegangan 600 volt
(maksimum)
 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
8

11. Lanjutan 2.1.
 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 peng
endalian protection
 1 – 40, impedance relay, untuk pengaman
kehilangan medan
 1 – 46, Negative phase sequence over
current relay untuk protection
kondisi unbalanced
9

12. Lanjutan 2.1.
 3 - 51V, backup overcurrent relay,
pengendalian tegangan atau
kontrol tegangan
 1 -51G, backup ground time overcurrent
relay
 1 - 87, differential relay
 1 – 87G, ground differential relay
 1 - 32, reserve power relay untuk peng
endalian protection
 1 – 40, impedance relay, untuk pengaman
kehilangan medan
 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
10

13. 2.2. PENGAMAN HUBUNG SINGKAT
BUS GEN.
CB CT
Beban
GEN.
OCR
MCCB
 Relai ini mengamankan generator dari beban lebih atau
gangguan hubung singkat .
 PENGAMAN : OCR (51) -- untuk generator sedang dan besar
MCCB - - untuk generator kecil
11

14. 2.3. PENGAMAN TEGANGAN KURANG
BUS GEN.
CB
Beban
GEN. PT
UVR
 PENYEBAB:
 Generator mengalami beban lebih
 AVR generator mengalami kerusakan
 Gangguan hubung singkat di sistem
 AKIBAT: Dapat merusak belitan rotor
 PENGAMAN : UNDER VOLTAGE RELAY (27)
12

15. 2.4. PENGAMAN TEGANGAN LEBIH (OVER LOAD)
BUS GEN.
CB
Beban
GEN. PT
OVR
 PENYEBAB:
Lepas nya beban (Ppemb > P beban)
 AKIBAT:
 Generator mengalami kapasitif.
 AVR generator mengalami kerusakan bila berlanjut, merusak instalasi
alat bantu di generator bisa rusak.
 Frekwensi naik > 50 Hz .
 PENGAMANDEVICE NUMBER OVER VOLTAGE RELAY : 59
:
13

16. 2.5. PENGAMAN STATOR KE TANAH
BUS GEN.
TRF CB
Beban
Rn GEN.
CT
OCR 51N
 PENYEBAB:
Terjadi kebocoran isolasi di stator, sehingga terjadi gangguan hubung
Singkat fasa ketanah antara stator dan tanah
 AKIBAT:
Kerusakan pada belitan stator
PENGAMAN ARUS LEBIH (51N)
 PENGAMAN:
14

17. 2.6. PENGAMAN DAYA (BALIK) PENGGERAK
MULA
BUS GEN.
CT
SISTEM
GEN. PT
32
40
 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)
15

18. 2.7. PENGAMAN HILANG MEDAN (LOSS OF
EXCITATION)
BUS GEN.
CT
SISTEM
GEN. PT
32
40
 PENYEBAB: Hilangnya eksitasi
 AKIBAT:
 Daya reaktif balik dari sistem masuk ke generator,
atau generator menyerap var sistem
 Memanaskan ujung belitan generator
 PENGAMAN -- LOSS OF EXCITATION (40)
16

19. 2.8. PENGAMAN TEMPERATUR GENERATOR
GEN.
CB
RTD
26
 PENYEBAB:
 pembebanan melebihi kapasitas generator
 kerusakan sistem pendingin
 AKIBAT:
 belitan generator bisa panas
 bisa merusak konduktor stator dan isolasi
antara belitan ke inti
 PENGAMAN -- PENGAMAN TEMPERATUR (26)
17

20. 2.9. PENGAMAN OVER SPEED
BUS GEN.
MESIN.
CB
GEN.
TRANSDUCER
SPEED SENSOR
 PENYEBAB:
 gangguan pada sistem sehingga lepas beban
 governor tidak mampu kembalikan put. normal
 AKIBAT:
 over speed
 bisa terjadi vibrasi  balancing pada put. tertentu
 bisa rusakkan bearing dan shaft
 frekwensi naik
 PENGAMAN : UNDER SPEED (81 – U)
OVER SPEED (81- O)
18

21. 2.10. PENGAMAN DIFFERENSIAL GENERATOR
GEN.
CB
SET
DIFERENSIAL
GENERATOR
 PENYEBAB:
GANGGUAN PADA BELITAN GENERATOR
 AKIBAT:
KERUSAKAN ISOLASI BELITAN GENERATOR
 PENGAMAN: DIFFRENTIAL RELAY (87 G).
19

22. 2.11. PENGAMAN BEBEAN LEBIH (OVER LOAD
RELAY)
BUS GEN.
CB CT
BEBAN
GEN.
OLR
 PENYEBAB:
Arus beban melebihi nominal dan bertahan lama
 AKIBAT:
Memanaskan belitan generator. merusak konduktor dan isolasi belitan
 PENGAMAN : DEVICE NUMBER OVER LOAD RELAY : 49
20

23. 2.8. PENGAMAN TEMPERATUR GENERATOR
GEN.
CB
NEG.SEQ
FILTER
OCR
 PENYEBAB:
KETIDAK SEIMBANGAN ARUS FASA BEBAN
 AKIBAT:
MEMANAS KAN ROTOR GENERATOR BILA BERTAHAN LAMA
 PENGAMAN : NEGATIVE SEQUENCE RELAY ( 46)
21

24. BAB III
PENGAMAN
TRANSFORMATOR
TENAGA

25. 3.1. JENIS PENGAMAN
 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
22

26. 3.2. RELAY BUCHHOLZ
KE CONSERVATOR KRAN
TRIP
PELAMPUNG
1
TUAS TRIP
ALARM
2 TUAS ALARM
TANGKI TRAFO
 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:
 Mengerjakan alarm (Bucholz 1st) pada kontak bagian atas 1.
 Mengerjakan perintah trip ke PMT pada kontak bagian bawah 2.
23

27. Lanjutan 3.2.
 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.
24

28. 3.3. RELAY JANSEN
 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.
25

29. 3.4. RELAY SUDDEN PRESSURE
 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.
Indikator  Pressure Relief Valve
trip
Suatu katup yang ditekan oleh sebuah pegas yang
didisain sedemikian rupa sehingga apabila terjadi
tekanan di dalam transformator melebihi tekanan
Reset Mekanis 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.
26

30. 3.5. RELAY HV/ LV WINDING TEMPERATURE
 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.
 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 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).
27

31. 3.6. PENGAMAN PANJAT TRAFO
28

32. 3.7. RELAY ARUS LEBIH (OVER CURRENT
RELAY)
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.
29

33. 3.8. RELAY TANGKI TANAH
 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 trafo
ketanah, kalau terjadi kebocoran isolasi dari belitan tarafo ke tangki, arus
yang 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.
30

34. 3.9. RESTRICTED EARTH FAULT (REF)
 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.
Y
87N 87N
31

35. 3.10. PENGAMAN DIFFERENSIAL
 PRINSIPNYA :
membandingkan arus yang masuk
ke peralatan dengan arus yang
keluar dari peralatan tersebut
 Fungsi:
untuk mengamankan transformator terhadap gangguan hubung singkat yang
terjadi didalam daerah pengaman transformator.
PERALATAN
I IN I OUT
 Cara Kerja:
Membandingkan antara arus yang masuk dengan arus yang keluar
32

36. Lanjutan 3.10.
 DIFFERENSIAL SEBAGAI PENGAMAN TRAFO (lanjutan)
TRAFO TENAGA
IP CT P IS CT S
BEBAN
iS
DIFF. RY
DOT POLARITY iP
 DALAM KEADAAN NORMAL  ARAH IP DAN IS SEPERTI
PADA GAMBAR
 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
33

37. Lanjutan 3.10.
 DIFFERENSIAL SEBAGAI PENGAMAN TRAFO (lanjutan)
TRAFO TENAGA
IP CT P CT S
BEBAN
DIFF. RY
DOT POLARITY
iP
 DALAM KEADAAN GANGGUAN ARAH IP SEPERTI PADA
GAMBAR DAN HANYA IP
 DISISI SEKUNDER CTP, ARUS iP KELUAR DARI
TERMINAL DOT, DAN MENGERJAKAN DIFF RY
 PERHATIKAN :TERMINAL SEKUNDER CTP DAN CTS TERHUBUNG
KE DIFF. RY DI FASA YANG BERLAWANAN
ATAU BEDA SUDUT 180o
34

38. 3.11. BAGAN SATU GARIS PENGAMAN
TRANSFORMATOR
BUS I 150 kV
BUS 2 150 kV
PMS BUS 1 PMS BUS 2
Trip
PMT 150kV
Meter
CT
200/5-5-5A OCR & EF
TRAFO DIFFRENSIAL
20 MVA NGR 40 ohm
CT 300A/12 kVCT
150 / 20 kV
300/5A 10 Sec 1000/5
Z = 12,4 5 REF
EF
CT OCR & EF
1000/5-5-5A
Meter
Trip
PMT 20kV
PT
BUS 20 kV
Trip 20kV/110V KETERANGAN :
PMT 20kV
V3 V3 OCR & EF : Over Current Relay & Earth Fault
OCR & EF
CT DIFF : Diffrencial Relay
Meter REF : Restricted Earth Fault
Meter : Alat Ukur Amper, kWh, kVarh, MW, MVar dll.
PENYULANG 20 kV
35

39. BAB IV
CURRENT
TRANSFORMER &
POTENTIAL
TRANSFORMER

40. 4.1. TRAFO INSTRUMEN (INTRUMENT
TRANSFORMER)
 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.
 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
 Cosϕ meter : untuk mengukur power factor
 PERALATAN PROTEKSI
 Over Current Relay
 Ground Fault Relay
 Differential Relay
 Distance Relay
36

41. 4.2. TRAFO ARUS
 DEMI KEAMANAN & KETELITIAN, TRAFO ARUS UNTUK :
 PENGUKURAN
• HARUS PUNYA KETELITIAN TINGGI PADA
DAERAH ARUS PENGUKURAN BEBAN
NOMINAL
• HARUS JENUH PADA ARUS GANGGUAN YANG
BESAR, UNTUK KEAMANAN ALAT UKUR
 PROTEKSI
• HARUS PUNYA KETELITIAN / ERROR KECIL PADA
DAERAH ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT
BESAR
• TIDAK JENUH PADA ARUS GANGGUAN YANG
BESAR, UNTUK KEANDALAN ALAT PROTEKSI
37

42. Lanjutan 4.2.
 RANGKAIAN EKIVALEN CT
IP
P 1 /K P 2 /L
S 1 /k S 2 /l
IS
A
 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
38

43. 4.3. KESALAHAN CURRENT TRANSFORMER
 Kesalahan arus
Perbedaan arus yang masuk disisi primer dengan arus disisi
sekunder
ε % = [(Kn Is - Ip)/Ip] x 100%
 Kesalahan fasa
Akibat pergeseran fasa antara arus sisi primer dengan arus
sisi sekunder
 Composite Error
εc = 100/ Ip √ 100/T ∫ (Knis – ip)2 dt
is dan ip merupakan nilai arus sesaat sisi sekunder dan sisi
primer.
39

44. 4.4. SPESIFIKASI CLASS CT
Sesuai IEC 60044-1 spesifikasi class untuk CT:
Kelas +/- % kesalahan ratio arus +/- % pergeseran fase pada % dari
ketelitian pada % dari arus pengenal 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
Kelas +/- % kesalahan ratio arus +/- % pergeseran fase pada % dari
ketelitian pada % dari arus pengenal 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 +/- % kesalahan ratio arus pada % dari arus pengenal
ketelitian
50 100
3 3 3
5 5 5
40

45. 4.5. CLASS TRAFO UNTUK PENGUKURAN
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
Untuk kebutuhan instrument : CL3 or CL5
2,5 VA; 10 VA; 30 VA
Akurasi burden pengenal: 5 VA ; 15 VA
7,5 VA ; 20 VA
41

46. 4.6. KURVA MAGNETISASI
Kurva maknetisasi CT
CT Metering ES
Kurva CT untuk proteksi
Knee point
Kurva CT untuk pengukuran
CT Proteksi
I eX ct
42

47. 4.7. BEBERAPA KONSTRUKSI CT
 Sisi primer batang  Sisi primer lilitan
A
43

48. Lanjutan 4.7.
Inti besi
 Trafo arus dengan inti besi
 Trafo arus tanpa inti besi
Rogowski coil
44

49. Lanjutan 4.7.
 Type lingkaran/Wound primary
Conventional
Dead Tank CT
45

50. Lanjutan 4.7.
 Type batang /Bar primary
Inverted CT
46

51. Lanjutan 4.7.
Teriminal primer
1 belitan
Pola (mould) Pola (mould)
Resin Resin
Belitan Belitan
sekunder sekunder
Belitan sekunder Belitan sekunder
Untuk Untuk
Untuk Proteksi Untuk Proteksi
pengukuran pengukuran
Teriminal sekunder Teriminal sekunder
P1(C1) P2(C2)
Gambar 8: dua belitan sekunder
1S1 1S2 2S1 2S2 3S1 3S2 4S1 4S2
4 Teriminal sekunder
BILA PRIMER 2 BELITAN --  DIPILIH PADA LOWER RATIO
47

52. 4.8. TRAFO TEGANGAN
 Trafo tegangan:
Instrumen trafo yang dipergunakan untuk memperkecil tegangan
tinggi ke tegangan rendah , dipergunakan untuk pengukuran atau
proteksi
Accuracy classes sesuai IEC 60044-2
Range Limit of Errors
Class Burden Voltage Ratio Phase Application
(%) (%) (%) displacement
(min)
0,1 25 - 100 80 - 120 0,1 5 laboratory
0,2 25 - 100 80 - 120 0,2 10 Precision and revenue metering
0,5 25 - 100 80 - 120 0,5 20 standard revenue metering industrial
1,0 25 - 100 80 - 120 1,0 40 grade meters intruments
3,0 25 - 100 80 - 120 3 -
3P 25 - 100 5-Vf 3,0 120 Protection
6P 25 - 100 5-Vf 6,0 240 Protection
48

53. Lanjutan 4.8.
 Rangkaian ekivalen
R
S
T
Primer
20.000/√3
Sekunder
100/√3
r s t
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)
 Untuk pengukuran tegangan jatuh disisi sekunder ≤ 0,05 % s/d 0,1 % x
tegangan pengenal sekunder PT
 Tipe trafo tegangan:
 Inductive voltage transformers
 Capacitive voltage transformers
49

54. 4.9. KLASIFIKASI TRAFO TEGANGAN
 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.
50

55. 4.10. JENIS INDUKTIF TRAFO TEGANGAN
 Keterangan gambar:
1. Kertas/Isolasi Minyak Mineral/Quartz filling.
7
6
2. Belitan Primer: vernis ganda-isolasi kawat
tembaga, tahan pada suhu tinggi.
5
3. Inti: bukan orientasi listrik baja memperkecil
1
resiko resonansi besi
4. Belitan Sekunder
4 2
5. Isolator Keramik
3
8
6. Dehydrating Breather
7. Terminal Primer
8. Terminal Sekunder
51

56. 4.11. JENIS KAPASITIF TRAFO TEGANGAN
1 1). HV.T adalah terminal tegangan tinggi
2) kapasitor C1 & C2 pembagi tegangan
(capacitive voltage divider) yang
5 berfungsi sebagai pembagi tegangan
tinggi untuk diubah oleh trafo
tegangan menjadi tegangan
pengukuran yang lebih rendah
2 3). L0 adalah induktor penyesuai
tegangan (medium voltage choke)
yang berfungsi untuk
mengatur/menyesuaikan supaya tidak
terjadi pergeseran fasa antara
tegangan masukan (vi) dengan
3 7 tegangan keluaran (vo) pada
frekuensi dasar.
4) Belitan primer
5) Isolator keramik
4
7) Terminal sekunder
52

57. 4.12. KESALAHAN TRAFO TEGANGAN
 Kesalahan rasio trafo tegangan
Kesalahan besaran tegangan karena perbedaan rasio name plate
dengan rasio sebenarnya dinyatakan dalam
% = 100 (Kn Vs - Vp)/Vp
 Composite Error
εc = 100/ Vp √ 100/T ∫ (Knvs – vp)2 dt
vs dan vp merupakan nilai tegangan sesaat sisi sekunder dan sisi primer.
53

58. BAB V
SISTEM PEMBUMIAN
PERALATAN & SISTEM

59. 5.1. PENGERTIAN UMUM
 Pembumian sistem adalah hubungan secara Elektris antara sistem
dengan tanah melalui transformator yang mempunyai belitan Y.
 Kegunaan: (pada sistem 3 fasa)
 Pengaman Sistem dari gangguan tanah
 Pengaman Isolasi Peralatan Instalasi akibat tegangan lebih
sewaktu gangguan fasa-tanah
 Pembumian Peralatan adalah hubungan antara peralatan listrik
dengan tanah/bumi
 Kegunaan:
Sebagai pengaman bagi manusia dan peralatan instalasi jika terjadi
kebocoran listrik pada peralatan.
54

60. 5.2. MACAM / JENIS PEMBUMIAN SISTEM
 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 ).
55

61. 5.3. PEMBUMIAN NETRAL LANGSUNG (SOLID
GROUNDED)
 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 ditanahkan
langsung
56

62. Lanjutan 5.3.
 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.
57

63. Lanjutan 5.3.
ZL
XT
I GF
 Arus gangguan tanah dihitung dengan memasukkan
Reaktansi X T dan Impedansi Z L
 Arus gangguan tanah dipakai untuk penyetelan Relai
Arus Lebih gangguan tanah.
58

64. Lanjutan 5.3.
 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
59

65. 5.4. PEMBUMIAN NETRAL MELALUI TAHANAN
 Netral Sistem dari transformator 3 fasa dengan
hubungan Y yang dihubungkan dengan tanah
melalui tahanan
 Guna : Membatasi besar arus gangguan tanah
tetapi relai gangguan tanah masih kerja baik
Transformator tenaga
Netral ditanahkan
Melalui Tahanan
Tahanan
60

66. Lanjutan 5.4.
 Pemasangannya :
Pada transformator tenaga yang dipasok pada
sistem tegangan 70 atau 150 kV (GI) atau pada
sistem 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
61

67. Lanjutan 5.4.
 Contoh NGR yang terpasang di Gardu Induk
40 ohm
 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.
62

68. Lanjutan 5.4.
ZL
XT
Rn I GF
 Arus gangguan tanah dihitung dengan memasuk-
kan Tahanan 3R N , Reaktansi X T dan Impedansi Z L
 Arus gangguan tanah dipakai untuk penyetelan
Relai Arus Lebih gangguan tanah.
63

69.  Lanjutan 5.4.
 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 .
64

70. 5.5. PEMBUMIAN NETRAL MENGAMBANG
(FLOATING)
 Titik Netral Transformator hubungan Y tidak
dihubungkan ke tanah
 Untuk sistem kecil, arus gangguan-
tanah tidak membuat kejutan power
 Guna : pada pembangkit
 Untuk sistem kecil, arus gangguan-
tanah temporer bisa self clearing
Transformator tenaga
Netral tidak
ditanahkan
65

71. Lanjutan 5.5.
ZL
XT
I Ce I GF
 Saat terjadi Arus gangguan tanah
timbul: kapasitif jaringan
 Arus
 Tidak tergantung lokasi gangguan, besarnya tetap
 Karenanya Relai gangguan tanah tidak selektif
 Arus Kapasitif gangguan tanah besar ?  Arcing
66

72. Lanjutan 5.5.
 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.
 Sistem kecil, gangguan tanah tidak dirasakan
konsumen TR.
 Uraian vektor V dan I saat gangguan tanah
 Segitiga tegangan sistem tidak berubah .
 Magnitude & sudut tegangan fasa sehat berubah .
 Magnitude I Ce besar  gejala Arcing Ground .
67

73.  Lanjutan 5.5.
 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.
 I CE yang terlalu besar penyebab Arcing
Ground harus dihindari  agar tidak merusak
peralatan
68

74. Lanjutan 5.5.
 Pembebanan :
 Tidak bisa single phase
 Harus three phase (Trafo 3 fasa)
 Beban tidak seimbang di TR di TM dialiri
arus urutan negatif.
 Pengukuran Beban  bisa gunakan meter
3 fasa 3 kawat.
69

75. 5.6. PEMBUMIAN NETRAL MELALUI PETERSON
COIL
 Netral Sistem dari transformator 3 fasa dengan
hubungan Y yang dihubungkan dengan tanah
melalui reaktor induktif -  Peterson coil
 Nilai reaktansi Induktansi disesuaikan dengan
nilai reaktansi kapasitansi jaringan
 Arus kapasitif gangguan tanah yang
besar dikecilkan agar tidak terjadi
 Guna : Arcing Ground yang berbahaya
 Arus gangguan tanah temporer men-
jadi bisa self clearing kembali
 Dapat mengkompensir arus kapasitif
70

76. Lanjutan 5.6.
Transformator tenaga
Netral ditanahkan
Melalui Reaktor
 Tegangan Fasa- tanah
Kondisi Normal
 Masih dapat terjaga seimbang , bila Ce seimbang .
Kondisi gangguan tanah
 Teg. Netral-tanah naik, teg. Fasa-tanah naik √3.
71

77. Lanjutan 5.6.
I Ce
ZL
XT
IL
I Ce IL
 Bila terjadi arus gangguan tanah
 Arus kapasitif jaringan dikompensir oleh arus I L
 Tidak tergantung lokasi gangguan, besarnya tetap
 Relai gangguan tanah tidak selektif
 Arus gangguan tanah  tidak membuat Arcing
72

78. Lanjutan 5.6.
 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.
73

79. 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

80. 5.8. PEMBUMIAN PERALATAN
 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.
75

81. Lanjutan 5.8.
 Tahanan Jenis Tanah
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 = Tahanan elektroda pentanahan (ohm)
ρ = Tahanan jenis tanah ,ohm-cm besarnya sesuai tabel
R=
ρ  4.L 
. ln − 1 (karena tabel diatas dalam ohm-meter dirubah dahulu
2.π L  
r
dalam ohm-cm)
r = jari-jari elektroda pentanahan ( cm )
L = panjang elektroda pentanahan ( cm )
76

82. Lanjutan 5.8.
 Sirkulasi arus akibat adanya kebocoran pada peralatan
listrik
R
RL
Sekunder S
trafo
gardu T
distribusi RN
Netral
Re1 Re2
Peralatan Listrik
77

83. Lanjutan 5.8.
Titik terjadi gangguan
phasa - tanah
Tegangan sentuh
Tegangan langkah
Bumi
20 m 20 m
Bentuk tegangan antara tegangan elektroda dan
referensi bumi, tegangan elektroda-bumi, tegangan-
langkah, tegangan sentuh.
78

84. Lanjutan 5.8.
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).
79

85. BAB VI
PENGAMAN TRANSMISI

86. 6.1. DISTANCE RELAY
 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.
80

87. 6.2. SETTING DISTANCE RELAY
 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
81

88. 6.3. SETTING RELAY JARAK
 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 Zone 1= 80% ZAB
B
F F
21 21
Zone - 1 = 80% x Z AB
82

89. Lanjutan 6.3.
 Zone 2
Untuk mengamankan sisa yang tidak diamankan Zone 1,
diaman- kan oleh Zone 2 dengan perlambatan waktu.
Zone 2 juga sebagai pengaman rel ujung seksi yang
diamankan bila tidak mempunyai proteksi rel.
A B C
Zone 1= 80% ZAB
F F
21 21
Zone - 2 = 80% x (Z AB + 80% x Z BC )
83

90. Lanjutan 6.3.
 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 B C D
Zone 1= 80% ZAB
F F
21 21
Zone - 3 = 80% x (Z AB + 80% ( Z BC + 80% Z CD )
84

91. 6.4. KARAKTERISTIK DISTANCE RELAY
X
ZL
 Karakteristik mho
Z1 Z2 Z3
R
X ZL
Z3
 Karakteristik Quadrilateral
Z2
R
Z1
85

92. 6.5. RELAY DIFFERENTIAL SEBAGAI PENGAMAN SALURAN
DISTRIBUSI ATAU TRANSMISI (KAWT PILOT)
 Prinsip kerja pengaman differential arus untuk
saluran distribusi dan transmisi mengadapsi
diffrential arus, yang membedakan ialah daerah yg
diamankan cukup panjang.
I1 Daerah pengamanan I2
Saluran distribusi/transmisi
CT1 CT2
86

93. Lanjutan 6.5.
 PRINSIP DASAR PROTEKSI RELAI DIFFERENTIAL
 Relai diferensial arus berdasarkan H. Khirchof,
dimana arus yang masuk pada suatu titik, sama
dengan arus yang keluar dari titik tersebut.
I1 I2
I1 = I2
 Yang dimaksud titik pada proteksi differential ialah
daerah pengamannan, dalam hal ini dibatasi oleh 2
buah trafo arus.
Daerah
pengamanan
I1 I2
CT 1 CT 2
87

94. 6.6. RELAI DIFFERENTIAL ARUS
 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.
88

95. Lanjutan 6.6.
I1 I2
PMT Saluran yg diproteksi PMT
A B
CT1 CT2
F 87 F 87
Gelombang arus yang saling dikirim
89

96. Lanjutan 6.6.
 Diffrential untuk saluran diperlukan :
 Sarana komunikasi antara ujung saluran yg lazim
disebut kawat pilot, dapat berupa :
- Kawat tembaga.
- Serat optik
- Mikro wave
 Relai sejenis disetiap ujung saluran.
 Untuk ketiga fase hanya sebuah relai, supaya
saluran komunikasi yg cukup sepasang cukup 1
pasang.
 Supervisi untuk mengontrol bahwa saluran
komunikasi (pilot) baik/tidak terganggu.
90

97. Lanjutan 6.6.
 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).
91

98. Lanjutan 6.6.
 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.
92

99. Lanjutan 6.6.
I1 I2
PMT Saluran yg diproteksi PMT
A B
CT1 CT2
s2 p2 p2 s2
Trafo Trafo
penjumlah id id penjumlah
s1 p1 p1 s1
F 87 F 87
5 kV untuk JTM
Trafo isolasi
15 kV untuk JTT
93

100. 6.7. CIRCULATING CURRENT
CIRCULATING CURRENT.
 Keadaan normal
I1 I2 B
A PMT Saluran yg diproteksi PMT
CT1 Kumparan kerja i2 CT1
i1
id Kawat pilot id i2
Kumparan penahan F 87
F 87
 Pada keadaan normal kawat pilot dilalui
arus dan kumparan kerja tidak dilalui arus.
94

101. 6.8. DIRECTIONAL COMPARISON RELAY
 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
∼
≥ DIR DIR ≥
1 1
T T
& R R &
Si gnal ling
channel
Directional comparison relay
95

102. 6.9. PENGAMAN CADANGAN TRANSMISI DENGAN RELAI ARUS
LEBIH
A B C
F 51 F 51
t
A B C
 Jangkauan relai sangat dipengaruhi oleh besar kecilnya
pembangkitan .
96

103. BAB VII
PENGAMAN DISTRIBUSI
20 KV

104. 7.1. PENYEBAB GANGGUAN HUBUNG SINGKAT
Pada SUTM
AWAN AWAN
RANTING
PETIR POHON
I (DARI SUMBER)
97

105. 7.2. PENGARUH ARUS GANGGUAN HUBUNG
SINGKAT TERHADAP SISTEM TENAGA LISTRIK
TRAFO DAYA
51 51
3 FASA
51G 51G 1 FASA-TANAH
51N
 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.
98

106. 7.3. HUBUNGAN PARALEL ANTAR PUSAT LISTRIK
V < 20 kV
V<20 kV
2 4
PLTD A PLTD B
1 6
3 5
 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)
99

107. 7.4. GANGGUAN HUBUNG SINGKAT
PLTD A IF
IF>> FCO
Gangguan HS
20 kV
 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.
100

108. Lanjutan 7.4.
 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
 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

109. 7.5. SISTEM PENGAMAN PADA SISTEM
DISTRIBUSI
A B C D
1 2
1 2 3 4 5 6
Differential Relay Pengaman Utama Gen dll.
Differential Relay Pengaman Utama Trafo dll.
Over Current Relay Trafo sisi 150 KV Pengaman Cadangan Lokal Trafo
Pengaman Cadangan Jauh Bus B.
OCR dan GFR Trafo sisi 20 kV Pengaman Utama Bus B1 Pengaman
Cadangan JAuh saluran BC.
OCR dan GFR di B2 Pengaman Utama saluran BC Pengaman Cadangan
Jauh saluran CD.
OCR dan GFR di C Pengaman Utama saluran CD Pengaman Cadangan
Jauh seksi berikut.
102

110. 7.6. WIRING DIAGRAM OVER CURRENT RELAY &
GROUND FAULT RELAY
TRAFO
6,3/20 KV PMT CT
Jaringan distribusi
NGR OCR/GFR
TRAFO 6,3/20 KV PMT CT
ON
NGR OCR OCR OCR
RELAY
GFR
103

111. 7.7. CARA KERJA OCR
 PADA SAAT HUBUNG SINGKAT 3 FASA
PMT HUBUNG
TRAFO 6,3/20 KV CT SINGKAT
3 FASA
ON
OFF
NGR OCR OCR OCR
GFR
 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.
104

112. Lanjutan 7.7.
PMT
TRAFO 6,3/20 KV CT
R
HUBUNG
SINGKAT S
3Io 1 FASA
T
ON
OFF
NGR OCR OCR OCR
GFR
Gangguan HS terjadi pada fasa T, arus mengalir masuk ke GFR - PMT trip
105

113. 7.8. PERALATAN PENGAMAN PADA JARINGAN 20
kV
 Pengaman Gangguan Antar Fasa (OCR)
 Pengaman Gangguan Satu Fasa Ketanah (GFR)
 Cara kerja:
CT
Penyulang
Gangguan
 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.
106

114. 7.9. RELE ARUS LEBIH SEKUNDER
 Elektromekanis
 Sederhana  Definite, (instant)
• Rele definite hanya menyetel waktu
• Saat terjadi gangguan hubung singkat arus
dari CT masuk ke kumparan Rele .
Setelan • Selenoid yang dililit kumparan akan menjadi
waktu
magnit dan kontak akan ditarik kebawah .
• lamanya kontak menyentuh switch tergantung
setting waktunya
107

115. Lanjutan7.9.
 Karakteristik Inverse
• Rele inverse menyetel waktu & arus
• Saat terjadi gangguan hubung singkat arus
Φ dari CT masuk ke kumparan Rele
• Selenoid yang dililit kumparan akan mem
bentuk Φ, fluks terpotong oleh piringan,
piringan berputar.
• Lamanya kontak menyentuh switch tergantung
setting waktunya
108

116. Lanjutan7.9.
 Elektrostatik
CT
Rect Kontak
Φ
I Set timer Output
Comp
C
Set I (arus)
 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 .
109

117. 7.10. KARAKTERISTIK RELAY
 Karakteristik Relay : - Definite
- Invers
- Instant
t (detik)
KARAKTERISTIK TUNDA WAKTU
TERTENTU ( DEFINITE TIME )
t SET
I (ampere)
I SET
 Karakteristik definite time: bisa di setting arus besar setting waktu kecil
110

118. 7.11. KARAKTERISTIK KOMBINASI INSTANT
DENGAN TUNDA WAKTU INVERSE
t (detik)
I SET I SET MOMENT
I (ampere)
 Digunakan untuk setting inverse dan moment
111

119. 7.12. KARAKTERISTIK INSTANT = MOMENT
T (detik)
t SET
I (ampere)
I SET MOMENT
 PADA KARAKTERISTIK INSTANT MEMPUNYAI WAKTU
MINIMUM: 40 s/d 80 milisecond DENGAN ARUS YANG BESAR
 Digunakan: untuk back up pada pengaman distribusi
112

120. 7.13. PERHITUNGAN ARUS GANGGUAN HUBUNG
SINGKAT
 JARINGAN RADIAL SINGLE
 KOORDINASI DENGAN O.C INVERSE
SUMBER TRAFO UNIT/
KIT TRAFO DAYA
51 51 51 51
51G 51G 51G 51G
51N
 PERHITUNGAN KOORDINASI SELALU DIMULAI DARI RELAI
PALING HILIR, DAN BERGERAK KE HULU
113

121. Lanjutan7.13.
 UNTUK :  GANGGUAN HUBUNG SINGKAT 3 FASA
 GANGGUAN HUBUNG SINGKAT 2 FASA
 GANGGUAN HUBUNG SINGKAT 2 FASA KETANAH
 GANGGUAN HUBUNG SINGKAT SATU FASA KETANAH
HUKUM OHM
 RUMUS DASAR YANG DIGUNAKAN ADALAH
I = ARUS GANGGUAN H.S
V
I =
Z V = TEGANGAN SUMBER
Z = IMPEDANSI DARI SUMBER
KETITIK GANGGUAN,
IMPEDANSI EKIVALENT
 BIASANYANILAI IMPEDANSI EKIVALENT INI YANG
MEMBINGUNGKAN PARA PEMULA.
114

122. Lanjutan7.13.
 DARI KETIGA JENIS GANGGUAN, PERBEDAANNYA ADA PADA
 UNTUK GANGGUAN 3 FASA : IMPEDANSI YANG DIGUNAKAN
ADALAH IMPEDANSI URUTAN
POSITIF
NILAI EKIVALEN Z 1
TEGANGANNYA ADALAH E FA S A
 UNTUK GANGGUAN 2 FASA : IMPEDANSI YANG DIGUNAKAN
ADALAH JUMLAH IMPEDANSI
URUTAN POS. + URUTAN NEG.
NILAI EKIVALEN Z 1 + Z 2
 UNTUK GANGGUAN 2 FASA KETANAH : TEGANGANNYA ADALAH E FA S A -FAS A
IMPEDANSI YANG DIGUNAKAN
ADALAH JUMLAH IMPEDANSI
URUTAN POS. + URUTAN NEG. +
URUTAN NOL
NILAI EKIVALEN Z 1 + Z2 * Z0
Z2 + Z0
 UNTUK GANGGUAN 1 FASA KETANAH : IMPEDANSI YANG DIGUNAKAN
ADALAH JUMLAH IMPEDANSI
URUTAN POS. + URUTAN NEG. +
URUTAN NOL
NILAI EKIVALEN Z1 + Z2 + Z0
TEGANGANNYA ADALAH E FA S A
115

123. Lanjutan7.13.
 PERHITUNGAN ARUS GANGGUAN :
 GANGGUAN TIGA FASA V
RUMUSNYA :
: I =
Z
V = TEGANGAN FASA - NETRAL
Z = IMPEDANSI Z 1 ekivalen
V
 GANGGUAN DUA FASA :
RUMUSNYA : I =
Z
V = TEGANGAN FASA - FASA
Z = IMPEDANSI ( Z1 + Z2 ) ekivalen
116

124. 2.8. PENGAMAN TEMPERATUR GENERATOR
 GANGGUAN DUA FASA - KETANAH :
V = TEGANGAN FASA - FASA
V
RUMUSNYA : I =
Z Z = IMPEDANSI Z 1 + Z 2 * Z 0 ekivalen
Z2 + Z0
 GANGGUAN SATU FASA KETANAH :
V V = 3 x TEGANGAN FASA
RUMUSNYA : I =
Z Z = IMPEDANSI ( Z1 + Z2 + Z0 ) eki
117

125. 7.14. SETELAN Tms DAN WAKTU PADA RELAY
INVERS
 I  k   Faktor k tergantung pada kurva arus waktu, sebagai berikut:
t x   fault  − 1
 ISET 
 

 Nama kurva k
Tms =  IEC standard Inverse 0,02
0,14  IEC very Inverse 1
 IEC Extremely Inverse 2
0,14 × Tms  IEEE standard Inverse 0.02
t= k
detik  IEEE Short Inverse 0.02
 IFAULT   IEEE Very Inverse 2
  −1
 I   EEE inverse 2
 SET   IEEE Extremely Inverse 2
t = Waktu trip (detik).
Tms = Time multiple setting.
I fault = Besarnya arus gangguan Hub Singkat (amp)
Setelan over current relay (inverse) diambil arus g g hub singkat terbesar.
Setelan ground fault relay (inverse) diambil arus gangguan hub singkat terkecil.
I SET = 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 g g hub singkat terkeci
118