-
1PROTEKSI SISTEM DAYA LISTRIK BAB I
PENDAHULUAN
Listrik memiliki peran vital dan strategis, ketersediannya harus
memnuhi aspekandal, aman dan akrab lingkungan.
Keandalan sistem tenaga listrik ditentukan oleh sistem dan
konstruksi instalasilistrik yang memenuhi ketentuan dan persyaratan
yang berlaku.
Keamanan sistem tenaga listrik ditentukan oleh sistem pengaman
(protectionsystem) 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 subsistem, yaitu : pembangkitan (pembangkit tenaga
listrik), penyaluran(transmisi), pendistribusian (distribusi) dan
instalasi pemanfaatan.
Proteksi sistem tenaga listrik : perlindungan/ pengaman
pembangkitan(pembangkit tenaga listrik), penyaluran (transmisi),
pendistribusian(distribusi) dan instalasi pemanfaatan.
1
1.1. LATAR BELAKANG DAN PENGERTIAN UMUM/DEFINISI
Dua fungsi utama proteksi, adalah :
Mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya pada
bagiansistem yang diamankannya.
Melepaskan bagian sistem yang terganggu, sehingga bagian sistem
lainnyayang 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
adanyagangguan.
Pemutus Tenaga (PMT), berfungsi untuk pemutus arus dalam
rangkaianlistrik, 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 (sirkitsekunder).
Battery (Accu), berfungsi sebagai sumber tenaga untuk men-trip
PMT ataucatu daya untuk rele (static relay) dan rele bantu.
2
1.1. LATAR BELAKANG DAN PENGERTIAN UMUM/DEFINISI
Sistem tenaga listrik terdiri dari seksi-seksi (sub sistem),
yang satu denganyang lainnya dapat dihubungkan dan diputuskan
dengan menggunakan alatpemutus tenaga (PMT).
Masing-masing seksi (sub sistem) diamankan ole rele pengaman dan
setiaprele mempunyai kasawan pengamanan, yang berupa bagian dari
sistem.Jika terjadi gangguan di dalamnnya, rele akan mendeteksi dan
denganbantuan PMT melepaskan seksi yang terganggu dari bagian
sistem lainnya.
Gambar kawasan pengamanan (zone of protection) :
3
Lanjutan 1.3.
Differential Relay, berfungsi sebagai pengaman utama Generator
padapembangkit 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
lokalTrafo pengaman cadangan jauh Bus B.
Over Current Relay dan Ground Fault Relay Trafo sisi 20 KV
pengamanutama Bus B1 pengaman cadangan jauh saluran BC.
Over Current Relay dan Ground Fault Relay pengaman utama saluran
BCpengaman cadangan jauh saluran CD.
Over Current Relay dan Ground Fault Relay di C pengaman
utamasaluran CD pengaman jauh seksi berikutnya.
4
-
21.4. PENGAMAN UTAMA DAN PENGAMAN CADANGAN
Pada saat sistem tenaga listrik beroperasi dan mengalami
gangguan, adakemungkinan komponen (alat) proteksi gagal
bekerja.
Untuk mengantisipasi timbulnya kemungkinan tersebut, disamping
sistemtenaga listrik harus dipasang pengaman utama, maka juga
dilengkapipengaman cadangan.
Pengaman cadangan diharapkan akan bekerja, apabila pengaman
utamagagal bekerja. Oleh karenanya pengaman cadangan selalu
disertai denganwaktu tunda (time delay), untuk memberi kesempatan
pada pengamanutama 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
denganpengaman utamanya.
Pengaman cadangan jauh terletak di seksi sebelah hulunya.
5
1.5. KRITERIA SISTEM PROTEKSI
Kepekaan (sensitivity) :
Peralatan proteksi (rele) harus cukup peka dan mampu
mendeteksigangguan di kawasan pengamannya.
Meskipun gangguan yang terjadi hanya memberikan rangsangan
yangsangat minim, peralatan pengaman (rele) harus mampu mendeteksi
secarabaik.
Keandalan (reliability) :
Dependability :
Peralatan proteksi (rele) harus memiliki tingkat kepastian
bekerja(dependability) yang tinggi.
Peralatan proteksi (pengaman) harus memiliki keandalan tinggi
(dapatmendeteksi dan melepaskan bagian yang terganggu), tidak boleh
gagalbekerja.
Security :
Peralatan proteksi (pengaman) harus memiliki tingkat kepastian
untuktidak 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 samasekali tidak ada gangguan.
Salah kerja bisa mengakibatkan terjadinya pemadaman, yang
semestinyatidak perlu terjadi. 6
Lanjutan 1.5.
Selektifitas (selectivity) :
Peralatan proteksi (pengaman) harus cukup selektif dalam
mengamankansistem.
Dapat memisahkan bagian sistem yang terganggu sekecil mungkin,
yaituhanya sub sistem yang terganggu saja yang memang menjadi
kawasanpengaman utamanya.
Rele harus mampu membedakan, apakah gangguan terletak di
kawasanpengaman utamanya, dimana rele harus bekerja cepat, atau
terletak di subsistem berikutnya, dimana rele harus bekerja dengan
waktu tunda atautidak bekerja sama sekali.
Kecepatan (speed) :
Peralatan proteksi (pengaman) harus mampu memisahkan sub sistem
yangmengalami gangguan secepat mungkin.
Untuk menciptakan selektifitas yang baik, ada kemungkinan
suatupengaman terpaksa diberi waktu tunda (time delay), tetapi
waktu tundatersebut harus secepat mungkin.
Dengan tingkat kecepatan yang baik, maka terjadinya kerusakan/
kerugian,dapat diperkecil.
7
BAB II
PENGAMAN GENERATOR
1- 51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan atau
kontrol tegangan
1-51G, backup ground time overcurrent relay
3 - 51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan atau
kontrol tegangan
1 -51G, backup ground time overcurrent relay
1 - 87, differential relay
1 - 32, reserve power relay untuk pengendalian protection
1 40, impedance relay, untuk pengaman kehilangan medan
GENERATOR KECIL (sistem isolated)
GENERATOR SEDANG (sistem isolated/ paralel)
Daya: 500 s/d 1000 kVA tegangan 600 volt (maksimum)
Daya: 500 s/d 12 500 kVA tegangan 600 volt (maksimum)
2.1. SKEMA GENERATOR
8
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
Lanjutan 2.1.
9
-
3 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
Lanjutan 2.1.
10
BUS GEN.
OCR
CTCB
GEN.
MCCB
Relai ini mengamankan generator dari beban lebih atau
gangguan hubung singkat.
Beban
PENGAMAN : OCR (51) -- untuk generator sedang dan besar
MCCB - - untuk generator kecil
2.2. PENGAMAN HUBUNG SINGKAT
11
PENYEBAB:
Generator mengalami beban lebih
AVR generator mengalami kerusakan
BUS GEN.
UVR
PT
CB
GEN.
Beban
AKIBAT: Dapat merusak belitan rotor
Gangguan hubung singkat di sistem
PENGAMAN : UNDER VOLTAGE RELAY (27)
2.3. PENGAMAN TEGANGAN KURANG
12
Generator mengalami kapasitif.
AVR generator mengalami kerusakan bila berlanjut, merusak
instalasi alat bantu di generator bisa rusak.
PENGAMAN :
BUS GEN.
OVR
PT
CB
GEN.
DEVICE NUMBER OVER VOLTAGE RELAY : 59
Beban
PENYEBAB:
Lepas nya beban (Ppemb > P beban)
AKIBAT:
Frekwensi naik > 50 Hz.
2.4. PENGAMAN TEGANGAN LEBIH (OVER LOAD)
13
BUS GEN.
OCR
CT
CB
GEN.Rn
TRFBeban
PENYEBAB:Terjadi kebocoran isolasi di stator, sehingga terjadi
gangguan hubung
Singkat fasa ketanah antara stator dan tanah
AKIBAT:
Kerusakan pada belitan stator
PENGAMAN: PENGAMAN ARUS LEBIH (51N)
51N
2.5. PENGAMAN STATOR KE TANAH
14
BUS GEN.
GEN.
CT
PT
SISTEM
PENYEBAB:PRIME-MOVER DARI SALAH SATU GENERATOR RUSAK ,
MENGAKIBATKAN GENERATOR TIDAK BERPUTAR.
AKIBAT:ADA PASOKAN LISTRIK DARI GENERATOR LAIN ATAU SISTEM
SEHINGGA GENERATOR MENJADI MOTOR.
PENGAMAN -- REVERSE POWER (32)
32
40
2.6. PENGAMAN DAYA (BALIK) PENGGERAK MULA
15
-
4 PENYEBAB: Hilangnya eksitasi
AKIBAT:
Daya reaktif balik dari sistem masuk ke generator,
atau generator menyerap var sistem
Memanaskan ujung belitan generator
BUS GEN.
GEN.
CT
PT
SISTEM
32
40
PENGAMAN -- LOSS OF EXCITATION (40)
2.7. PENGAMAN HILANG MEDAN (LOSS OF EXCITATION)
16
pembebanan melebihi kapasitas generator
kerusakan sistem pendingin
belitan generator bisa panas bisa merusak konduktor stator dan
isolasi
antara belitan ke inti
AKIBAT:
GEN.
RTD
CB
PENGAMAN -- PENGAMAN TEMPERATUR (26)
PENYEBAB:
26
2.8. PENGAMAN TEMPERATUR GENERATOR
17
CB
BUS GEN.
SPEED SENSOR
GEN.
gangguan pada sistem sehingga lepas beban
governor tidak mampu kembalikan put. normal
bisa terjadi vibrasi balancing pada put. tertentu
bisa rusakkan bearing dan shaft frekwensi naik
TRANSDUCER
MESIN.
PENYEBAB:
AKIBAT:
over speed
PENGAMAN : UNDER SPEED (81 U)OVER SPEED (81- O)
2.9. PENGAMAN OVER SPEED
18
GANGGUAN PADA BELITAN GENERATOR
KERUSAKAN ISOLASI BELITAN GENERATOR
PENGAMAN: DIFFRENTIAL RELAY (87 G).
GEN.CB
DIFERENSIAL
GENERATOR
SET
PENYEBAB:
AKIBAT:
2.10. PENGAMAN DIFFERENSIAL GENERATOR
19
Arus beban melebihi nominal dan bertahan lama
BUS GEN.
OLR
CTCB
GEN.
DEVICE NUMBER OVER LOAD RELAY : 49
PENYEBAB:
BEBAN
AKIBAT:Memanaskan belitan generator. merusak konduktor dan
isolasi belitan
PENGAMAN :
2.11. PENGAMAN BEBEAN LEBIH (OVER LOAD RELAY)
20
KETIDAK SEIMBANGAN ARUS FASA BEBAN
GEN.CB
NEG.SEQFILTER
OCR
NEGATIVE SEQUENCE RELAY ( 46)
PENYEBAB:
AKIBAT:
MEMANAS KAN ROTOR GENERATOR BILA BERTAHAN LAMA
PENGAMAN :
2.8. PENGAMAN TEMPERATUR GENERATOR
21
-
5BAB III
PENGAMAN TRANSFORMATOR
TENAGA
Trafo tenaga diamankan dari berbagai macam gangguan,
diantaranya dengan peralatan proteksi (sesuai SPLN
52-1:1983)
Bagian Satu, C) :
Relai Buchollz
Relai Jansen
Relai tangki tanah
Relai suhu
Relai diffrential
Relai beban lebih
Relai gangguan tanah terbatas
Rele arus hubung tanah
3.1. JENIS PENGAMAN
22
1
2
Mengerjakan alarm (Bucholz 1st) pada kontak bagian atas 1.
Mengerjakan perintah trip ke PMT pada kontak bagian bawah 2.
Relai buchholz dipasang pada pipa dari maintank ke konservator
ataupun dari
OLTC ke konservator tergantung design trafonya apakah di kedua
pipa tersebut
dipasang relai bucholz.
Gunanya: untuk mengamankan trafo dari gangguan internal trafo
yang menimbulkan
gas dimana gas tersebut timbul akibat adanya hubung singkat di
dalam trafo
atau akibat busur di dalam trafo.
Cara kerja: yaitu gas yang timbul di dalam trafo akan mengalir
melalui pipa dan
besarnya tekanan gas ini akan mengerjakan relai dalam 2 tahap
yaitu:
KE CONSERVATOR
TANGKI TRAFO
PELAMPUNG
KRAN
TUAS ALARM
TUAS TRIPALARM
TRIP
3.2. RELAY BUCHHOLZ
23
Analisa gas yang terkumpul di dalam relai Bucholz
H2 dan C2H2menunjukkan adanya busur api pada minyak antara
bagian-bagian konstruksi.
H2, C2H2 dan CH4menunjukkan adanya busur api sehingga isolasi
phenol terurai, misalnya terjadi gangguan pada sadapan.
H2, C2H4 dan C2H2menunjukkan adanya pemanasan pada sambungan
inti.
H2, C2H, CO2 dan C3H4menunjukkan adanya pemanasan setempat pada
lilitan inti.
Lanjutan 3.2.
24
Relai Jansen adalah relai untuk mengamankan transformator
darigangguan di dalam tap changer yang menimbulkan gas.
Dipasangpada pipa yang menuju conservator.
Cara Kerja Sama seperti relai bucholz tetapi hanya mempunyaisatu
kontak untuk tripping.
3.3. RELAY JANSEN
25
Relai Sudden Pressure. Relai Pressure untuk tangki utama Trafo
bekerjaapabila 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.
Pressure Relief Valve
Suatu katup yang ditekan oleh sebuah pegas yangdidisain
sedemikian rupa sehingga apabila terjaditekanan di dalam
transformator melebihi tekananpegas maka akan membuka dan
membuangtekanan keluar bersama-sama sebagian minyak.
Katup akan menutup kembali apabila tekanan di dalam
transformator turunatau lebih kecil dari tekanan pegas.
Indikator trip
Reset Mekanis
3.4. RELAY SUDDEN PRESSURE
26
-
6 Urutan kerja relai suhu kumparan / winding ini dibagi 2
tahap:
Mengerjakan alarm (Winding Temperature Alarm)
Mengerjakan perintah trip ke PMT (Winding Temperature Trip)
Relai HV/LV Winding Temperature bekerjaapabila Suhu kumparan
Trafo melebihi seting daripada relai HV/LV Winding, besarnya
kenaikan suhuadalah sebanding dengan faktor pembebanan dansuhu
udara luar Trafo.
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).
3.5. RELAY HV/ LV WINDING TEMPERATURE
27
3.6. PENGAMAN PANJAT TRAFO
28
indikator
Relai ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap
gangguan
hubung singkat antar fasa didalam maupun diluar daerah
pengaman
transformator.
Diharapkan Relai ini mempunyai sifat komplementer dengan Relai
beban lebih.
Relai ini berfungsi pula sebagai pengaman cadangan bagi bagian
instalasi
lainnya.
3.7. RELAY ARUS LEBIH (OVER CURRENT RELAY)
29
Berfungsi untuk mengamankan trafo terhadap hubung singkat antara
fasa dengan tangki trafo dan titik netral trafo yang
ditanahkan.
F51G
Relai 51 G yang terpasang, mendeteksi arus gangguan dari tangki
trafoketanah, kalau terjadi kebocoran isolasi dari belitan tarafo
ke tangki, arusyang mengalir ke tanah akan dideteksi relai arus
lebih melalui CT. Relaiakan mentripkan PMT di kedua sisi (TT dan
TM). Jadi arus gangguankembali kesistem melalui pembumian
trafo.
3.8. RELAY TANGKI TANAH
30
Y
87N 87N
Relai gangguan tanah terbatas atau Restricted Earth Fault (REF)
untukmengamankan transformator bila ada gangguan satu satu fasa ke
tanahdi dekat titik netral transformator yang tidak dirasakan oleh
reledifferensial.
3.9. RESTRICTED EARTH FAULT (REF)
31
PRINSIPNYA :membandingkan arus yang masukke peralatan dengan
arus yangkeluar dari peralatan tersebut
PERALATANIIN IOUT
Fungsi:untuk mengamankan transformator terhadap gangguan hubung
singkat yangterjadi didalam daerah pengaman transformator.
Cara Kerja:Membandingkan antara arus yang masuk dengan arus yang
keluar
3.10. PENGAMAN DIFFERENSIAL
32
-
7 DIFFERENSIAL SEBAGAI PENGAMAN TRAFO (lanjutan)
DOT POLARITY
IP
iP
IS
iS
DALAM KEADAAN NORMAL ARAH IP DAN IS SEPERTIPADA GAMBAR
TRAFO TENAGA
DIFF. RY
CTP CTS
BEBAN
DISISI SEKUNDER MASING-MASING CT, ARUS KELUAR DARI TERMINAL DOT,
SEHINGGA ARAH ARUSNYA :
KARENA IP SAMA BESAR IS TAPI ARAH BERLAWANAN MAKA DIFFERENSIAL
RELAI TIDAK DILALIRI ARUS
Lanjutan 3.10.
33
DIFFERENSIAL SEBAGAI PENGAMAN TRAFO (lanjutan)
DOT POLARITY
IP
iP
DALAM KEADAAN GANGGUAN
TRAFO TENAGA
DIFF. RY
CTP CTS
BEBAN
ARAH IP SEPERTI PADAGAMBAR DAN HANYA IP
DISISI SEKUNDER CTP, ARUS iP KELUAR DARITERMINAL DOT, DAN
MENGERJAKAN DIFF RY
PERHATIKAN : TERMINAL SEKUNDER CTP DAN CTS TERHUBUNGKE DIFF. RY
DI FASA YANG BERLAWANANATAU BEDA SUDUT 180o
Lanjutan 3.10.
34
OCR & EF
Meter
EF
REF
OCR & EF
OCR & EF
Meter
OCR & EF : Over Current Relay & Earth Fault
DIFF : Diffrencial Relay
REF : Restricted Earth Fault
Meter : Alat Ukur Amper, kWh, kVarh, MW, MVar dll.
KETERANGAN :
PMT 150kV
PMS BUS 2
BUS I 150 kV
CT1000/5-5-5A
BUS 20 kV
TRAFO
20 MVA
150 / 20 kV
Z = 12,4 5
PMT 20kV
PENYULANG 20 kV
CT
PT
20kV/110V
V3 V3PMT 20kV
Meter
NGR 40 ohm300A/12 kV10 Sec
CT200/5-5-5A
CT300/5A
CT
1000/5
DIFFRENSIAL
Trip
Trip
Trip
PMS BUS 1
BUS 2 150 kV
3.11. BAGAN SATU GARIS PENGAMAN TRANSFORMATOR
35
BAB IV
CURRENT TRANSFORMER &
POTENTIAL TRANSFORMER
PERALATAN PENGUKURAN LISTRIK
kWh meter : untuk mengukur pemakaian energi listrik
kVAr meter : untuk mengukur pemakaian daya reaktif
Ampere meter : untuk mengukur arus
Volt meter : untuk mengukur tegangan
Watt meter : untuk mengukur pemakaian daya aktif
Cos meter : untuk mengukur power factor
PERALATAN PROTEKSI
Over Current Relay
Ground Fault Relay
Differential Relay
Distance Relay
Adalah trafo yang mana dipergunakan bersama dengan peralatan
lain seperti: relai proteksi, alat ukur atau rangkaian kontrol,
yang
dihubungkan ke arus bolak balik
Trafo instrumen: current transformers dan voltage
transformers.
4.1. TRAFO INSTRUMEN (INTRUMENT TRANSFORMER)
36
DEMI KEAMANAN & KETELITIAN, TRAFO ARUS UNTUK :
HARUS PUNYA KETELITIAN TINGGI PADA DAERAH ARUS PENGUKURAN BEBAN
NOMINAL
HARUS JENUH PADA ARUS GANGGUAN YANG BESAR, UNTUK KEAMANAN ALAT
UKUR
PENGUKURAN
HARUS PUNYA KETELITIAN / ERROR KECIL PADA DAERAH ARUS GANGGUAN
HUBUNG SINGKAT BESAR
TIDAK JENUH PADA ARUS GANGGUAN YANG BESAR, UNTUK KEANDALAN ALAT
PROTEKSI
PROTEKSI
4.2. TRAFO ARUS
37
-
8P1/K P2/LIP
A
S2/lS1/k
IS
RANGKAIAN EKIVALEN CT
P1/K masuknya arus primer & P2/L keluaran arus primer S1/k
masuknya arus sekunder dari primer dan S2/l keluaran arus
sekunder
Pembumian : pada S2/l -- sudut IP dan IS = 00
pada S1/k -- sudut IP dan IS = 1800
Lanjutan 4.2.
38
Kesalahan arusPerbedaan arus yang masuk disisi primer dengan
arus disisisekunder
% = [(Kn Is - Ip)/Ip] x 100%
Kesalahan fasaAkibat pergeseran fasa antara arus sisi primer
dengan arus sisi sekunder
Composite Error
c = 100/ Ip 100/T (Knis ip)2 dt
is dan ip merupakan nilai arus sesaat sisi sekunder dan sisi
primer.
4.3. KESALAHAN CURRENT TRANSFORMER
39
Sesuai IEC 60044-1 spesifikasi class untuk CT:
Kelas
ketelitian
+/- % kesalahan ratio arus
pada % dari arus pengenal
+/- % pergeseran fase pada % dari
arus pengenal , menit (centiradians)
5 20 100 120 5 20 100 120
0,1 0,4 0,2 0,1 0,1 15 8 5 5
0,2 0,75 0,35 0,2 0,2 30 15 10 10
0,5 1,5 0,75 0,5 0,5 90 45 30 30
1,0 3,0 1,5 1,0 1,0 180 90 60 60
Kelas
ketelitian
+/- % kesalahan ratio arus
pada % dari arus pengenal
+/- % pergeseran fase pada % dari
arus pengenal , menit (centiradians)
1 5 20 100 120 1 5 20 100 120
0,2S 0,75 0,35 0,2 0,2 0,2 30 15 10 10 10
0,5S 1,5 0,75 0,5 0,5 0,5 90 45 30 30 30
Kelas
ketelitian
+/- % kesalahan ratio arus pada % dari arus pengenal
50 100
3 3 3
5 5 5
4.4. SPESIFIKASI CLASS CT
40
TRAFO ARUS
MASING MASING CLASS TRAFO ARUS
UNTUK PENGUKURAN
Untuk kebutuhan industri : CL2 or CL1
Untuk kWh meter di pelanggan : CL0.5
Untuk memperkecil kesalahan : CL0.2S
Untuk kebutuhan laboratorium : CL0.1
Akurasi burden pengenal:
Untuk kebutuhan instrument : CL3 or CL5
2,5 VA; 10 VA; 30 VA
5 VA ; 15 VA
7,5 VA ; 20 VA
4.5. CLASS TRAFO UNTUK PENGUKURAN
41
CT Proteksi
CT Metering
IeXct
ES
Kurva CT untuk pengukuran
Kurva CT untuk proteksi
Knee point
Kurva maknetisasi CT
4.6. KURVA MAGNETISASI
42
A
Sisi primer batang Sisi primer lilitan
4.7. BEBERAPA KONSTRUKSI CT
43
-
9 Trafo arus dengan inti besiInti besi
Trafo arus tanpa inti besi
Rogowski coil
Lanjutan 4.7.
44
Type lingkaran/Wound primary
Conventional Dead Tank CT
Lanjutan 4.7.
45
Type batang /Bar primary
Inverted CT
Lanjutan 4.7.
46
Gambar 8: dua belitan sekunder
(C1)P1 (C2)P2
1S1 1S2 2S1 2S2 3S1 3S2 4S1 4S2
Belitan sekunderUntuk Proteksi
Resin
Belitan sekunderUntuk pengukuran
Pola (mould)
Teriminal sekunder
Belitan sekunderUntuk Proteksi
Resin
Belitan sekunderUntuk pengukuran
Pola (mould)
Teriminal sekunder
Teriminal primer1 belitan
4 Teriminal sekunder
BILA PRIMER 2 BELITAN -- DIPILIH PADA LOWER RATIO
Lanjutan 4.7.
47
Trafo tegangan:Instrumen trafo yang dipergunakan untuk
memperkecil tegangantinggi ke tegangan rendah , dipergunakan untuk
pengukuran atauproteksi
Accuracy classes sesuai IEC 60044-2
4.8. TRAFO TEGANGAN
Class Burden Voltage Ratio Phase Application(%) (%) (%)
displacement
(min)
0,1 25 - 100 80 - 120 0,1 5 laboratory0,2 25 - 100 80 - 120 0,2
10 Precision and revenue 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 intruments3,0 25 - 100
80 - 120 3 -
3P 25 - 100 5-Vf 3,0 120 Protection
6P 25 - 100 5-Vf 6,0 240 Protection
Range Limit of Errors
48
Untuk pengukuran tegangan jatuh disisi sekunder 0,05 % s/d 0,1 %
x tegangan pengenal sekunder PT
Tegangan pengenal primer : kV (150 kV, 20 kV atau 150 kV/3 , 20
kV/3)
Tegangan pengenal sekunder: volt (110 V , 110 V atau 110 V/3 ,
100 V/3)
RST
Primer20.000/3
Sekunder100/3
sr t
Rangkaian ekivalen
Tipe trafo tegangan:
Inductive voltage transformers
Capacitive voltage transformers
Lanjutan 4.8.
49
-
10
Jenis INDUKTIF (PT)
Terdiri dari belitan Primer dan belitan sekunder, Belitan
primer akan menginduksikannya ke belitan sekunder
melalui core.
Jenis KAPASITIF (CVT)
Terdiri dari rangkaian kondensor yang berfungsi sebagai
pembagi tegangan tinggi dari trafo pada tegangan
menengah yang menginduksikan tegangan ke belitan
sekunder melalui media capasitor.
4.9. KLASIFIKASI TRAFO TEGANGAN
50
7
6
5
1
2
3
4
8
Keterangan gambar:
1. Kertas/Isolasi Minyak Mineral/Quartz filling.
2. Belitan Primer: vernis ganda-isolasi kawat tembaga, tahan
pada suhu tinggi.
3. Inti: bukan orientasi listrik baja memperkecilresiko
resonansi besi
4. Belitan Sekunder
5. Isolator Keramik
6. Dehydrating Breather
7. Terminal Primer
8. Terminal Sekunder
4.10. JENIS INDUKTIF TRAFO TEGANGAN
51
1). HV.T adalah terminal tegangan tinggi
2) kapasitor C1 & C2 pembagi tegangan (capacitive voltage
divider) yang berfungsi sebagai pembagi tegangan tinggi untuk
diubah oleh trafo tegangan menjadi tegangan pengukuran yang lebih
rendah
3). L0 adalah induktor penyesuai tegangan (medium voltage choke)
yang berfungsi untuk mengatur/menyesuaikan supaya tidak terjadi
pergeseran fasa antara tegangan masukan (vi) dengan tegangan
keluaran (vo) pada frekuensi dasar.
1
5
4
3 7
2
4) Belitan primer
5) Isolator keramik
7) Terminal sekunder
4.11. JENIS KAPASITIF TRAFO TEGANGAN
52
Kesalahan rasio trafo teganganKesalahan besaran tegangan karena
perbedaan rasio name platedengan rasio sebenarnya dinyatakan
dalam
% = 100 (Kn Vs - Vp)/Vp
Composite Error
c = 100/ Vp 100/T (Knvs vp)2 dt
vs dan vp merupakan nilai tegangan sesaat sisi sekunder dan sisi
primer.
4.12. KESALAHAN TRAFO TEGANGAN
53
BAB V
SISTEM PEMBUMIAN PERALATAN & SISTEM
Pembumian sistem adalah hubungan secara Elektris antara
sistem
dengan tanah melalui transformator yang mempunyai belitan Y.
Pembumian Peralatan adalah hubungan antara peralatan
listrikdengan tanah/bumi
Pengaman Sistem dari gangguan tanah Pengaman Isolasi Peralatan
Instalasi akibat tegangan lebih
sewaktu gangguan fasa-tanah
Kegunaan: (pada sistem 3 fasa)
Kegunaan:Sebagai pengaman bagi manusia dan peralatan instalasi
jika terjadi kebocoran listrik pada peralatan.
5.1. PENGERTIAN UMUM
54
-
11
Pentanahan melalui tahanan (resistance grounding).
Pentanahan melalui reaktor (reactor grounding).
Pentanahan langsung (effective grounding).
Pentanahan melalui reaktor yang impedansinya dapat
berubah-ubah (resonant grounding) atau pentanahan
dengan kumparan Petersen (Petersen Coil).
5.2. MACAM / JENIS PEMBUMIAN SISTEM
55
Netral Sistem dari transformator 3 fasa dengan hubungan Y yang
dihubungkan langsung dengan tanah melalui elektroda cu.
Tahanan pembumianharus rendah 0,5 3 ohm.
Transformator tenaga
Netral ditanahkanlangsung
5.3. PEMBUMIAN NETRAL LANGSUNG (SOLID GROUNDED)
56
Pemasangannya:
Pada transformator tenaga yang dipasok dari sistem
teganganmenengah (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 yangdilaluinya.
Lanjutan 5.3.
57
ZL
XT
IGF
Arus gangguan tanah dihitung dengan memasukkan Reaktansi XT dan
Impedansi ZL
Arus gangguan tanah dipakai untuk penyetelan Relai Arus Lebih
gangguan tanah.
Lanjutan 5.3.
58
Pembebanan pada transformator tenaga di GI atau PLTD yang
memasok kebeban:
Bisa single phase (Transformator 1 fasa)
Bisa three phase (Transformator 3 fasa)
Beban tidak seimbang, kawat netral dialiri arus beban
Lanjutan 5.3.
59
Guna : Membatasi besar arus gangguan tanahtetapi relai gangguan
tanah masih kerja baik
Transformator tenaga
Netral ditanahkanMelalui Tahanan
Tahanan
Netral Sistem dari transformator 3 fasa denganhubungan Y yang
dihubungkan dengan tanahmelalui tahanan
5.4. PEMBUMIAN NETRAL MELALUI TAHANAN
60
-
12
Pemasangannya :Pada transformator tenaga yang dipasok padasistem
tegangan 70 atau 150 kV (GI) atau padasistem PLTD kecil
Tahanan pembumian (netral grounding resistance)yang terpasang di
GI atau sistem PLTD : NGR dengan tahanan 12 ohm. NGR dengan tahanan
40 ohm. NGR dengan tahanan 500 ohm.
Catatan: Nilai tahanan perlu dihitung yangdidasarkanpada
besarnya arus gangguan1 fasa ketanah
Lanjutan 5.4.
61
NGR (Neutral Grounding Resistance)Adalah tahanan yang dipasang
antara titik neutral trafo dengan tanah dimanaberfungsi untuk
memperkecil arus gangguan tanah yang terjadisehinggadiperlukan
proteksi yang praktis dan tidak terlalu mahal karenakarakteristik
rele dipengaruhi oleh sistem pentanahan titik neutral.
Contoh NGR yang terpasang di Gardu Induk
40 ohm
Lanjutan 5.4.
62
Rn
ZL
XT
IGF
Arus gangguan tanah dihitung dengan memasuk-kan Tahanan 3RN,
Reaktansi XT dan Impedansi ZL
Arus gangguan tanah dipakai untuk penyetelanRelai Arus Lebih
gangguan tanah.
Lanjutan 5.4.
63
Keuntungan :
Besar arus gangguan tanah dapat diperkecil
Bahaya gradient voltage lebih kecil karena arus gangguan tanah
kecil.
Mengurangi kerusakan peralatan listrik akibat arus gangguan yang
melaluinya.
Kerugian :
Timbulnya rugi-rugi daya pada tahanan pentanahan selama
terjadinya gangguan fasa ke tanah.
Karena arus gangguan ke tanah relatif kecil, kepekaan relai
pengaman menjadi berkurang.
Lanjutan 5.4.
64
Titik Netral Transformator hubungan Y tidakdihubungkan ke
tanah
Guna :
Untuk sistem kecil, arus gangguan-tanah tidak membuat kejutan
powerpada pembangkit
Untuk sistem kecil, arus gangguan-tanah temporer bisa self
clearing
Transformator tenaga
Netral tidak ditanahkan
5.5. PEMBUMIAN NETRAL MENGAMBANG (FLOATING)
65
ZL
XT
IGF
Saat terjadi Arus gangguan tanah timbul:
ICe
Arus kapasitif jaringan
Tidak tergantung lokasi gangguan, besarnya tetap
Karenanya Relai gangguan tanah tidak selektif
Arus Kapasitif gangguan tanah besar ? Arcing
Lanjutan 5.5.
66
-
13
Sistem kecil, gangguan tanah tidak dirasakankonsumen TR.
Gangguan Fasa - tanah
Tegangan Fasa sehat naik 3 kali.
Gang. Permanen, Tegangan sentuh tdk bahaya.
Kawat putus yang tidak menyentuh tanah bahayabila disentuh
manusia.
Uraian vektor V dan I saat gangguan tanah
Segitiga tegangan sistem tidak berubah.
Magnitude & sudut tegangan fasa sehat berubah.
Magnitude ICe besar gejala Arcing Ground.
Lanjutan 5.5.
67
Akibatnya : Udara yang belum kembali menjadiisolator kembali
breakdown karenateg. fasa R yang naik s/d 3xEph
Kejadian ini berulang pada setiap cycle darigelombang
sinusoidal, dan disebut ArcingGround
Kenaikan tegangan pada peristiwa Arcing Groundberbahaya bagi
isolator diseluruh instalasi.
ICE yang terlalu besar penyebab Arcing Groundharus dihindari
agar tidak merusak peralatan
Lanjutan 5.5.
68
Pengukuran Beban bisa gunakan meter3 fasa 3 kawat.
Pembebanan : Tidak bisa single phase Harus three phase (Trafo 3
fasa) Beban tidak seimbang di TR di TM dialiri
arus urutan negatif.
Lanjutan 5.5.
69
Dapat mengkompensir arus kapasitif
Nilai reaktansi Induktansi disesuaikan dengannilai reaktansi
kapasitansi jaringan
Guna :
Arus kapasitif gangguan tanah yangbesar dikecilkan agar tidak
terjadiArcing Ground yang berbahaya
Arus gangguantanah temporer men-jadi bisa self clearing
kembali
Netral Sistem dari transformator 3 fasa denganhubungan Y yang
dihubungkan dengan tanahmelalui reaktor induktif - Peterson
coil
5.6. PEMBUMIAN NETRAL MELALUI PETERSON COIL
70
Transformator tenaga
Netral ditanahkanMelalui Reaktor
Tegangan Fasa- tanah
Masih dapat terjaga seimbang, bila Ce seimbang.
Teg. Netral-tanah naik, teg. Fasa-tanah naik 3.
Kondisi Normal
Kondisi gangguan tanah
Lanjutan 5.6.
71
ZL
XT
ICe
Bila terjadi arus gangguan tanah
ICe
Arus kapasitif jaringan dikompensir oleh arus IL
Tidak tergantung lokasi gangguan, besarnya tetap
Relai gangguan tanah tidak selektif
Arus gangguan tanah tidak membuat Arcing
IL
IL
Lanjutan 5.6.
72
-
14
Keuntungan :
Arus gangguan dapat dibuat kecil sehingga tidak berbahaya
bagi
mahluk hidup.
Kerusakan peralatan sistem dimana arus gangguan mengalir
dapatdihindari.
Sistem dapat terus beroperasi meskipun terjadi gangguan fasa
ketanah.
Gejala busur api dapat dihilangkan.
Kerugian :
Rele gangguan tanah (ground fault relay) sukar dilaksanakan
karenaarus gangguan tanah relatif kecil.
Tidak dapat menghilangkan gangguan fasa ke tanah yang
menetap(permanen) pada sistem.
Operasi kumparan Petersen harus selalu diawasi karena bila
adaperubahan pada sistem, kumparan Petersen harus disetel
(tuning)kembali.
Lanjutan 5.6.
73
5.7. GROUNDING EQUIPMENT (PEMBUMIAN PERALATAN)
Pengertian Pembumian Peralatan
Pembumian peralatan adalah pentanahan yangmenghubungkan
kerangka/ bagian dari peralatan listrikterhadap ground (tanah).
Pembumian ini pada kerja normal tidak dilalui arus.
74
Tujuan pembumian peralatan adalah sebagai berikut :
Untuk mencegah terjadinya tegangan kejut listrikyang berbahaya
bagi manusia bila padaperalatan listrik terjadi kebocoran
listrik.
Untuk memungkinkan timbulnya arus tertentu baikbesarnya maupun
lamanya dalam keadaangangguan tanah tanpa menimbulkan kebakaranatau
ledakan pada bangunan atau isinya.
Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya pentanahan :
Tahanan jenis tanah. Panjang elektroda pentanahan.
Luas penampang elektroda pentanahan.
5.8. PEMBUMIAN PERALATAN
75
JENIS TANAH TAHANAN JENIS TANAH (OHM M)
TANAH RAWA 30
TANAH LIAT DAN TANAH LADANG 100
PASIR BASAH 200
KERIKIL BASAH 500
PASIR DAN KERIKIL KERING 1,000
TANAH BERBATU 3,000
r = jari-jari elektroda pentanahan ( cm )L = panjang elektroda
pentanahan ( cm )
1
.4ln.
.2
r
L
LR
R = Tahanan elektroda pentanahan (ohm) = Tahanan jenis tanah
,ohm-cm besarnya sesuai tabel
(karena tabel diatas dalam ohm-meter dirubah dahulu dalam
ohm-cm)
Lanjutan 5.8.
Tahanan Jenis Tanah
76
R
S
T
Netral
Sekunder trafo gardu distribusi
Peralatan Listrik
Re2Re1
RL
RN
Sirkulasi arus akibat adanya kebocoran pada peralatan
listrik
Lanjutan 5.8.
77
Tegangan langkah
Tegangan sentuh
Titik terjadi gangguan phasa - tanah
20 m 20 m
Bumi
Bentuk tegangan antara tegangan elektroda danreferensi bumi,
tegangan elektroda-bumi, tegangan-langkah, tegangan sentuh.
Lanjutan 5.8.
78
-
15
Sistem pembumian peralatan di gardu induk denganmenghubungkan
elektroda membujur dan melintang dibawahtanah yang disebut sistem
mesh dengan tujuan untukmemperoleh tahanan tanah kecil (< 1
ohm).
Lanjutan 5.8.
79
BAB VI
PENGAMAN TRANSMISI
Relai penghantar yang prinsip kerjanya berdasarkan
pengukuran
impedansi penghantar.
Relai ini mempunyai ketergantungan terhadap besarnya SIR dan
keterbatasan sensitivitas untuk gangguan satu fasa ke tanah.
Relai ini mempunyai beberapa karaktristik seperti mho,
quadralateral, reaktans, adaptive mho dll.
Sebagai unit proteksi relai ini dilengkapi dengan pola
teleproteksi
seperti putt, pott dan blocking.
Jika tidak terdapat teleproteksi maka relai ini berupa step
distance
saja.
6.1. DISTANCE RELAY
80
Dapat menentukan arah letak gangguan
Gangguan didepan relai harus bekerja
Gangguan dibelakang relai tidak boleh bekerja
Dapat menentukan letak gangguan
Gangguan di dalam daerahnya relai harus bekerja
Gangguan diluar derahnya relai tidak boleh bekerja
Beban maksimum tidak boleh masuk jangkauan relai
Dapat membedakan gangguan dan ayunan daya
6.2. SETTING DISTANCE RELAY
81
Zone 1
Karena adanya kesalahan pengukuran jarak akibatkesalahan CT, PT
dan relainya sendiri, tidak mungkinmenset relai sampai ujung
saluran yang diamankan, yanglazim disebut Zone 1.
A
F 21
B
F 21
Zone 1= 80% ZAB
Zone - 1 = 80% x ZAB
6.3. SETTING RELAY JARAK
82
Zone 2
Untuk mengamankan sisa yang tidak diamankan Zone 1,diaman- kan
oleh Zone 2 dengan perlambatan waktu.
Zone 2 juga sebagai pengaman rel ujung seksi yangdiamankan bila
tidak mempunyai proteksi rel.
A
F 21
B
F 21
Zone 1= 80% ZAB
Zone - 2 = 80% x (ZAB + 80% x ZBC)
C
Lanjutan 6.3.
83
-
16
Zone 3
Sebagai pengamanan cadangan ditambah relai yanglazim disebut
Zene 3, dalam hal ini harus dapatmenjangkau ujung seksi berikutnya,
waktunyadiperlambat terhadap Zone 2 seksi berikutnya
A
F 21
B
F 21
Zone 1= 80% ZAB
C
Zone - 3 = 80% x (ZAB + 80% ( ZBC + 80% ZCD )
D
Lanjutan 6.3.
84
Karakteristik mho
Z3
Z2
Z1
X
R
ZL
Karakteristik Quadrilateral
R
XZL
Z1 Z2 Z3
6.4. KARAKTERISTIK DISTANCE RELAY
85
Prinsip kerja pengaman differential arus untuksaluran distribusi
dan transmisi mengadapsidiffrential arus, yang membedakan ialah
daerah ygdiamankan cukup panjang.
I1 I2Daerah pengamanan
CT1 CT2
Saluran distribusi/transmisi
6.5. RELAY DIFFERENTIAL SEBAGAI PENGAMAN SALURAN DISTRIBUSI ATAU
TRANSMISI (KAWT PILOT)
86
Relai diferensial arus berdasarkan H. Khirchof,dimana arus yang
masuk pada suatu titik, samadengan arus yang keluar dari titik
tersebut.
I1 I2
PRINSIP DASAR PROTEKSI RELAI DIFFERENTIAL
Yang dimaksud titik pada proteksi differential ialahdaerah
pengamannan, dalam hal ini dibatasi oleh 2buah trafo arus.
I1 = I2
I1 I2
Daerah pengamanan
CT1 CT2
Lanjutan 6.5.
87
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.
6.6. RELAI DIFFERENTIAL ARUS
88
PMT PMTA B
I1
CT1
I2
Saluran yg diproteksi
CT2
F 87 F 87
Gelombang arus yang saling dikirim
Lanjutan 6.6.
89
-
17
Relai sejenis disetiap ujung saluran.
Supervisi untuk mengontrol bahwa salurankomunikasi (pilot)
baik/tidak terganggu.
Untuk ketiga fase hanya sebuah relai, supayasaluran komunikasi
yg cukup sepasang cukup 1pasang.
Sarana komunikasi antara ujung saluran yg lazimdisebut kawat
pilot, dapat berupa :
- Kawat tembaga.
- Serat optik
Diffrential untuk saluran diperlukan :
- Mikro wave
Lanjutan 6.6.
90
Trafo isolasi, karena kemungkinan terjadi induksitegangan dari
saluran yang diamankan (khususnya pilotdengan kawat tembaga)
Yg membatasi panjang saluran yang diamankan :
- Saluran komunikasi dengan kawat dibatasi olehadanya arus
kapasitansi dan resistans kawat.
- Saluran komunikasi dengan serat optik, sampai batastidak perlu
adanya penguat (repeater).
Lanjutan 6.6.
91
Prinsip operasi yang digunakan.
Circulating current
Prinsipnya dalam keadaan normal/tidak ada gangguanarus mengalir
melalui CT di kedua ujung, kumparanpenahan dan kawat pilot,
kumparan kerja tidak dilaluiarus.
Opose Voltage
Prinsipnya dalam keadaan normal/tidak ada gangguanarus
mengalirhanya disetiap CT dan kumparan penahandisetiap sisinya,
pada kawat pilot dan kumparan kerjatidak dilalui arus.
Lanjutan 6.6.
92
PMT PMTA B
I1
id
F 87 F 87
CT1
id
I2
Saluran yg diproteksi
CT2
Trafo penjumlah
Trafo penjumlah
s1
s2 p
2
p
1
s1
s2p
2
p
1
Trafo isolasi5 kV untuk JTM
15 kV untuk JTT
Lanjutan 6.6.
93
CIRCULATING CURRENT.
Keadaan normal
PMT PMTABI1 I2
i2id
i1
F 87 F 87
CT1 CT1
id
i2Kumparan kerja
Kawat pilot
Kumparan penahan
Saluran yg diproteksi
Pada keadaan normal kawat pilot dilaluiarus dan kumparan kerja
tidak dilalui arus.
6.7. CIRCULATING CURRENT
94
Relai penghantar yang prinsip kerjanyamembandingkan arah
gangguan, jika kedua relai padapenghantar merasakan gangguan di
depannya makarelai akan bekerja.
Cara kerjanya ada yang menggunakan directionalimpedans,
directional current dan superimposed.
A B
Signalling
channel
DIR
T
R
1
&
DIR
T
R
1
&
Directional comparison relay
6.8. DIRECTIONAL COMPARISON RELAY
95
-
18
C
F 51F 51
Jangkauan relai sangat dipengaruhi oleh besar kecilnya
pembangkitan.
A B
CA B
t
6.9. PENGAMAN CADANGAN TRANSMISI DENGAN RELAI ARUS LEBIH
96
BAB VII
PENGAMAN DISTRIBUSI 20 KV
Pada SUTM
PETIR
I (DARI SUMBER)
RANTING POHON
AWANAWANAWAN
7.1. PENYEBAB GANGGUAN HUBUNG SINGKAT
97
51
51N
51G
51
51G
TRAFO DAYA
3 FASA
1 FASA-TANAH
TEGANGAN DI BUS 20 KV TURUN
PENGARUH TEGANGAN TURUN DIRASAKAN OLEH SEMUA FEEDER YANG
TERSAMBUNG
PADA BUS BERSAMA.
SAAT TERJADI GANGGUAN HS BERPENGARUH PADA TRAFO TENAGA DAN
GEN
SAAT PMT TERBUKA TEGANGAN NAIK.
GANGGUAN HS 1 FASA KETANAH DAPAT MENAIKAN TEG PADA FASA YANG
SEHAT.
7.2. PENGARUH ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT TERHADAP SISTEM
TENAGA LISTRIK
98
SAAT TERJADI GANGGUAN DI SALAH SATU FEEDER,
ADA SUMBANGAN ARUS DARI PLTD A DAN PLTD B KETITIK GANGGUAN.
RELAI DI 3 DAN 5 AKAN TRIP
RELAI DI 1 & 6 AKAN PICK UP
JIKA SETELAN RELAI ANTARA KEDUA PUSAT LISTRIK TIDAK SESUAI,
AKAN
TERJADI BLACK OUT (SELURUH PUSAT LISTRIK PADAM)
PLTD A PLTD B1
2
3
4
5
6
V>
7.4. GANGGUAN HUBUNG SINGKAT
100
-
19
GANGGUAN YANG TERJADI:GANGGUAN YANG TERJADI:
GANGGUAN 3 : bisa terjadi
pada fasa R , S dan T terhubung singkat
GANGGUAN 2 FASA : bisa terjadi antara
fasa R & S,
fasa T & S atau
R & T terhubung singkat
Lanjutan 7.4.
GANGGUAN 2 FASA KE TANAH: bisa terjadi antara
fasa R & S,
fasa T & S ke tanah atau
fasa R & T ke tanah
GANGGUAN 1 FASA KE TANAH: bisa terjadi antara
fasa R ke tanah
fasa S - ke tanah atau
fasa T - ke tanah
101
2 3 4 5 6
A B C D21
1
1. Differential Relay Pengaman Utama Gen dll.2. Differential
Relay Pengaman Utama Trafo dll.3. Over Current Relay Trafo sisi 150
KV Pengaman Cadangan Lokal Trafo
Pengaman Cadangan Jauh Bus B.4. OCR dan GFR Trafo sisi 20 kV
Pengaman Utama Bus B1 Pengaman
Cadangan JAuh saluran BC.5. OCR dan GFR di B2 Pengaman Utama
saluran BC Pengaman Cadangan
Jauh saluran CD.6. OCR dan GFR di C Pengaman Utama saluran CD
Pengaman Cadangan
Jauh seksi berikut.
7.5. SISTEM PENGAMAN PADA SISTEM DISTRIBUSI
102
PMT
NGR
TRAFO
6,3/20 KV
OCR OCR OCR
GFR
CTPMT
ON
TRAFO 6,3/20 KV
NGR
CT
OCR/GFR
Jaringan distribusi
RELAY
7.6. WIRING DIAGRAM OVER CURRENT RELAY & GROUND FAULT
RELAY
103
PMT
ON
OCR OCR OCR
GFR
CT
PADA SAAT HUBUNG SINGKAT 3 FASA
TRAFO 6,3/20 KV
NGR
OFF
HUBUNG SINGKAT
3 FASA
Gangguan terjadi pada fasa R,S dan T. Arus gangguan hubung
singkat mengalir di jaringan. Karena arus tersebut > dari ratio
CT pada sekunder CT mengalir arus. Masuk ke OCR -- OCR memasok arus
ke PMT-- PMT trip.
7.7. CARA KERJA OCR
104
PMT
ON
OCR OCR OCR
GFR
CTTRAFO 6,3/20 KV
NGR
OFF
HUBUNG SINGKAT
1 FASA
R
S
T
Gangguan HS terjadi pada fasa T, arus mengalir masuk ke GFR -
PMT trip
3Io
Lanjutan 7.7.
105
Penyulang
Gangguan
+
-
CT
CT mentransfer besaran primer ke besaran sekunder
Rele detektor hanya bekerja-dengan arus kecil akurat
Perlu sumber Volt DC untuk -tripping PMT
Karakteristik bisa dipilih Definite, Inverse, Very-Inverse atau
Extreemely Inverse.
Pengaman Gangguan Antar Fasa (OCR)
Pengaman Gangguan Satu Fasa Ketanah (GFR)
Cara kerja:
7.8. PERALATAN PENGAMAN PADA JARINGAN 20 kV
106
-
20
Elektromekanis
Sederhana Definite, (instant)
Setelanwaktu
Rele definite hanya menyetel waktu
Saat terjadi gangguan hubung singkat arus
dari CT masuk ke kumparan Rele.
Selenoid yang dililit kumparan akan menjadi
magnit dan kontak akan ditarik kebawah.
lamanya kontak menyentuh switch tergantung
setting waktunya
7.9. RELE ARUS LEBIH SEKUNDER
107
Karakteristik Inverse
Rele inverse menyetel waktu & arus
Saat terjadi gangguan hubung singkat arus
dari CT masuk ke kumparan Rele
Selenoid yang dililit kumparan akan mem
bentuk , fluks terpotong oleh piringan,
piringan berputar.
Lamanya kontak menyentuh switch tergantung
setting waktunya
Lanjutan7.9.
108
Elektrostatik
Comp
Set I (arus)
Set timer
KontakOutput
RectCT
Arus gangguan hubung singkat masuk ke CT.
Arus ini di searah kan di Rectifier dan arus searah di
teruskan
ke comp.
Kapasitor digunakan menambah arus yang masuk coil tripping.
I
C
Lanjutan7.9.
109
t (detik)
I (ampere)
SETt
KARAKTERISTIK TUNDA WAKTU TERTENTU ( DEFINITE TIME )
SETI
Karakteristik definite time: bisa di setting arus besar setting
waktu kecil
7.10. KARAKTERISTIK RELAY
Karakteristik Relay : - Definite- Invers- Instant
110
t (detik)
I (ampere)SETI MOMENTI SET
Digunakan untuk setting inverse dan moment
7.11. KARAKTERISTIK KOMBINASI INSTANT DENGAN TUNDA WAKTU
INVERSE
111
T (detik)
I (ampere)MOMENTISET
SETt
PADA KARAKTERISTIK INSTANT MEMPUNYAI WAKTU MINIMUM: 40 s/d 80
milisecond DENGAN ARUS YANG BESAR
Digunakan: untuk back up pada pengaman distribusi
7.12. KARAKTERISTIK INSTANT = MOMENT
112
-
21
JARINGAN RADIAL SINGLE
51
51N
51G
51
51G
51
51G
51
51G
TRAFO UNIT/TRAFO DAYA
SUMBERKIT
KOORDINASI DENGAN O.C INVERSE
PERHITUNGAN KOORDINASI SELALU DIMULAI DARI RELAIPALING HILIR,
DAN BERGERAK KE HULU
7.13. PERHITUNGAN ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT
113
UNTUK : GANGGUAN HUBUNG SINGKAT 3 FASA
GANGGUAN HUBUNG SINGKAT 2 FASA
GANGGUAN HUBUNG SINGKAT SATU FASA KETANAH
RUMUS DASAR YANG DIGUNAKAN ADALAH HUKUM OHM
I =V
Z
I = ARUS GANGGUAN H.S
V = TEGANGAN SUMBER
Z = IMPEDANSI DARI SUMBERKETITIK GANGGUAN,
IMPEDANSI EKIVALENT
BIASANYA NILAI IMPEDANSI EKIVALENT INI YANGMEMBINGUNGKAN PARA
PEMULA.
GANGGUAN HUBUNG SINGKAT 2 FASA KETANAH
Lanjutan7.13.
114
UNTUK GANGGUAN 3 FASA IMPEDANSI YANG DIGUNAKAN
ADALAH IMPEDANSI URUTANPOSITIF
NILAI EKIVALEN Z1
TEGANGANNYA ADALAH E FASA
UNTUK GANGGUAN 2 FASA IMPEDANSI YANG DIGUNAKAN
ADALAH JUMLAH IMPEDANSIURUTAN POS. + URUTAN NEG.
NILAI EKIVALEN Z1 + Z2
TEGANGANNYA ADALAH E FASA-FASA
DARI KETIGA JENIS GANGGUAN, PERBEDAANNYA ADA PADA
UNTUK GANGGUAN 1 FASA KETANAH IMPEDANSI YANG DIGUNAKAN
ADALAH JUMLAH IMPEDANSIURUTAN POS. + URUTAN NEG. +URUTAN NOL
NILAI EKIVALEN Z1 + Z2 + Z0
TEGANGANNYA ADALAH E FASA
UNTUK GANGGUAN 2 FASA KETANAH
IMPEDANSI YANG DIGUNAKAN
ADALAH JUMLAH IMPEDANSIURUTAN POS. + URUTAN NEG. +URUTAN NOL
NILAI EKIVALEN Z1 + Z2 * Z0
Z2 + Z0
Lanjutan7.13.
:
:
:
:
115
PERHITUNGAN ARUS GANGGUAN :
GANGGUAN TIGA FASA : RUMUSNYA :V
ZI =
V = TEGANGAN FASA - NETRAL
Z = IMPEDANSI Z1 ekivalen
GANGGUAN DUA FASA :V
ZI =
V = TEGANGAN FASA - FASA
Z = IMPEDANSI ( Z1 + Z2 ) ekivalen
RUMUSNYA :
Lanjutan7.13.
116
GANGGUAN SATU FASA KETANAH :
RUMUSNYA :V
ZI =
V = 3 x TEGANGAN FASA
Z = IMPEDANSI ( Z1 + Z2 + Z0 ) eki
GANGGUAN DUA FASA - KETANAH :
V
ZI =
V = TEGANGAN FASA - FASA
Z = IMPEDANSI Z1 + Z2 * Z0Z2 + Z0
ekivalen
2.8. PENGAMAN TEMPERATUR GENERATOR
RUMUSNYA :
117
0,14
1I
I x t
Tms
k
SET
fault
detik
1I
I
Tms0,14t
k
SET
FAULT
t = Waktu trip (detik).
Tms = Time multiple setting.
Ifault = Besarnya arus gangguan Hub Singkat (amp)
Setelan over current relay (inverse) diambil arus gg hub singkat
terbesar.
Setelan ground fault relay (inverse) diambil arus gangguan hub
singkat terkecil.
ISET = Besarnya arus setting sisi primer
Setelan over current relay (Invers) diambil 1,05 s/d 1,1 x
Ibeban
Setelan ground fault relay (inverse) diambil 0,06 s/d 0,12 x
arus gg hub singkat terkecil.
Faktor k tergantung pada kurva arus waktu, sebagai berikut:
Nama kurva k
IEC standard Inverse 0,02
IEC very Inverse 1
IEC Extremely Inverse 2
IEEE standard Inverse 0.02
IEEE Short Inverse 0.02
IEEE Very Inverse 2
EEE inverse 2
IEEE Extremely Inverse 2
7.14. SETELAN Tms DAN WAKTU PADA RELAY INVERS
118