BAB I PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG DAN PENGERTIAN UMUM/DEFINISIa Listrik memiliki peran vital dan strategis, ketersediannya harus memnuhi aspek andal, aman dan akrab lingkungan. a Keandalan sistem tenaga listrik ditentukan oleh sistem dan konstruksi instalasi listrik yang memenuhi ketentuan dan persyaratan yang berlaku. a Keamanan sistem tenaga listrik ditentukan oleh sistem pengaman (protection system) yang baik, benar, andal atau tepat sesuai dengan kebutuhan sistem yang ada. a Pengertian/ definisi : Proteksi : perlindungan/ pengaman. Sistem tenaga listrik : suatu sistem yang terdiri dari dari beberapa sub sistem, yaitu : pembangkitan (pembangkit tenaga listrik), penyaluran (transmisi), pendistribusian (distribusi) dan instalasi pemanfaatan. Proteksi sistem tenaga listrik : perlindungan/ pengaman pembangkitan (pembangkit tenaga listrik), penyaluran (transmisi), pendistribusian (distribusi) dan instalasi pemanfaatan.
1
1.1. LATAR BELAKANG DAN PENGERTIAN UMUM/DEFINISIa 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. a 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. a 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
a Sistem tenaga listrik terdiri dari seksi-seksi (sub sistem), yang satu dengan yang lainnya dapat dihubungkan dan diputuskan dengan menggunakan alat pemutus tenaga (PMT). a 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. a Gambar kawasan pengamanan (zone of protection) :
3
Lanjutan 1.3.a a a a a a a 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 lainlain. Over Current Relay Trafo sisi 150 KV, sebagai pengaman cadangan lokal Trafo pengaman cadangan jauh Bus B. Over Current Relay dan Ground Fault Relay Trafo sisi 20 KV pengaman utama Bus B1 pengaman cadangan jauh saluran BC. Over Current Relay dan Ground Fault Relay pengaman utama saluran BC pengaman cadangan jauh saluran CD. Over Current Relay dan Ground Fault Relay di C pengaman utama saluran CD pengaman jauh seksi berikutnya.
4
1.4. PENGAMAN UTAMA DAN PENGAMAN CADANGANa Pada saat sistem tenaga listrik beroperasi dan mengalami gangguan, ada kemungkinan komponen (alat) proteksi gagal bekerja. a Untuk mengantisipasi timbulnya kemungkinan tersebut, disamping sistem tenaga listrik harus dipasang pengaman utama, maka juga dilengkapi pengaman cadangan. a 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. a Jenis pengaman cadangan : 3 Pengaman cadangan lokal (local back up). 3 Pengaman cadangan jauh (remote back up). a Letak (penempatan) : 3 Pengaman cadangan lokal terletak di tempat yang sama dengan pengaman utamanya. 3 Pengaman cadangan jauh terletak di seksi sebelah hulunya. 5
1.5. KRITERIA SISTEM PROTEKSIa 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. a Keandalan (reliability) : Dependability : Peralatan proteksi (rele) harus memiliki tingkat kepastian bekerja (dependability) yang tinggi. Peralatan proteksi (pengaman) harus memiliki keandalan tinggi (dapat mendeteksi dan melepaskan bagian yang terganggu), tidak boleh gagal bekerja. Security : Peralatan proteksi (pengaman) harus memiliki tingkat kepastian untuk tidak salah kerja atau tingkat security (keamanannya) harus tinggi. Yang dimasksud salah kerja adalah kerja yang semestinya tidak kerja, misal : karena lokasi gangguan di luar kawasan pengamannya atau sama sekali tidak ada gangguan. Salah kerja bisa mengakibatkan terjadinya pemadaman, yang semestinya tidak perlu terjadi. 6
Lanjutan 1.5.a 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. a Kecepatan (speed) : Peralatan proteksi (pengaman) harus mampu memisahkan sub sistem yang mengalami gangguan secepat mungkin. Untuk menciptakan selektifitas yang baik, ada kemungkinan suatu pengaman terpaksa diberi waktu tunda (time delay), tetapi waktu tunda tersebut harus secepat mungkin. Dengan tingkat kecepatan yang baik, maka terjadinya kerusakan/ kerugian, dapat diperkecil. 7
BAB II PENGAMAN GENERATOR
2.1. SKEMA GENERATORa GENERATOR KECIL (sistem isolated)Daya: 500 s/d 1000 kVA tegangan 600 volt (maksimum)
3 1- 51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan atau kontrol tegangan 3 1-51G, backup ground time overcurrent relay a GENERATOR SEDANG (sistem isolated/ paralel)Daya: 500 s/d 12 500 kVA tegangan 600 volt (maksimum)
3 3 - 51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan atau kontrol tegangan 3 1 -51G, backup ground time overcurrent relay 3 1 - 87, differential relay 3 1 - 32, reserve power relay untuk pengendalian protection 3 1 40, impedance relay, untuk pengaman kehilangan medan
8
Lanjutan 2.1.
3 3 - 51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan atau kontrol tegangan 3 1 - 51G, backup ground time overcurrent relay 3 1 - 87, differential relay 3 1 - 32, reserve power relay untuk peng endalian protection 3 1 3 1 40, impedance relay, untuk pengaman kehilangan medan 46, Negative phase sequence over current relay untuk protection kondisi unbalanced
9
Lanjutan 2.1.3 3 - 51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan atau kontrol tegangan 3 1 -51G, backup ground time overcurrent relay 3 1 - 87, differential relay 3 1 87G, ground differential relay reserve power relay untuk peng endalian protection 3 1 - 32, 3 1 3 1
40, impedance relay, untuk pengaman kehilangan medan 46, Negative phase sequence over current relay untuk protection kondisi unbalanced. 49, temp relay untuk monitor belitan temp stator 64F, generator field relay, hanya untuk mesin yg mempunyai medan supply slip rings 60, voltage balance relay
3 1 3 1
3 1
10
2.2. PENGAMAN HUBUNG SINGKAT
BUS GEN. CB GEN. OCR MCCB CT
Beban
a Relai ini mengamankan generator dari beban lebih atau gangguan hubung singkat. a PENGAMAN : OCR (51) -- untuk generator sedang dan besarMCCB - - untuk generator kecil
11
2.3. PENGAMAN TEGANGAN KURANG
BUS GEN. CB GEN. UVR PT
Beban
a PENYEBAB: Generator mengalami beban lebih
AVR generator mengalami kerusakan Gangguan hubung singkat di sistema AKIBAT: Dapat merusak belitan rotor a PENGAMAN : UNDER VOLTAGE RELAY (27)
12
2.4. PENGAMAN TEGANGAN LEBIH (OVER LOAD)BUS GEN. CB GEN. OVR PT
Beban
a PENYEBAB:Lepas nya beban (Ppemb > P beban)
a AKIBAT: Generator mengalami kapasitif. AVR generator mengalami kerusakan bila berlanjut, merusak instalasi alat bantu di generator bisa rusak. Frekwensi naik > 50 Hz.
a PENGAMAN : DEVICE NUMBER OVER VOLTAGE RELAY : 59 13
2.5. PENGAMAN STATOR KE TANAHBUS GEN. TRF Rn CT GEN. CB
Beban
OCR 51N
a PENYEBAB:Terjadi kebocoran isolasi di stator, sehingga terjadi gangguan hubung Singkat fasa ketanah antara stator dan tanah
a AKIBAT:Kerusakan pada belitan stator
a PENGAMAN: PENGAMAN ARUS LEBIH (51N)
14
2.6. PENGAMAN DAYA (BALIK) PENGGERAK MULABUS GEN. CT PT
SISTEMGEN.
32
40
a PENYEBAB: PRIME-MOVER DARI SALAH SATU GENERATOR RUSAK , MENGAKIBATKAN GENERATOR TIDAK BERPUTAR. a AKIBAT: ADA PASOKAN LISTRIK DARI GENERATOR LAIN ATAU SISTEM SEHINGGA GENERATOR MENJADI MOTOR. a PENGAMAN -- REVERSE POWER (32)
15
2.7. PENGAMAN HILANG MEDAN (LOSS OF EXCITATION)BUS GEN. CT PT
SISTEMGEN.
32
40
a PENYEBAB: Hilangnya eksitasi a AKIBAT: 3 Daya reaktif balik dari sistem masuk ke generator, atau generator menyerap var sistem 3 Memanaskan ujung belitan generator a PENGAMAN -LOSS OF EXCITATION (40)
16
2.8. PENGAMAN TEMPERATUR GENERATORGEN. CB
26
RTD
a PENYEBAB: 3 pembebanan melebihi kapasitas generator 3 kerusakan sistem pendingin a AKIBAT: 3 belitan generator bisa panas 3 bisa merusak konduktor stator dan isolasi antara belitan ke inti a PENGAMAN -- PENGAMAN TEMPERATUR (26) 17
2.9. PENGAMAN OVER SPEEDBUS GEN. MESIN. CB GEN. TRANSDUCER SPEED SENSOR
a PENYEBAB: 3 gangguan pada sistem sehingga lepas beban 3 governor tidak mampu kembalikan put. normal a AKIBAT: 3 over speed 3 bisa terjadi vibrasi balancing pada put. tertentu
3 bisa rusakkan bearing dan shaft 3 frekwensi naik a PENGAMAN : UNDER SPEED (81 U) OVER SPEED (81- O) 18
2.10. PENGAMAN DIFFERENSIAL GENERATORGEN. CB
SET
DIFERENSIAL GENERATOR
a PENYEBAB: GANGGUAN PADA BELITAN GENERATOR a AKIBAT: KERUSAKAN ISOLASI BELITAN GENERATOR a PENGAMAN: DIFFRENTIAL RELAY (87 G).
19
2.11. PENGAMAN BEBEAN LEBIH (OVER LOAD RELAY)
BUS GEN. CB GEN. OLR CT
BEBAN
a PENYEBAB: Arus beban melebihi nominal dan bertahan lama a AKIBAT: Memanaskan belitan generator. merusak konduktor dan isolasi belitan a PENGAMAN : DEVICE NUMBER OVER LOAD RELAY : 49
20
2.8. PENGAMAN TEMPERATUR GENERATORGEN. CB
NEG.SEQ FILTER
OCR
a PENYEBAB:KETIDAK SEIMBANGAN ARUS FASA BEBAN
a AKIBAT:MEMANAS KAN ROTOR GENERATOR BILA BERTAHAN LAMA
a PENGAMAN :
NEGATIVE SEQUENCE RELAY ( 46)
21
BAB III PENGAMAN TRANSFORMATOR TENAGA
3.1. JENIS PENGAMANa 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
3.2. RELAY BUCHHOLZKE CONSERVATOR TRIP PELAMPUNG KRAN
1 2
TUAS TRIP ALARM TUAS ALARM
TANGKI TRAFO
a Relai buchholz dipasang pada pipa dari maintank ke konservator ataupun dariOLTC ke konservator tergantung design trafonya apakah di kedua pipa tersebut dipasang relai bucholz.
a Gunanya: untuk mengamankan trafo dari gangguan internal trafo yang menimbulkangas dimana gas tersebut timbul akibat adanya hubung singkat di dalam trafo atau akibat busur di dalam trafo.
a Cara kerja: yaitu gas yang timbul di dalam trafo akan mengalir melalui pipa danbesarnya 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
Lanjutan 3.2.
a 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. 3 H2, C2H, CO2 dan C3H4 menunjukkan adanya pemanasan setempat pada lilitan inti.
24
3.3. RELAY JANSEN
a Relai Jansen adalah relai untuk mengamankan transformator dari gangguan di dalam tap changer yang menimbulkan gas. Dipasang pada pipa yang menuju conservator. a Cara Kerja Sama seperti relai bucholz tetapi hanya mempunyai satu kontak untuk tripping.25
3.4. RELAY SUDDEN PRESSURE
a 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. a 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 trip
a Pressure Relief Valve Suatu katup yang ditekan oleh sebuah pegas yang didisain sedemikian rupa sehingga apabila terjadi tekanan di dalam transformator melebihi tekanan pegas maka akan membuka dan membuang tekanan keluar bersama-sama sebagian minyak.
Reset Mekanis
Katup akan menutup kembali apabila tekanan di dalam transformator turun atau lebih kecil dari tekanan pegas. 26
3.5. RELAY HV/ LV WINDING TEMPERATUREa Relai HV/LV Winding Temperature bekerjaapabila Suhu kumparan Trafo melebihi seting dari pada relai HV/LV Winding, besarnya kenaikan suhu adalah sebanding dengan faktor pembebanan dan suhu udara luar Trafo.
a Urutan kerja relai suhu kumparan / winding ini dibagi 2 tahap: Mengerjakan alarm (Winding Temperature Alarm) Mengerjakan perintah trip ke PMT (Winding Temperature Trip)
a Relai HV/LV Oil Temperature bekerja apabila suhu minyak Trafo melebihiseting dari pada relai HV/LV oil. Besarnya kenaikan suhu adalah sebanding dengan faktor pembebanan dan suhu udara luar Trafo.
a Urutan kerja relai suhu minyak / oil ini dibagi 2 tahap: Mengerjakan alarm (Oil Temperature Alarm). Mengerjakan perintah trip ke PMT (Oil Temperature Trip).
27
3.6. PENGAMAN PANJAT TRAFO
28
3.7. RELAY ARUS LEBIH (OVER CURRENT RELAY)
indikator
a Relai ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap gangguan hubung singkat antar fasa didalam maupun diluar daerah pengaman transformator. a Diharapkan Relai ini mempunyai sifat komplementer dengan Relai beban lebih. Relai ini berfungsi pula sebagai pengaman cadangan bagi bagian instalasi lainnya. 29
3.8. RELAY TANGKI TANAHa Berfungsi untuk mengamankan trafo terhadap hubung singkat antara fasa dengan tangki trafo dan titik netral trafo yang ditanahkan.
F51G
a 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
3.9. RESTRICTED EARTH FAULT (REF)a 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
3.10. PENGAMAN DIFFERENSIALa PRINSIPNYA : membandingkan arus yang masuk ke peralatan dengan arus yang keluar dari peralatan tersebut
a Fungsi: untuk mengamankan transformator terhadap gangguan hubung singkat yang terjadi didalam daerah pengaman transformator.
IIN
PERALATAN
IOUT
a Cara Kerja: Membandingkan antara arus yang masuk dengan arus yang keluar 32
Lanjutan 3.10.a DIFFERENSIAL SEBAGAI PENGAMAN TRAFO (lanjutan)IP CTP TRAFO TENAGA IS CTS
BEBANiS DIFF. RY iP
DOT POLARITY
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
Lanjutan 3.10. a DIFFERENSIAL SEBAGAI PENGAMAN TRAFO (lanjutan)IP CTP TRAFO TENAGA CTS
BEBAN
DOT POLARITY
DIFF. RY iP
3 DALAM KEADAAN GANGGUAN
ARAH IP SEPERTI PADA GAMBAR DAN HANYA IP
3 DISISI SEKUNDER CTP, ARUS iP KELUAR DARITERMINAL DOT, DAN MENGERJAKAN DIFF RY
3 PERHATIKAN :
TERMINAL SEKUNDER CTP DAN CTS TERHUBUNG KE DIFF. RY DI FASA YANG BERLAWANAN ATAU BEDA SUDUT 180o 34
3.11. BAGAN SATU GARIS PENGAMAN TRANSFORMATORBUS I 150 kV BUS 2 150 kV PMS BUS 1 PMS BUS 2
Trip
PMT 150kVMeter OCR & EF
CT 200/5-5-5A
TRAFO 20 MVA 150 / 20 kV Z = 12,4 5
DIFFRENSIAL NGR 40 ohm CT CT 300A/12 kV 1000/5 300/5A 10 Sec REF EF
CT 1000/5-5-5A Trip PMT 20kV
OCR & EF Meter
PT BUS 20 kVTrip PMT 20kVOCR & EF
20kV/110V
KETERANGAN : OCR & EF : Over Current Relay & Earth Fault DIFF REF Meter : Diffrencial Relay : Restricted Earth Fault : Alat Ukur Amper, kWh, kVarh, MW, MVar dll.
V3 CT
V3
Meter
PENYULANG 20 kV
35
BAB IV CURRENT TRANSFORMER & POTENTIAL TRANSFORMER
4.1. TRAFO INSTRUMEN (INTRUMENT TRANSFORMER)a 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. a PERALATAN PENGUKURAN LISTRIK kWh meter kVAr meter Ampere meter Volt meter Watt meter CosN meter : : : : : : untuk mengukur untuk mengukur untuk mengukur untuk mengukur untuk mengukur untuk mengukur pemakaian energi listrik pemakaian daya reaktif arus tegangan pemakaian daya aktif power factor
a PERALATAN PROTEKSI Over Current Relay Ground Fault Relay Differential Relay Distance Relay 36
4.2. TRAFO ARUS
a DEMI KEAMANAN & KETELITIAN, TRAFO ARUS UNTUK : PENGUKURAN HARUS PUNYA DAERAH ARUS HARUS JENUH BESAR, UNTUK a PROTEKSI HARUS PUNYA KETELITIAN / ERROR KECIL PADA DAERAH ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT BESAR TIDAK JENUH PADA ARUS GANGGUAN YANG BESAR, UNTUK KEANDALAN ALAT PROTEKSI KETELITIAN TINGGI PADA PENGUKURAN BEBAN NOMINAL PADA ARUS GANGGUAN YANG KEAMANAN ALAT UKUR
37
Lanjutan 4.2.a RANGKAIAN EKIVALEN CTIPP1/K P2/L
S1/k
IS
S2/l
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
4.3. KESALAHAN CURRENT TRANSFORMERa Kesalahan arus
Perbedaan arus yang masuk disisi primer dengan arus disisi sekunder I % = [(Kn Is - Ip)/Ip] x 100%a Kesalahan fasa
Akibat pergeseran fasa antara arus sisi primer dengan arus sisi sekundera Composite Error
Ic = 100/ Ip 100/T (Knis
ip)2 dt
is dan ip merupakan nilai arus sesaat sisi sekunder dan sisi primer.
39
4.4. SPESIFIKASI CLASS CTSesuai IEC 60044-1 spesifikasi class untuk CT:Kelas ketelitian +/- % kesalahan ratio arus pada % dari arus pengenal 5 0,1 0,2 0,5 1,0 0,4 0,75 1,5 3,0 20 0,2 0,35 0,75 1,5 100 0,1 0,2 0,5 1,0 120 0,1 0,2 0,5 1,0 +/- % pergeseran fase pada % dari arus pengenal , menit (centiradians) 5 15 30 90 180 20 8 15 45 90 100 5 10 30 60 120 5 10 30 60
Kelas ketelitian 1 0,2S 0,5S 0,75 1,5
+/- % kesalahan ratio arus pada % dari arus pengenal 5 0,35 0,75 20 0,2 0,5 100 0,2 0,5 120 0,2 0,5
+/- % pergeseran fase pada % dari arus pengenal , menit (centiradians) 1 30 90 5 15 45 20 10 30 100 10 30 120 10 30
Kelas ketelitian
+/- % kesalahan ratio arus pada % dari arus pengenal 50 100 3 5
3 5
3 5
40
4.5. CLASS TRAFO UNTUK PENGUKURANTRAFO ARUS MASING MASING CLASS TRAFO ARUS UNTUK PENGUKURAN Untuk kebutuhan industri Untuk kWh meter di pelanggan Untuk memperkecil kesalahan Untuk kebutuhan laboratorium Untuk kebutuhan instrument : CL2 or CL1 : CL0.5 : CL0.2S : CL0.1 : CL3 or CL52,5 VA; 10 VA; 30 VA 5 VA ; 15 VA 7,5 VA ; 20 VA 41
Akurasi burden pengenal:
4.6. KURVA MAGNETISASI Kurva maknetisasi CT
CT Metering
ESKurva CT untuk proteksi
Knee pointKurva CT untuk pengukuran
CT Proteksi IeXct
42
4.7. BEBERAPA KONSTRUKSI CTa Sisi primer batang a Sisi primer lilitan
A
43
Lanjutan 4.7.Inti besi a Trafo arus dengan inti besi
a Trafo arus tanpa inti besi Rogowski coil
44
Lanjutan 4.7.
a Type lingkaran/Wound primary
Conventional Dead Tank CT
45
Lanjutan 4.7.a Type batang /Bar primary
Inverted CT
46
Lanjutan 4.7.Teriminal primer 1 belitanPola (mould) Pola (mould)
Resin
Resin
Belitan sekunder Untuk pengukuran Teriminal sekunder
Belitan sekunder Untuk Proteksi
Belitan sekunder Untuk pengukuran Teriminal sekunder
Belitan sekunder Untuk Proteksi
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
4.8. TRAFO TEGANGAN
a Trafo tegangan: Instrumen trafo yang dipergunakan untuk memperkecil tegangan tinggi ke tegangan rendah , dipergunakan untuk pengukuran atau proteksiAccuracy classes sesuai IEC 60044-2Range Class Burden (%) 25 25 25 25 25 25 25 100 100 100 100 100 100 100 Voltage (%) 80 - 120 80 - 120 80 - 120 80 - 120 80 - 120 5-Vf 5-Vf Limit of Errors Ratio Phase (%) displacement (min) 0,1 5 0,2 10 0,5 20 1,0 40 3 3,0 120 6,0 240 Application
0,1 0,2 0,5 1,0 3,0 3P 6P
laboratory Precision and revenue metering standard revenue metering industrial grade meters intruments Protection Protection
48
Lanjutan 4.8.a Rangkaian ekivalenR S TPrimer 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) a Untuk pengukuran tegangan jatuh disisi sekunder e 0,05 % s/d 0,1 % x tegangan pengenal sekunder PT a Tipe trafo tegangan: Inductive voltage transformers Capacitive voltage transformers 49
4.9. KLASIFIKASI TRAFO TEGANGAN
a Jenis INDUKTIF (PT) Terdiri dari belitan Primer dan belitan sekunder, Belitan primer akan menginduksikannya ke belitan sekunder melalui core. a 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
4.10. JENIS INDUKTIF TRAFO TEGANGANa Keterangan gambar:7 6
1. Kertas/Isolasi Minyak Mineral/Quartz filling. 2. Belitan Primer: vernis ganda-isolasi kawat tembaga, tahan pada suhu tinggi. 3. Inti: bukan orientasi listrik baja memperkecil resiko resonansi besi 4. Belitan Sekunder
5 1
4
2 3
5. Isolator Keramik 6. Dehydrating Breather 7. Terminal Primer 8. Terminal Sekunder 51
8
4.11. JENIS KAPASITIF TRAFO TEGANGAN1 1). HV.T adalah terminal tegangan tinggi 2) kapasitor C1 & C2 pembagi tegangan (capacitive voltage divider) yang berfungsi sebagai pembagi tegangan tinggi untuk diubah oleh trafo tegangan menjadi tegangan pengukuran yang lebih rendah 3). L0 adalah induktor penyesuai tegangan (medium voltage choke) yang berfungsi untuk mengatur/menyesuaikan supaya tidak terjadi pergeseran fasa antara tegangan masukan (vi) dengan tegangan keluaran (vo) pada frekuensi dasar. 4) Belitan primer 4 5) Isolator keramik 7) Terminal sekunder
5
2
3
7
52
4.12. KESALAHAN TRAFO TEGANGAN
a Kesalahan rasio trafo tegangan Kesalahan besaran tegangan karena perbedaan rasio name plate dengan rasio sebenarnya dinyatakan dalam % = 100 (Kn Vs - Vp)/Vp
a Composite Error Ic = 100/ Vp 100/T (Knvs vp)2 dt
vs dan vp merupakan nilai tegangan sesaat sisi sekunder dan sisi primer.
53
BAB V SISTEM PEMBUMIAN PERALATAN & SISTEM
5.1. PENGERTIAN UMUMa Pembumian sistem adalah hubungan secara Elektris antara sistem dengan tanah melalui transformator yang mempunyai belitan Y.
a Kegunaan: (pada sistem 3 fasa) Pengaman Sistem dari gangguan tanah Pengaman Isolasi Peralatan Instalasi akibat tegangan lebih sewaktu gangguan fasa-tanah
a 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
5.2. MACAM / JENIS PEMBUMIAN SISTEM
a Pentanahan melalui tahanan (resistance grounding). a Pentanahan melalui reaktor (reactor grounding). a Pentanahan langsung (effective grounding). a Pentanahan melalui reaktor yang impedansinya dapat berubah-ubah (resonant grounding) atau pentanahan dengan kumparan Petersen (Petersen Coil).
55
5.3. PEMBUMIAN NETRAL LANGSUNG (SOLID GROUNDED)
a Netral Sistem dari transformator 3 fasa dengan hubungan Y yang dihubungkan langsung dengan tanah melalui elektroda cu. a Tahanan pembumian harus rendah 0,5 3 ohm.
Transformator tenaga
Netral ditanahkan langsung
56
Lanjutan 5.3.a 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
Lanjutan 5.3.
ZL
XT IGFa Arus gangguan tanah dihitung dengan memasukkan Reaktansi XT dan Impedansi ZL a Arus gangguan tanah dipakai untuk penyetelan Relai Arus Lebih gangguan tanah.58
Lanjutan 5.3. a 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 a arus beban
59
5.4. PEMBUMIAN NETRAL MELALUI TAHANAN a Netral Sistem dari transformator 3 fasa denganhubungan Y yang melalui tahanan dihubungkan dengan tanah
a Guna : Membatasi besar arus gangguan tanah
tetapi relai gangguan tanah masih kerja baik
Transformator tenaga
Netral ditanahkan Melalui Tahanan Tahanan
60
Lanjutan 5.4. a Pemasangannya : Pada transformator tenaga yang dipasok pada sistem tegangan 70 atau 150 kV (GI) atau pada sistem PLTD kecil a 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. a Catatan: Nilai tahanan perlu dihitung yang didasarkan pada besarnya arus gangguan 1 fasa ketanah61
Lanjutan 5.4. a 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
Lanjutan 5.4.
ZL
XT Rn IGF
a Arus gangguan tanah dihitung dengan memasukkan Tahanan 3RN, Reaktansi XT dan Impedansi ZL a Arus gangguan tanah dipakai untuk penyetelan Relai Arus Lebih gangguan tanah.63
a
Lanjutan 5.4.
a 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. a 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
5.5. PEMBUMIAN NETRAL MENGAMBANG (FLOATING) a Titik Netral Transformator hubungan Y tidak dihubungkan ke tanah Untuk sistem kecil, arus gangguantanah tidak membuat kejutan power a Guna : pada pembangkit Untuk sistem kecil, arus gangguantanah temporer bisa self clearing
Transformator tenaga
Netral tidak ditanahkan65
Lanjutan 5.5. ZL XT
ICea Saat terjadi Arus gangguan tanah timbul:
IGF
Arus kapasitif jaringan Tidak tergantung lokasi gangguan, besarnya tetap Karenanya Relai gangguan tanah tidak selektif Arus Kapasitif gangguan tanah besar ? Arcing66
Lanjutan 5.5. a Gangguan Fasa - tanah
Tegangan Fasa sehat naik 3 kali. Gang. Permanen, Tegangan sentuh tdk bahaya. Kawat putus yang tidak menyentuh tanah bahayabila disentuh manusia.
Sistem kecil, gangguan tanah tidak dirasakankonsumen TR. a Uraian vektor V dan I saat gangguan tanah
Segitiga tegangan sistem tidak berubah. Magnitude & sudut tegangan fasa sehat berubah. Magnitude ICe besar gejala Arcing Ground.67
a
Lanjutan 5.5.
a Akibatnya :
Udara yang belum kembali menjadi isolator kembali breakdown karena teg. fasa R yang naik s/d 3xEph
a Kejadian ini berulang pada setiap cycle dari gelombang sinusoidal, dan disebut Arcing Ground a Kenaikan tegangan pada peristiwa Arcing Ground berbahaya bagi isolator diseluruh instalasi. a ICE yang terlalu besar penyebab Arcing Ground harus dihindari agar tidak merusak peralatan68
Lanjutan 5.5.
a Pembebanan :
Tidak bisa single phase Harus three phase (Trafo 3 fasa) Beban tidak seimbang di TR di TM dialiriarus urutan negatif. Pengukuran Beban bisa gunakan meter 3 fasa 3 kawat.
69
5.6. PEMBUMIAN NETRAL MELALUI PETERSON COIL a Netral Sistem dari transformator 3 fasa dengan hubungan Y yang dihubungkan dengan tanah melalui reaktor induktif - Peterson coil a Nilai reaktansi Induktansi disesuaikan dengan nilai reaktansi kapasitansi jaringan Arus kapasitif gangguan tanah yang besar dikecilkan agar tidak terjadi Arcing Ground yang berbahaya Arus gangguan tanah temporer menjadi bisa self clearing kembali Dapat mengkompensir arus kapasitif70
a Guna :
Lanjutan 5.6.
Transformator tenaga
Netral ditanahkan Melalui Reaktor
a 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
Lanjutan 5.6.
ZL XT IL
ICe
ICea Bila terjadi arus gangguan tanah
IL
Arus kapasitif jaringan dikompensir oleh arus IL
Tidak tergantung lokasi gangguan, besarnya tetap Relai gangguan tanah tidak selektif Arus gangguan tanah tidak membuat Arcing72
Lanjutan 5.6.a Keuntungan : 3 Arus gangguan dapat dibuat kecil sehingga tidak berbahaya bagi mahluk hidup. 3 Kerusakan peralatan sistem dimana arus gangguan mengalir dapat dihindari. 3 Sistem dapat terus beroperasi meskipun terjadi gangguan fasa ke tanah. 3 Gejala busur api dapat dihilangkan.
a Kerugian :3 Rele gangguan tanah (ground fault relay) sukar dilaksanakan karena arus gangguan tanah relatif kecil. 3 Tidak dapat menghilangkan gangguan fasa ke tanah yang menetap (permanen) pada sistem. 3 Operasi kumparan Petersen harus selalu diawasi karena bila ada perubahan pada sistem, kumparan Petersen harus disetel (tuning) kembali.73
5.7. GROUNDING EQUIPMENT (PEMBUMIAN PERALATAN)a Pengertian Pembumian Peralatan
Pembumian peralatan adalah menghubungkan kerangka/ bagian terhadap ground (tanah).
pentanahan dari peralatan
yang listrik
Pembumian ini pada kerja normal tidak dilalui arus.
74
5.8. PEMBUMIAN PERALATAN a 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. a Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya pentanahan : Tahanan jenis tanah. Panjang elektroda pentanahan. Luas penampang elektroda pentanahan.75
Lanjutan 5.8. a Tahanan Jenis TanahJENIS TANAH TANAH RAWA TANAH LIAT DAN TANAH LADANG PASIR BASAH KERIKIL BASAH PASIR DAN KERIKIL KERING TANAH BERBATU TAHANAN JENIS TANAH (OHM M) 30 100 200 500 1,000 3,000 R = Tahanan elektroda pentanahan (ohm) V = Tahanan jenis tanah ,ohm-cm besarnya sesuai tabel (karena tabel diatas dalam ohm-meter dirubah dahulu dalam ohm-cm) r = jari-jari elektroda pentanahan ( cm ) L = panjang elektroda pentanahan ( cm )
R!
4.L . ln 1 2.T L r
76
Lanjutan 5.8.
a Sirkulasi arus akibat adanya kebocoran pada peralatan listrikR
Sekunder trafo gardu distribusi
RL
S TRN
Netral
Re1Peralatan Listrik
Re2
77
Lanjutan 5.8.Titik terjadi gangguan phasa - tanah
Tegangan sentuh Tegangan langkah
Bumi20 m 20 m
Bentuk tegangan antara tegangan elektroda dan referensi bumi, tegangan elektroda-bumi, teganganlangkah, tegangan sentuh.78
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
BAB VI PENGAMAN TRANSMISI
6.1. DISTANCE RELAY
a Relai penghantar yang prinsip kerjanya berdasarkan pengukuran impedansi penghantar. a Relai ini mempunyai ketergantungan terhadap besarnya SIR dan keterbatasan sensitivitas untuk gangguan satu fasa ke tanah. a Relai ini mempunyai beberapa karaktristik seperti mho, quadralateral, reaktans, adaptive mho dll. a Sebagai unit proteksi relai ini dilengkapi dengan pola teleproteksi seperti putt, pott dan blocking. a Jika tidak terdapat teleproteksi maka relai ini berupa step distance saja.
80
6.2. SETTING DISTANCE RELAY
a Dapat menentukan arah letak gangguan3 Gangguan didepan relai harus bekerja 3 Gangguan dibelakang relai tidak boleh bekerja
a Dapat menentukan letak gangguan Gangguan di dalam daerahnya relai harus bekerja 3 Gangguan diluar derahnya relai tidak boleh bekerja
a Beban maksimum tidak boleh masuk jangkauan relai a Dapat membedakan gangguan dan ayunan daya
81
6.3. SETTING RELAY JARAK a Zone 1Karena 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 21 Zone - 1
F 21 = 80% x ZAB
82
Lanjutan 6.3. a Zone 2Untuk 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. AZone 1= 80% ZAB
B
C
F 21 Zone - 2
F 21 = 80% x (ZAB + 80% x ZBC)
83
Lanjutan 6.3.a 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
Zone 1= 80% ZAB
B
C
D
F 21 Zone - 3
F 21 = 80% x (ZAB + 80% ( ZBC + 80% ZCD )
84
6.4. KARAKTERISTIK DISTANCE RELAY
X
ZL
a Karakteristik mho
Z1 Z2 Z3 R
X
ZL
Z3
a Karakteristik QuadrilateralZ2 R Z1
85
6.5. RELAY DIFFERENTIAL SEBAGAI PENGAMAN SALURAN DISTRIBUSI ATAU TRANSMISI (KAWT PILOT)
a Prinsip kerja pengaman differential arus untuk saluran distribusi dan transmisi mengadapsi diffrential arus, yang membedakan ialah daerah yg diamankan cukup panjang. Daerah pengamanan Saluran distribusi/transmisi CT1 CT2
I1
I2
86
Lanjutan 6.5. a PRINSIP DASAR PROTEKSI RELAI DIFFERENTIAL3 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
3 Yang dimaksud titik pada proteksi differential ialah daerah pengamannan, dalam hal ini dibatasi oleh 2 buah trafo arus. Daerah pengamanan I1 CT1 CT287
I2
6.6. RELAI DIFFERENTIAL ARUS
a Relai Diffrential arus membandingkan arus yang melalui daerah pengamanan. a Relai ini harus bekerja kalau terjadi gangguan didaerah pengamanan, dan tidak boleh bekerja dalam keadaan normal atau gangguan diluar daerah pengamanan. a Relai ini merupakan unit pengamanan mempunyai selektifitas mutlak. dan
88
Lanjutan 6.6.I1 PMT
I2 Saluran yg diproteksiPMT
ACT1
B
CT2
F 87
F 87
Gelombang arus yang saling dikirim89
Lanjutan 6.6. a 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
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 adanya arus kapasitansi dan resistans kawat. oleh
- Saluran komunikasi dengan serat optik, sampai batas tidak perlu adanya penguat (repeater).
91
Lanjutan 6.6.a 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
Lanjutan 6.6. I2PMT Saluran yg diproteksi PMT
I1
ACT1Trafo penjumlah
BCT2
s2 p2
p s22
idF 87
id
Trafo penjumlah
s1 p1
p s11
Trafo isolasi
F 87 5 kV untuk JTM 15 kV untuk JTT
93
6.7. CIRCULATING CURRENT CIRCULATING CURRENT.a Keadaan normal
A
I1
PMT
Saluran yg diproteksi Kumparan kerja
PMT
I2 B
CT1
i2 idF 87
CT1
i1
idF 87
Kawat pilot
i2
Kumparan penahan
a Pada
keadaan normal kawat pilot dilalui arus dan kumparan kerja tidak dilalui arus.94
6.8. DIRECTIONAL COMPARISON RELAYa Relai penghantar yang prinsip kerjanya membandingkan arah gangguan, jika kedua relai pada penghantar merasakan gangguan di depannya maka relai akan bekerja. a Cara kerjanya ada yang menggunakan directional impedans, directional current dan superimposed.A B
u1
DIR
DIR
T
T
&
RSignalling
R channel
&
Directional comparison relay
bu1
95
6.9. PENGAMAN CADANGAN TRANSMISI DENGAN RELAI ARUS LEBIH
A
B
C
F 51
F 51
t
A
B
C
a Jangkauan relai sangat dipengaruhi oleh besar kecilnya pembangkitan.
96
BAB VII PENGAMAN DISTRIBUSI 20 KV
7.1. PENYEBAB GANGGUAN HUBUNG SINGKATPada SUTMAWAN AWAN
PETIR
RANTING POHON
I (DARI SUMBER)
97
7.2. PENGARUH ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT TERHADAP SISTEM TENAGA LISTRIKTRAFO DAYA
51 51G 51N
51 51G
3 FASA 1 FASA-TANAH
a TEGANGAN DI BUS 20 KV TURUN a PENGARUH TEGANGAN TURUN DIRASAKAN OLEH SEMUA FEEDER YANG TERSAMBUNG PADA BUS BERSAMA. a SAAT TERJADI GANGGUAN HS BERPENGARUH PADA TRAFO TENAGA DAN GEN a SAAT PMT TERBUKA TEGANGAN NAIK. a GANGGUAN HS 1 FASA KETANAH DAPAT MENAIKAN TEG PADA FASA YANG SEHAT.
98
7.3. HUBUNGAN PARALEL ANTAR PUSAT LISTRIKV < 20 kV V>
FCO
Gangguan HS
20 kV
a Saat terjadi gangguan hubung singkat dijaringan 20 kV di salah satu feeder,Yang mempunyai FCO--- FCO trip.
a Saat FCO trip dalam tabung terjadi arcing yang waktunya melebihi waktu settingYang dapat tripkan Rele di outgoing.
100
Lanjutan 7.4.a GANGGUAN YANG TERJADI:3 GANGGUAN 3 : bisa terjadi pada fasa R , S dan T terhubung singkat
3 GANGGUAN 2 FASA : bisa terjadi antarafasa R & S, fasa T & S atau R & T terhubung singkat
3 GANGGUAN 2 FASA KE TANAH: bisa terjadi antarafasa R & S, fasa T & S ke tanah atau fasa R & T ke tanah
3 GANGGUAN 1 FASA KE TANAH: bisa terjadi antarafasa R ke tanah fasa S - ke tanah atau fasa T - ke tanah
101
7.5. SISTEM PENGAMAN PADA SISTEM DISTRIBUSI
A
B
1
2
C
D
1
2
3
4
5
6
1. Differential Relay Pengaman Utama Gen dll. 2. Differential Relay Pengaman Utama Trafo dll. 3. Over Current Relay Trafo sisi 150 KV Pengaman Cadangan Lokal Trafo Pengaman Cadangan Jauh Bus B. 4. OCR dan GFR Trafo sisi 20 kV Pengaman Utama Bus B1 Pengaman Cadangan JAuh saluran BC. 5. OCR dan GFR di B2 Pengaman Utama saluran BC Pengaman Cadangan Jauh saluran CD. 6. OCR dan GFR di C Pengaman Utama saluran CD Pengaman Cadangan Jauh seksi berikut. 102
7.6. WIRING DIAGRAM OVER CURRENT RELAY & GROUND FAULT RELAYTRAFO 6,3/20 KV
PMT
CT
Jaringan distribusi
NGR
OCR/GFR
TRAFO 6,3/20 KV
PMT
CT
ON NGROCR OCR OCR
RELAYGFR
103
7.7. CARA KERJA OCRa PADA SAAT HUBUNG SINGKAT 3 FASAPMT TRAFO 6,3/20 KV CTHUBUNG SINGKAT 3 FASA
ON OFF NGROCR 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
Lanjutan 7.7.
PMT TRAFO 6,3/20 KV
CT
R3Io ON OFF NGROCR OCR OCR
HUBUNG SINGKAT 1 FASA
S T
GFR
Gangguan HS terjadi pada fasa T, arus mengalir masuk ke GFR - PMT trip
105
7.8. PERALATAN PENGAMAN PADA JARINGAN 20 kVa Pengaman Gangguan Antar Fasa (OCR) a Pengaman Gangguan Satu Fasa Ketanah (GFR) a Cara kerja: CT Penyulang Gangguan 3 CT mentransfer besaran primer ke besaran sekunder 3 Rele detektor hanya bekerjadengan arus kecil akurat 3 Perlu sumber Volt DC untuk tripping PMT 3 Karakteristik bisa dipilih Definite, Inverse, Very-Inverse atau Extreemely Inverse. 106
+ -
7.9. RELE ARUS LEBIH SEKUNDER
a Elektromekanis Sederhana Definite, (instant)Rele definite hanya menyetel waktu Saat terjadi gangguan hubung singkat arus dari CT masuk ke kumparan Rele.Setelan waktu
Selenoid yang dililit kumparan akan menjadi magnit dan kontak akan ditarik kebawah. lamanya kontak menyentuh switch tergantung setting waktunya
107
Lanjutan7.9.
Karakteristik InverseRele inverse menyetel waktu & arus Saat terjadi gangguan hubung singkat arus*
dari CT masuk ke kumparan Rele Selenoid yang dililit kumparan akan mem bentuk *, fluks terpotong oleh piringan, piringan berputar. Lamanya kontak menyentuh switch tergantung setting waktunya
108
Lanjutan7.9. a ElektrostatikCT*
Rect Set timer CompC
I
Kontak Output
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
7.10. KARAKTERISTIK RELAYa Karakteristik Relay : - Definite - Invers - Instant t (detik) KARAKTERISTIK TUNDA WAKTU TERTENTU ( DEFINITE TIME )
t SET
I SET
I (ampere)
a Karakteristik definite time: bisa di setting arus besar setting waktu kecil 110
7.11. KARAKTERISTIK KOMBINASI INSTANT DENGAN TUNDA WAKTU INVERSE
t (detik)
I SET
I SET MOMENT
I (ampere)
a Digunakan untuk setting inverse dan moment 111
7.12. KARAKTERISTIK INSTANT = MOMENTT (detik)
t SETI SET MOMENTI (ampere)
a PADA KARAKTERISTIK INSTANT MEMPUNYAI WAKTUMINIMUM: 40 s/d 80 milisecond DENGAN ARUS YANG BESAR
a Digunakan: untuk back up pada pengaman distribusi 112
7.13. PERHITUNGAN ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT
a JARINGAN RADIAL SINGLE KOORDINASI DENGAN O.C INVERSE
SUMBER KIT
TRAFO UNIT/ TRAFO DAYA
51 51G 51N
51 51G
51 51G
51 51G
PERHITUNGAN KOORDINASI SELALU DIMULAI DARI RELAI PALING HILIR, DAN BERGERAK KE HULU
113
Lanjutan7.13.a UNTUK :
GANGGUAN HUBUNG SINGKAT 3 FASA GANGGUAN HUBUNG SINGKAT 2 FASA GANGGUAN HUBUNG SINGKAT 2 FASA KETANAH GANGGUAN HUBUNG SINGKAT SATU FASA KETANAH
a RUMUS DASAR YANG DIGUNAKAN ADALAH HUKUM OHM I= V ZI = ARUS GANGGUAN H.S V = TEGANGAN SUMBER Z = IMPEDANSI DARI SUMBER KETITIK GANGGUAN, IMPEDANSI EKIVALENT
a BIASANYA NILAI IMPEDANSI EKIVALENT INI YANGMEMBINGUNGKAN PARA PEMULA.
114
Lanjutan7.13.a DARI KETIGA JENIS GANGGUAN, PERBEDAANNYA ADA PADA UNTUK GANGGUAN 3 FASA : IMPEDANSI YANG DIGUNAKAN ADALAH IMPEDANSI URUTAN POSITIF NILAI EKIVALEN Z1 TEGANGANNYA ADALAH E FASA UNTUK GANGGUAN 2 FASA : IMPEDANSI YANG DIGUNAKAN ADALAH JUMLAH IMPEDANSI URUTAN POS. + URUTAN NEG. NILAI EKIVALEN Z1 + Z2 : TEGANGANNYA ADALAH E FASA-FASA IMPEDANSI YANG DIGUNAKAN ADALAH JUMLAH IMPEDANSI URUTAN POS. + URUTAN NEG. + URUTAN NOL NILAI EKIVALEN Z1 + 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 FASA
UNTUK GANGGUAN 2 FASA KETANAH
115
Lanjutan7.13.a PERHITUNGAN ARUS GANGGUAN :
GANGGUAN TIGA FASA
: RUMUSNYA : V = Z =
I =
V Z
TEGANGAN FASA - NETRAL IMPEDANSI Z1 ekivalen
GANGGUAN DUA FASA
: RUMUSNYA :
I =
V Z
V = TEGANGAN FASA - FASA Z = IMPEDANSI ( Z1 + Z2 ) ekivalen
116
2.8. PENGAMAN TEMPERATUR GENERATOR
GANGGUAN DUA FASA - KETANAH : RUMUSNYA : I = V Z V = Z = TEGANGAN FASA - FASA IMPEDANSI Z1 + Z2 * Z0 ekivalen Z2 + Z0
GANGGUAN SATU FASA KETANAH : V Z V = 3 x TEGANGAN FASA
RUMUSNYA :
I =
Z = IMPEDANSI ( Z + Z + Z ) eki 1 2 0
117
7.14. SETELAN Tms DAN WAKTU PADA RELAY INVERSI k fault t x 1 I SET Tms ! 0,14t! 0,14 v Tms IFAULT I SET 1 k
a
Faktor k tergantung pada kurva arus waktu, sebagai berikut: Nama kurva IEC standard Inverse IEC very Inverse IEC Extremely Inverse IEEE standard Inverse k 0,02 1 2 0.02 0.02 2 2 2
detik
IEEE Short Inverse IEEE Very Inverse EEE inverse IEEE Extremely Inverse
3t
= Waktu trip (detik).
3 Tms = Time multiple setting. 3 Ifault = Besarnya arus gangguan Hub Singkat (amp) Setelan over current relay (inverse) diambil arus gg hub singkat terbesar. Setelan ground fault relay (inverse) diambil arus gangguan hub singkat terkecil. 3 ISET = Besarnya arus setting sisi primer Setelan over current relay (Invers) diambil 1,05 s/d 1,1 x Ibeban Setelan ground fault relay (inverse) diambil 0,06 s/d 0,12 x arus gg hub singkat terkecil.
118
