PROTEKSI TENAGA LISTRIK

SISTEM PROTEKSI

Antonius Baan LSPembimbing : Ir. Makmur Saini, MT

Kondisi abnormal yang mungkin timbul pada sistem :

• Terbebani lebih (overload)

• Beroperasi pada tempratur > t normal (overheated)

• Beropersi pada frekuensi > frekuensi normal (over

frequency)

• Beropersi pada frekuensi < frekuensi normal (under

frequency)

• Beropersi pada tegangan > tegangan normal (over

voltage)

• Beropersi pada tegangan < tegangan normal

(under voltage)

Dari kondisi abnormal diatas, hubung singkatmenimbulkan efek yang paling parah. hal inidisebabkan karena IHS sangat besar yang akanmenimbulkan stress dan panas yang berlebihanpada bagian dari sistem yang dialiri IHS tersebut,akibatnya bisa terjadi:

–Konduktor meleleh/putus

–Isolator retak/pecah

–Kebakaran

Cara penanggulangannya dengan memperpendek tHS berada pada sistem dengan:

–Pengaman lebur (fuse)

–Relay proteksi

Gambar 1 Blok Diagram Sistem Proteksi

SENSOR / PERASA

RELAY

PEMUTUS BEBAN

PERLATAN

BANTU

Informasi

Informasi

Sistem

Sistem

Fungsi Proteksi

Untuk melindungi peralatan terhadapgangguan yang terjadi dalam system diperlukanalat-alat pengaman,alat-alat pengaman yangkebanyakan berupa relay mempunyai 2 fungsiyaitu :

– Melindungi peralatan terhadap gangguanyang terjadi dalam system, jangansamapai mengalami kerusakan.

– Melokalisir gangguan jangan samapaimeluas dalam system.

Konstruksi Relay Elektro

Mekanik

Relay elektro mekanik terdiri dari rangkaianlistrik yang menggerakkan suatu mekanisme yangpada akhirnya harus men-trip PMT dengan jalanmenutup kontak pemberi arus trip coil (kumparantrip) dari PMT.

Gambar 2 Konstruksi Relay Elektro Meknik

PMT

ATA

C

TCIT

TA

E

Keping imbas

Manual Trip

Konstruksi Relay Solid State

(Static Relay)

Relay solid state mempunyai konstruksi lebih

ringkas (more compact) dan juga praktis tidak

banyak memerlukan banyak pemeliharaan jika

dibandingkan dengan relay elektro mekanis.

Penggunaan mikroprosesor sebagai inti relay

solid state yang canggih, misalnya penggunaan

impedansi dapat menghasilkan unjuk kerja

(peromance)yang lebih baik dibandingkan unjuk

kerja relay rela impedansielektro mekanis.

Gamabar 3 (a) Blok Diagram dari Relay Arus lebih

solid state

AC/DC

Voltage

Converter

Level

Detector

1

Time

Delay

Level

Detector

2

Output

Switch

+

-

Gambar 3 (b) Rangkaian dari Level Detector

TR1

R3

R1

R2

TR2

R4

R4

C1

D3

D2

D1

Pengaman Generator

Bagian hulu dari system tenaga listrik adalahgenerator yang terdapat di pusat listrik dandigerakkan oleh mesin penggerak mula (primemover). Mesin penggerak dalam Pusat Listrikberkaitan erat dengan instalasi mekanis daninstalasi listrik dari pusat listrik.

Generator sebagai sumber energi listrikdalam system perlu diamankan jangan samapaimengalami kerusakan. Karena kerusakangenerator akan sangat mengganggu jalanyaopeasi system tenaga listrik.

Gambar 4 Bagan Generator dengan Mesin

Penggerak dan Medan Penguat

3

~

Generator

Ke Sistem

PMT Medan Penguat

Mesin Penggerak

Sistem Penguatan

Pengaman Terhadap Generator

Gangguan Luar

Penyebab utama gangguan dalam sebuahsystem adalah petir dan yang sering disamabrpetir adalah saluran transmisi, sehingga saluranuadara tranmisi merpakan salah satu sumbergangguan yang utama karena selain disambarpetir sering terganggu oleh tanaman.

PMT dari saluran-saluran yang menujukeluar pusat listrik dilengkapi dengan relay-relayuntuk menghadapi gangguan-gangguan yangterjadi di luar pusat listrik, maka sesungguhnyapengaman generator terhadap gangguan diluarpusat listrik bersifat back up.

Gambar 5. Hubungan Generator dalam Sebuah

Pusat Listrik

Trafo

pemakaian

sendiri

Generator

Ke jaringan

distribusi

Saluran transmisi

Rel

Pengaman Transformator

Karena transformator di gardu indukpada umumnya berhubungan dengan reldan rel langsung berhubungan dengansaluran transmisi sedangkan salurantransmisi kebanyakan adalah saluran udarayang jumlah gangguannya tinggi makakemungkinan bahwa transformatormendapat gangguan karena gangguan disaluran transmisi adalah lebih besar daripada generator

Pengaman Transformator

Untuk pengamanan transformator terhadap

gangguan didalam transformator seperti halnya

pada generator dipakai relay deffrensial.

Sedangkan untuk gangguan hubung tanah dipakai

restricted eart ground fault seperti yang tunjukkkan

pada Gambar 2.10

Gambar 6 Rangkaian dari restricted eart ground

fault Relay. Dalam keadaan normal IA +

IB = 0 sehingga relay tidak bekerja.

T.A = Transformator Arus

R = Relay

T.A

T.A

T.A

IB

IA

R

Rele Tipe Induksi Dengan Dua

Besaran Penggerak

Rele tipe induksi dengan dua besaranpenggerak atau tipe rile induksi terarah =Directional induction type Relay.Rele tipe inidikenal ada tiga macam :

–Rele arus –arus (current-current relay)

–Rele tegangan-tegangan (voltage-voltagerelay)

–Rele tegangan-arus (voltage-current relay)

yang paling umum digunakan adalah reletegangan – arus (voltage-current relay) dengankarakteristik pada Gambar 7:

Gambar 7 Karakteristik relay tegangan-arus

Daerah non operasi

Daerah operasi

V

I

Rele arus lebih

( Overcurrent Relay )

Rele arus atau overcurent relay adalah rele yang akan bekerja bila arus yang mengalir dalam kumparan operasinya sudah melibihi nilai yang telah ditentukan (setting).

Berdasarkan karakteristik waktu kerja, rele arus lebih dibedakan atas :

•Instantaneous Time Overcurrent Relay

•Definite Time Overcurrent Relay

•Inverse Time Overcurrent Relay

•Inverse Dedinite Minimum Time Lag Relay (IDMTL Relay)

Gambar 8. Karakteristik Rele Arus Lebih

Inverse

Very Inverse

Extremely Inverse

Defenite Time

Instantanous Time

Arus/MPS

Waktu

Rele Arus Kurang

(Undercurrent Relay)

Rele arus kurang akan bekerja bila arus turun

dibawah nilai yang telah ditentukan. Rele ini

khususnya digunakan dalm proteksi generator

terhadap kehilangan eksitasi (loss of exitation).

Rele Differensial

(Differential Relay)

Rele differensial adalah rele yang akan bekerjaapabila selisih dua besaran listrik yang sejenis sudahmelebihi nilai yang telah ditentukan. Karena besaranyang digunakan pada umumnya adalah arus, maka relebisa juga disebut “ Current Differential Relay “ danumumnya disebut singkat “ Differential Relay ”

Rele differensial dibedakan atas:

• Rele differensial longitudinal ( LongitudinalDifferential Relay )

• Rele differensial persentase ( Percentage DifferentialRelay )

CT1

CT2

i1

I r =

i 1 -

i 2

i2

I1

I2

G

Gambar 9. Rangkaian Rele Difrensial Longitudinal

Rele Differensial Longitudinal

Rele Differensial Persentase

Gambar 10. Rangkaian Rele Difrensial Persentase

CT1

CT2

i1

I1

G

Ir = i

1 - i

2

i2

i2

N/2 N/2

N

Rele Jarak (Distance Relay)

• Dalam rele jarak, ada keseimbangan antara arus dan tegangan, yang hubungannya dinyatakan sebagai impedansi.

• Impedansi merupakan ukuran listrik dari jarak sepanjang saluran transmisi, yang mengarah pada nama yang biberikan pada kelompok rele jarak.

Rele Jarak (Distance Relay)

• Rele jenis ini mempunyai kesanggupan untuk mengukur impedansi saluran sampai jarak tertentu.

• Dasar pengukurannya mencakup:

– Arus hubung singkat yang “dirasakan” oleh rele

– Besar tegangan pada titik dimana rele ditempatkan atau disambung.

Gambar 11. Rangkaian Rele Jarak

GCB

If

ZfCT

Vf

ZLine

If

Vf

Restraining coil Operating coil

Trip Alarm

Rele Differensial Persentase

Tipe – tipe rele jarak

• Rele impedansi (impedansi Relay)

• Rele Reaktansi (Reactance Relay)

• Rele Admitansi (Admittance Relay)

• Rele Ohm (Ohm Relay)

• Rele Offset Mho (Offset Mho Relay)

Rele Impedansi

–Dalam relay impedancy, momen yang

ditimbulkan oleh elemen arus dimbangi oleh

momen yang ditimbulkan oleh elemen tegangan

–Elemen arus menimbulkan momen positip (pick

up) sedangakan elemen tegangan menimbulkan

momen negative (reset)

–Dengan kata lain,. relay impedansi adalah relay

arus lebih dengan penahanan tegangan (voltage

restrained overcurrent relay).

Gambar 12. Elemen Start dari relay impedancy

T.T

PMTSUTT

T.A

K.AK.TRel

T.T = Trafo tegangan

T.A = Trafo arus

K.T = Kumparan tegangan

K.A = Kumparan arus

Pegas tarik

Ke elemen

pengatur waktu

Rele Digital (Relay Numerik)

Dari uraian diatas tampak beberapa kelebihan relay digital dibandingkan relai elektromekanik, yaitu:

•Keandalan dan waktu kerjanya (time respon-nya) lebih baik karena tidak ada bagian-bagianyang bergerak (moving parts).

•Karakteristiknya bisa diatur melalui program microprocessor

•Bisa dikomunikasikan dengan SCADA yang ada dipusat pengatur beban.

•Dimensinya lebih kecil.

Gambar 13. Blok Digram dari Relay Digital

S/H

S/H

S/H

S/H

S/H

S/H

MULTI

PLEXERADC

Micro

Processor

Timer

ROM RAME2

PROM

Digital I/OKeyboard

& Display

Serial

CommsOpto

Isiolator

Read

Relay

CB Open

CB Trip

Galvanic

Isolation

Transformer

Anti - Alias

Filter

Va

Vb

Vc

Ia

Ib

Ic

To

modem

SWITCHGEAR

RELAY

CB DAN CT GI TET 500 kV

CB GI TET 500 kV

LIGTHING ARRESTER 150 Kv

BARRU

PPARE

SUPPA

MKALE

PLOPO

SDRAP

SPENG

SKANG

BONE

BKMBA

JNPTO

TLASA

PNKEPTELLOTLAMA

BNTLA

S.BSOWA2x45 MVA

S.TNASA3x31,5 MVA

SGMSA

TBNGA

1

2

1

2

1

2 1

2

1

2

1

2

1

2

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

1

1

2

Mitsubishi

SWDGE

PLTU = 25,0 MWPLTD = 65,0 MWPLTG = 122,8 MW

Westcan

PLTU, Alst#1Alsth#2

1 3 5

DAYA MNDAI

MAROS

21

213

BKARU

MJENEPLMAS

PKANG

PLTA Bilibili20 MW

PLTA Bakaru2x 63 MW

PLTD Suppa6x10 MW

PLTD Makale4,8 MW

PLTD Palopo15,4 MW

PLTD

Masamba3,2 MW

PLTD Mamuju3,5 MW

PLTM Sawitto1,6 MW

PLTGUSengkang

135 MW

1

2

A

BA

B

A

B

A

B

A

B

A

B

BRLOE

16 MVA

2x5 MVA

4

2x30 MVA

2x20 MVA1x30 MVA

A

B

11 12 18

30 MVA2x20 MVA

2x20 MVA

20 MVA

SNJAI

20 MVA20 MVA

20 MVA

20 MVA

2 x30 MVA

4x10MVAR

SINGLE LINE DIAGRAM SISTEM SULSEL

SAMPAI TAHUN 2007

Diketahui: Diperiksa:

MANAJER

PT. PLN (PERSERO) WILAYAHSULSEL, SULTRA, SULBARAP2B SISTEM SULSEL

ASMAN OPERASI

Revisi :

Mar’2007

Dibuat :

Bag. Operasi16 MVA

5 MVA

20 MVA

20 MVA

20 MVA

20 MVA

16 MVA

D

1 2

1 2

D

D

D

12

2x20 MVA

1

2

12

20 MVA 20 MVA

10 MVA

20 MVA

D

DD

DD D

DDD

30 MVA

20 MVA

30 MVA

5x10MVAR

10MVAR

2x10MVAR

20 MVA

10 MVA

BWAJA

PLTD Stama15,0 MW

D

A A

12

12

12

21

KETERANGAN:

A

B

THEEND