Konsep Dasar dan Ruang Lingkup Proteksi Sistem Distribusi 1. Konsep Dasar Proteksi Kehandalan suatu sistem tenaga listrik antara lain ditentukan oleh frekuensi pemadaman yang terjadi dalam sistem tersebut. Semakin sering frekuensi pemadaman dan semakin lama waktu pemadaman, semakin rendah tingkat kehandalan sistem tersebut. Pemadaman yang terjadi pada sistem tenaga listrik biasanya disebabkan oleh gangguan, sehingga untuk mengatasi gangguan dan meningkatkan kehandalan sistem diperlukan sebuah mekanisme yang dapat menghindari frekuensi pemadaman yang terlalu sering dalam jangka waktu yang lama. Mekanisme ini dalam sistem kelistrikan dikenal dengan istilah sistem proteksi (pengaman sistem). Gangguan Pada Sistem Distribusi Gangguan yang terjadi pada sistem distribusi biasanya merupakan gangguan – gangguan yang terkait dengan saluran penghantar dan peralatan – peralatan gardu distribusi seperti trafo distribusi, kawat pentanahan dan sebagainya. Seperti pada sistem tenaga umumnya, maka gangguan yang terjadi pada sistem distribusi dapat dikategorikan sebagai berikut: a. Gangguan hubung singkat Gangguan hubung singkat dapat terjadi antar fase (3 fase atau 2 fase) atau 1 fase ketanah dan sifatnya bisa temporer atau permanen. Gangguan permanen : Hubung singkat pada kabel, belitan trafo, generator, (tembusnya isolasi). Gangguan temporer : Flashover karena sambaran petir, flashover dengan pohon, tertiup angin. b. Gangguan beban lebih Gangguan beban lebih terjadi karena pembebanan sistem distribusi yang melebihi kapasitas sistem terpasang. Gangguan ini sebenarnya bukan gangguan murni, tetapi bila dibiarkan terus-menerus berlangsung dapat merusak peralatan.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Konsep Dasar dan Ruang Lingkup Proteksi Sistem Distribusi
1. Konsep Dasar Proteksi
Kehandalan suatu sistem tenaga listrik antara lain ditentukan oleh
frekuensi pemadaman yang terjadi dalam sistem tersebut. Semakin sering frekuensi
pemadaman dan semakin lama waktu pemadaman, semakin rendah tingkat
kehandalan sistem tersebut. Pemadaman yang terjadi pada sistem tenaga listrik
biasanya disebabkan oleh gangguan, sehingga untuk mengatasi gangguan dan
meningkatkan kehandalan sistem diperlukan sebuah mekanisme yang dapat
menghindari frekuensi pemadaman yang terlalu sering dalam jangka waktu yang
lama. Mekanisme ini dalam sistem kelistrikan dikenal dengan istilah sistem proteksi
(pengaman sistem).
Gangguan Pada Sistem Distribusi
Gangguan yang terjadi pada sistem distribusi biasanya merupakan
gangguan – gangguan yang terkait dengan saluran penghantar dan peralatan –
peralatan gardu distribusi seperti trafo distribusi, kawat pentanahan dan sebagainya.
Seperti pada sistem tenaga umumnya, maka gangguan yang terjadi pada sistem
distribusi dapat dikategorikan sebagai berikut:
a. Gangguan hubung singkat
Gangguan hubung singkat dapat terjadi antar fase (3 fase atau 2 fase) atau 1 fase
ketanah dan sifatnya bisa temporer atau permanen.
Gangguan permanen : Hubung singkat pada kabel, belitan trafo, generator,
(tembusnya isolasi).
Gangguan temporer : Flashover karena sambaran petir, flashover dengan
pohon, tertiup angin.
b. Gangguan beban lebih
Gangguan beban lebih terjadi karena pembebanan sistem distribusi yang melebihi
kapasitas sistem terpasang. Gangguan ini sebenarnya bukan gangguan murni,
tetapi bila dibiarkan terus-menerus berlangsung dapat merusak peralatan.
c. Gangguan tegangan lebih
Gangguan tegangan lebih termasuk gangguan yang sering terjadi pada saluran
distribusi. Berdasarkan penyebabnya maka gangguan tegangan lebih ini dapat
dikelompokkan atas 2 hal:
- Tegangan lebih power frekwensi.
Pada sistem distribusi hal ini biasanya disebabkan oleh kesalahan pada AVR
atau pengatur tap pada trafo distribusi.
- Tegangan lebih surja
Gangguan ini biasanya disebabkan oleh surja hubung atau surja petir.
Dari ketiga jenis gangguan tersebut, gangguan yang lebih sering terjadi dan
berdampak sangat besar bagi sistem distribusi adalah gangguan hubung singkat.
Sehingga istilah gangguan pada sistem distribusi lazim mengacu kepada gangguan
hubung singkat dan peralatan proteksi yang dipasang cenderung mengatasi gangguan
hubung singkat ini.
Tujuan perlindungan sistem terhadap gangguan:
• Menghindari penurunan tegangan pada sisi pelanggan
• Menghindari hilangnya keuntungan perusahaan
• Mencegah dan meminimalisir kerusakan pada komponen sistem
• Menjaga kestabilan sistem tenaga
• Melindungi keselamatan personil dan masyarakat umum.
• Menghindari kecenderungan gangguan yang tidak dapat hilang dengan
sendirinya.
Fungsi proteksi
Mengurangi risiko yang ditimbulkan ke level yang aman dengan menghilangkan
gangguan atau abnormalitas sistem sesegera mungkin dan meminimalkan pemutusan
operasi pada sistem tenaga.
Karakteristik Sistem Proteksi
Beberapa karakteristik yang harus dimiliki oleh sebuah sistem proteksi yang baik dan
handal antara lain:
Reliabilitas (Reliability)
Relai dapat beroperasi seketika diperlukan dan tidak beroperasi jika tidak diperlukan.
Reliabilitas terbagi atas 2 karakteristik:
o Dependabilitas: Kemampuan beroperasi sesuai kebutuhan (tidak gagal beroperasi
jika terjadi gangguan).
o Security: Tetap dalam kondisi tidak beroperasi ketika tidak ada gangguan yang
terkait dengan sistem yang diproteksi (tidak salah kerja).
Selectivitas ( Selectivity )
Kemampuan mengisolasi bagian sistem yang mengalami gangguan, yang tidak
mengalami gangguan tetap beroperasi. Mekanisme ini dicapai dengan pengaturan
daerah proteksi (zona proteksi).
Kecepatan operasi ( Speed of Operation )
Relai harus beroperasi secepat mungkin sehingga:
o Waktu penghilangan gangguan (fault clearance time) tidak berlebihan.
o Kerusakan peralatan sistem (akibat pemanasan berlebih/efek thermal
gangguan) dapat dihindari.
o Resiko penurunan tegangan dikurangi
o Risiko keselamatan berkurang
o Ketidakstabilan sistem berkurang.
Fleksibel ( Flexibility )
Kemampuan untuk mengakomodasi kondisi sistem yang berbeda dan kemungkinan
perluasan sistem yang ada.
Sensitivitas ( Sensitivity )
Sistem pengaman harus peka dan mampu beroperasi pada kondisi gangguan
minimum sekalipun.
Diskriminasi ( Discrimination )
Relai mampu membedakan kondisi operasi ketika gangguan minimal pada daerah
proteksinya dan tidak beroperasi ketika pembebanan maksimum dan gangguan diluar
daerahnya.
Dicapai melalui beberapa cara:
o Time grading: cepat untuk daerah dalam zona, lambat diluar zona
o Sensitivity grading: sensitif untuk daerah dalam zona, kurang sensitive
untuk luar zona
o Unit Protection: Zona didefinisikan per unit
o Kombinasi metoda diatas
Zona Proteksi
Untuk memperoleh tingkat selektifitas yang tinggi, dimana hanya bagian sistem yang
terganggu saja yang diisolasi (mengalami pemutusan), maka pada sistem proteksi
dibentuk daerah – daerah proteksi yang dinamakan zona proteksi. Zona – zona
proteksi ini biasanya dibatasi dengan PMT (CB) yang dapat memutuskan dan
menghubungkan antar zona proteksi yang mengalami ganguan jika menerima
instruksi dari relai.
ZONA PROTEKSI GENERATOR
ZONA PROTEKSI GENERATOR -TRAFO
ZONA PROTEKSI BUSBAR
ZONA PROTEKSI BUSBAR
ZONA PROTEKSI TRANSMISI
ZONA PROTEKSI BUSBAR TM
ZONA PROTEKSI TRAFO TENAGA
ZONA PROTEKSI JARINGAN TM
ZONA PROTEKSI SISTEM TENAGA LISTRIK
Zona Proteksi Utama (Main Protection)
o Zona utama yang terdiri atas peralatan pengaman utmana yang harus
beroperasi untuk zona yang diproteksinya.
Zona Proteksi Pendukung (Backup Protection)
o Zona pendukung (cadangan) yang diperlukan untuk mengantisipasi kegagalan
peralatan pada zona proteksi utama.
o Dipergunakan untuk meningkatkan kehandalan sistem proteksi
(dependabilitas).
o Terdiri atas:
- Lokal Backup, dimana peralatan pendukung berada pada zona yang sama
dengan peralatan proteksi utama.
- Remote Backup, dimana peralatan pendukung berada pada zona yang
bersebelahan dengan peralatan proteksi utama.
Skema Proteksi Sistem
Skema proteksi sistem merupakan mekanisme (metoda) pengamanan yang akan
dipilih untuk diterapkan pada suatu sistem proteksi. Pada dasarnya, skema proteksi
sitem tenaga dapat dikelompokkan atas 2 yaitu:
a. Proteksi Unit
Pada skema proteksi ini, zona kerja peralatan proteksi memiliki batasan yang jelas
yang biasanya didefinisikan menurut lokasi CT, peralatan hanya beroperasi untuk unit
yang diproteksi.
A B
CD E
Kawasan Pengaman Busbar 150 kV
Kawasan Pengaman Utama Gen.- Trafo
Overlapping
Kawasan Pengaman Utama Saluran A-B
Kawasan Pengaman Utama (Diferensial
Trafo)
Kawasan Pengaman Cadangan Lokal Saluran A-B yang
berfungsi pula sebagai Cadangan
jauh bagi Bus 150 kV
Kawasan Pengamanan Utama Bus 20 kV yang berfungsi pula sebagai pengaman cadangan
Jauh saluran 20 kV
Kawasan Pengaman Utama (O.C) Saluran 20 kV dan
Cadangan seksi selanjutnya
150 kV20 kV
Kawasan Pengaman Utama Busbar 150 kV
Kawasan Pengaman Cadangan Lokal Trafo yang berfungsi pula sebagai Cadangan Jauh
Bus 20 kV
Keuntungan:
• Sensitifitas tinggi.
• Kecepatan operasional tinggi .
• Prinsip operasi sederhana.
• Tidak dipengaruhi power swing dan arus pembebanan .
Kekurangan :
• Membutuhkan komunikasi antara batasan unit yang diproteksi..
• Tidak memiliki skema proteksi backup.
Contoh: proteksi differential, phase comparison dan directional comparison.
b. Proteksi Non Unit
Pada skema proteksi ini tidak ada batasan operasi yang didefinisikan secara jelas,
peralatan proteksi pada zona lain dapat beroperasi untuk memberikan proteksi
cadangan bagi zona utama. Agar peralatan proteksi bekerja sebagaimana mestinya,
diterapkan diskriminasi gangguan untuk menentukan urutan peralatan proteksi yang
harus bekerja terlebih dahulu. Diskriminasi gangguan dicapai melalui pembedaan
waktu operasi (time grading) dan pengukuran arus serta impedansi.
Keuntungan:
• Tidak membutuhkan jalur komunikasi khusus
• Menyediakan backup proteksi pada sisi system yang berdekatan.
• Lebih sederhana terutama untuk proteksi arus lebih.
Kerugian:
• Sensistivitas dipengaruhi arus beban.
• Terpengaruh oleh power swing.
• Waktu operasi bertambah untuk mencapai koordinasi.
• Relatif rumit untuk proteksi jarak.
• Memerlukan komponen tambahan untuk kondisi tertentu (VT untuk relai jarak
dan direksional).
Contoh: Proteksi arus lebih, proteksi gangguan tanah and proteksi jarak.
Penentuan skema proteksi dipengaruhi oleh:
• Parameter pembangkit.
• Detil konstruksi saluran.
• Level tegangan.
• Kebutuhan sistem
• Waktu kritis penghilangan gangguan.
• Pengaturan pembumian
• Tingkat gangguan.
• Tingkat pembebanan.
• Konfigurasi sistem
• Sistem proteksi yang telah tersedia.
• Fasilitas komunikasi yang telah ada.
Peralatan Sistem Proteksi
1. Peralatan Utama Sistem Proteksi
Sistem proteksi pada jaringan distribusi didukung oleh beberapa peralatan
utama. Peralatan utama ini lah yang berfungsi langsung mengatasi gangguan dan
mengisolasi bagian jaringan yang terganggu dari bagian lain yang masih dapat
beroperasi dengan baik. Peralatan utama sistem proteksi ini terdiri atas:
a. Instrumen Pengukuran
Instrumen pengukuran adalah peralatan proteksi yang berfungsi melakukan
pembacaan besaran arus dan tegangan dan meneruskan informasi ini ke relai
proteksi. Jika besaran arus dan tegangan pada jaringan melewati setelan yang
telah dipasang pada relai dimana menandakan terjadinya gangguan, maka
relai atau circuit breaker akan segera memutus dan mengisolasi jaringan yang
mengalami gangguan tersebut. Instrumen pengukuran ini dapat berupa trafo