Proteksi sistem-tenaga-listrik

41,485 views

Published on

Published in: Technology, Business

Proteksi sistem-tenaga-listrik

  1. 1. BAB IPENDAHULUAN
  2. 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 sistemyang 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. 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 PengamanLebur (Fuse). Jika dalam memilih Fuse, tepat sesuai kebutuhan, maka keduafungsi 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. 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. 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 saluranBC pengaman cadangan jauh saluran CD. Over Current Relay dan Ground Fault Relay di C pengaman utama saluran CD pengaman jauh seksi berikutnya. 4
  6. 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. 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. 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. 9. BAB IIPENGAMAN GENERATOR
  10. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 24. BAB III PENGAMANTRANSFORMATOR TENAGA
  25. 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. 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. 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. 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. 29. 3.4. RELAY SUDDEN PRESSURE Relai Sudden Pressure. Relai Pressure untuk tangki utama Trafobekerja apabila di dalam tangki Trafo terjadi kenaikan tekanan udara akibatterjadinya gangguan di dalam Trafo. Tipe Membran Plat tipis yang didisain sedemikian rupa yang akan pecah bila menerimatekanan melebihi disainnya. Membran ini hanya sekali pakai sehingga bilapecah 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 ataulebih kecil dari tekanan pegas. 26
  30. 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 melebihiseting dari pada relai HV/LV oil. Besarnya kenaikan suhu adalah sebanding denganfaktor 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. 31. 3.6. PENGAMAN PANJAT TRAFO 28
  32. 32. 3.7. RELAY ARUS LEBIH (OVER CURRENT RELAY) indikator Relai ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap gangguanhubung singkat antar fasa didalam maupun diluar daerah pengamantransformator. Diharapkan Relai ini mempunyai sifat komplementer dengan Relai bebanlebih. Relai ini berfungsi pula sebagai pengaman cadangan bagi bagianinstalasi lainnya. 29
  33. 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. 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 reledifferensial. Y 87N 87N 31
  35. 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. 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. 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. 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 PTBUS 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. 39. BAB IV CURRENTTRANSFORMER & POTENTIAL TRANSFORMER
  40. 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. 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. 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. 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. 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 % dariketelitian 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. 45. 4.5. CLASS TRAFO UNTUK PENGUKURAN TRAFO ARUS MASING –MASING CLASS TRAFO ARUS UNTUK PENGUKURANUntuk kebutuhan industri : CL2 or CL1Untuk kWh meter di pelanggan : CL0.5Untuk memperkecil kesalahan : CL0.2SUntuk kebutuhan laboratorium : CL0.1Untuk 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. 46. 4.6. KURVA MAGNETISASI Kurva maknetisasi CTCT Metering ES Kurva CT untuk proteksi Knee point Kurva CT untuk pengukuranCT Proteksi I eX ct 42
  47. 47. 4.7. BEBERAPA KONSTRUKSI CT Sisi primer batang  Sisi primer lilitan A 43
  48. 48. Lanjutan 4.7. Inti besi Trafo arus dengan inti besi Trafo arus tanpa inti besi Rogowski coil 44
  49. 49. Lanjutan 4.7. Type lingkaran/Wound primary Conventional Dead Tank CT 45
  50. 50. Lanjutan 4.7. Type batang /Bar primary Inverted CT 46
  51. 51. Lanjutan 4.7. Teriminal primer 1 belitan Pola (mould) Pola (mould) Resin ResinBelitan Belitansekunder sekunder Belitan sekunder Belitan sekunderUntuk Untuk Untuk Proteksi Untuk Proteksipengukuran 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. 52. 4.8. TRAFO TEGANGAN Trafo tegangan: Instrumen trafo yang dipergunakan untuk memperkecil tegangantinggi ke tegangan rendah , dipergunakan untuk pengukuran atauproteksiAccuracy 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. 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. 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. 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 Sekunder4 2 5. Isolator Keramik 38 6. Dehydrating Breather 7. Terminal Primer 8. Terminal Sekunder 51
  56. 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 rendah2 3). L0 adalah induktor penyesuai tegangan (medium voltage choke) yang berfungsi untuk mengatur/menyesuaikan supaya tidak terjadi pergeseran fasa antara tegangan masukan (vi) dengan3 7 tegangan keluaran (vo) pada frekuensi dasar. 4) Belitan primer 5) Isolator keramik4 7) Terminal sekunder 52
  57. 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. 58. BAB V SISTEM PEMBUMIANPERALATAN & SISTEM
  59. 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. 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. 61. 5.3. PEMBUMIAN NETRAL LANGSUNG (SOLID GROUNDED) Netral Sistem dari transformator 3 fasa dengan hubungan Y yang dihubungkan langsung dengan tanah melaluielektroda cu. Tahanan pembumian harus rendah 0,5 – 3 ohm . Transformator tenaga Netral ditanahkan langsung 56
  62. 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. 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 RelaiArus Lebih gangguan tanah. 58
  64. 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. 65. 5.4. PEMBUMIAN NETRAL MELALUI TAHANAN Netral Sistem dari transformator 3 fasa denganhubungan Y yang dihubungkan dengan tanahmelalui tahanan Guna : Membatasi besar arus gangguan tanah tetapi relai gangguan tanah masih kerja baik Transformator tenaga Netral ditanahkan Melalui Tahanan Tahanan 60
  66. 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. 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. 68. Lanjutan 5.4. ZL XTRn 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. 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. 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. 71. Lanjutan 5.5. ZL XT I Ce I GF Saat terjadi Arus gangguan tanahtimbul: kapasitif jaringan  Arus  Tidak tergantung lokasi gangguan, besarnya tetap Karenanya Relai gangguan tanah tidak selektif  Arus Kapasitif gangguan tanah besar ?  Arcing 66
  72. 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. 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 darigelombang sinusoidal, dan  disebut ArcingGround Kenaikan tegangan pada peristiwa ArcingGround berbahaya bagi isolator diseluruhinstalasi.  I CE yang terlalu besar penyebab Arcing Ground harus dihindari  agar tidak merusak peralatan 68
  74. 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. 75. 5.6. PEMBUMIAN NETRAL MELALUI PETERSON COIL Netral Sistem dari transformator 3 fasa denganhubungan Y yang dihubungkan dengan tanahmelalui 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. 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. 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. 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. 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. 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. 81. Lanjutan 5.8. Tahanan Jenis Tanah JENIS TANAH TAHANAN JENIS TANAH (OHM M)TANAH RAWA 30TANAH LIAT DAN TANAH LADANG 100PASIR BASAH 200KERIKIL BASAH 500PASIR DAN KERIKIL KERING 1,000TANAH 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. 82. Lanjutan 5.8. Sirkulasi arus akibat adanya kebocoran pada peralatanlistrik R RL Sekunder S trafo gardu T distribusi RN Netral Re1 Re2 Peralatan Listrik 77
  83. 83. Lanjutan 5.8. Titik terjadi gangguan phasa - tanah Tegangan sentuh Tegangan langkah Bumi 20 m 20 mBentuk tegangan antara tegangan elektroda danreferensi bumi, tegangan elektroda-bumi, tegangan-langkah, tegangan sentuh. 78
  84. 84. Lanjutan 5.8.Sistem pembumian peralatan di gardu induk denganmenghubungkan elektroda membujur dan melintang dibawahtanah yang disebut sistem mesh dengan tujuan untukmemperoleh tahanan tanah kecil (< 1 ohm). 79
  85. 85. BAB VIPENGAMAN TRANSMISI
  86. 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. 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 jangkauanrelai Dapat membedakan gangguan dan ayunan daya 81
  88. 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. 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. 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. 91. 6.4. KARAKTERISTIK DISTANCE RELAY X ZL  Karakteristik mho Z1 Z2 Z3 R X ZL Z3  Karakteristik Quadrilateral Z2 R Z1 85
  92. 92. 6.5. RELAY DIFFERENTIAL SEBAGAI PENGAMAN SALURAN DISTRIBUSI ATAU TRANSMISI (KAWT PILOT) Prinsip kerja pengaman differential arus untuk saluran distribusi dan transmisi mengadapsidiffrential arus, yang membedakan ialah daerah ygdiamankan cukup panjang. I1 Daerah pengamanan I2 Saluran distribusi/transmisi CT1 CT2 86
  93. 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. 94. 6.6. RELAI DIFFERENTIAL ARUS Relai Diffrential arus membandingkan arus yangmelalui daerah pengamanan. Relai ini harus bekerja kalau terjadi gangguandidaerah pengamanan, dan tidak boleh bekerjadalam keadaan normal atau gangguan diluar daerahpengamanan. Relai ini merupakan unit pengamanan danmempunyai selektifitas mutlak. 88
  95. 95. Lanjutan 6.6. I1 I2 PMT Saluran yg diproteksi PMTA B CT1 CT2 F 87 F 87 Gelombang arus yang saling dikirim 89
  96. 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. 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. 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. 99. Lanjutan 6.6. I1 I2 PMT Saluran yg diproteksi PMTA 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. 100. 6.7. CIRCULATING CURRENTCIRCULATING 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 dilaluiarus dan kumparan kerja tidak dilalui arus. 94
  101. 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. 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. 103. BAB VIIPENGAMAN DISTRIBUSI 20 KV
  104. 104. 7.1. PENYEBAB GANGGUAN HUBUNG SINGKAT Pada SUTM AWAN AWAN RANTING PETIR POHONI (DARI SUMBER) 97
  105. 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. 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. 107. 7.4. GANGGUAN HUBUNG SINGKATPLTD 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. 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. 109. 7.5. SISTEM PENGAMAN PADA SISTEM DISTRIBUSI A B C D 1 2 1 2 3 4 5 6Differential Relay Pengaman Utama Gen dll.Differential Relay Pengaman Utama Trafo dll.Over Current Relay Trafo sisi 150 KV Pengaman Cadangan Lokal TrafoPengaman Cadangan Jauh Bus B.OCR dan GFR Trafo sisi 20 kV Pengaman Utama Bus B1 PengamanCadangan JAuh saluran BC.OCR dan GFR di B2 Pengaman Utama saluran BC Pengaman CadanganJauh saluran CD.OCR dan GFR di C Pengaman Utama saluran CD Pengaman CadanganJauh seksi berikut. 102
  110. 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. 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. 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 GFRGangguan HS terjadi pada fasa T, arus mengalir masuk ke GFR - PMT trip 105
  113. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 120. 7.13. PERHITUNGAN ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT  JARINGAN RADIAL SINGLE  KOORDINASI DENGAN O.C INVERSESUMBER 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. 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. 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. 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. 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. 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 2t = 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

×