BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Arus Gangguan
2.1.1 Arus Hubung Singkat (Short circuit ) Arus Hubung Singkat adalah arus lebih pada fasa yang terganggu, terganggu, dimana arus gangguan tersebut mempunyai harga yang jauh jauh lebih besar dari rating arus yang diijinkan pada peralatan. Hubung singkat pada sistem tenaga listrik, dapat terjadi pada generator, transmisi atau distribusi. Dimana besarnya hubung
singkat tergantung dari sumber yang memasok, luas penampang jaringan dan lokasi dimana gangguan hubung singkat tersebut terjadi, hubung singkat ini disebut arus gangguan hubung singkat. Hubung Singkat 3 Fasa
Gambar 2.1 : Hubung Singkat 3 Fasa Hubung Singkat 2 Fasa
Gambar 2.2 : Hubung Singkat 2 Fasa
Hubung Singkat 2 Fasa ke Tanah
11
13
Gambar 2.3 : Hubung Singkat 2 Fasa Ke Tanah
Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah
Gambar 2.4 : Hubung Singkat 1 Fasa Ke Tanah
2.1.1.2 Arus Lebih (Over current ) Arus lebih yang terjadi karna beban yang berlebih , dimana arus gangguan tersebut mempunyai harga yang jauh lebih besar dari rating arus maksimum yang diijinkan pada peralatan.
2.2Fungsi Alat Ground Fault Detector (GFD)
Ground Fault Detector (GFD) adalah alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya arus lebih atau gangguan hubung singkat antara fasa ketanah pada saluran kabel tegangan menengah (SKTM) 20 kV. GFD dipasang pada gardu-gardu distribusi dengan ketentuan boleh disetiap gardu maupun dipasang dengan batas antara dua gardu, atau dapat pula dipasang pada gardu yang memasok konsumen yang sangat penting khusus dan industri. GFD akan bekerja atau memberikan sinyal yaitu dengan cara lampu indikator menyala kedap-kedip bilamana GFD yang terpasang pada gardu-gardu distribusi dilewati oleh arus gangguan hubung singkat pada SKTM yang menuju gardu lainnya tidak dilewati oleh adanya arus gangguan maka GFD yang terpasang pada gardu tersebut tidak akan bekerja atau sinyal dari lampu indikator
13
tetap padam Dengan melihat cara kerja GFD tersebut diatas kita dapat menarik kesimpulan bahwa lokasi gangguan pada SKTM berada diantara GFD yang lampu indikatornya menyala dengan GFD yang lampunya indikatornya tidak menyala atau padam. Dengan begitu kita sudah dapat mengisolir kabel yang terganggu sehingga dapat menyalakan segera gardu-gardu yang masih padam. Alat GFD yang dipasang digardu remote kontrol (RC), sinyal indikatornya dapat dikirim ke pusat control Distribution Control Center, sehingga dapat memudahkan operator untuk menentukan zone mana yang terganggu dan langsung dapat memanuver penyalaan kembali 50 % jaringan yang padam. Dengan banyaknya GFD yang dipasang pada gardu-gardu distribusi akan menentukan penambahan kecepatan dalam pengusutan gangguan, karena dengan adanya GFD pada setiap gardu menjadikan petugas manuver lapangan tidak lagi mendeteksi kabel dengan cara menggunakan alat ukur megger yang pelaksanaannya cukup lama dikarenakan harus melakukan membuka-tutup pintu kubikel dan pengukuran kabel per-fasa. 2.1.1.3 Current Tranformer (CT) Seperti yang kita ketahui Current Transformer (CT) atau trafo arus adalah alat yang berfungsi mengkonversi arus yang diterimanya pada lilitan primer menjadi arus dengan nilai yang lain. Arus yang dikonversi mengalir melalui lilitan primer (Ip), lalu diinduksikan pada inti, arus induksi tersebut mengalir melalui lilitan sekunder (Is) dengan nilai yang berbeda. Fungsi yang kedua adalah sebagai isolasi antara sisi Arus yang diukur dengan alat ukurnya. CT berfungsi membaca adanya arus gangguan pada kabel SKTM dengan merubah besaran arus besar menjadi arus kecil (dikonversi) untuk dikirim sebagai informasi ke kotak Relay.CT Untuk GFD mempunyai rasio 2000/1A, ini menunjukkan CT tersebut bila dialiri arus sebesar 2000A pada lilitan primer
maka akan
mengalir arus
pada lilitan sekundernya
sebesar 1 Ampere. Besar nilai arus yang mengalir disekunder akan dapat mengerjakan Relay pada GFD sehingga dapat memberikan indikasi pada lampu Indicator sehingga menjadi menyala. Relay GFD bekerja ditentukan oleh setting sebagai batasan minimumarus masukan dari sekunder CT. CT sangat menentukan sekali terhadap kerja GFD sehingga dalam pemasangan CT harus benar-benar
13
diperhatikan ketentuannya. Sedkit kesalahan dalam pemasangan maka akan mengakibatkan banyak perubahan dari rasio CT-nya.
2.1.1.4 Kotak Relay Kotak Relay berfungsi menerima arus keluaran dari sekunder CT dan langsung Mentrigger pada GFD tersebut sehingga relay bekerja dan lampu Indikator akan Menunjukkan menyala/bekerja. Dalam kotak Relay terdiri dari komponen-komponen penting sbb : 1. Adjustable Amplifier Berfungsi mendeteksi besar arus yang masuk sesuai dengan setting arus yang ditentukan. 2.Microcontroller Peralatan yang dapat mengatur delay waktu (respon time) dan lama waktu untuk lampu indicator menyala berkedip (flashing time). 3. AC sensor (220 Volt) untuk me-reset Indikator saat GFD bekerja 4. Balansing Power (peralatan charger)Untuk GFD dengan pemakaian Battery rechangeable. 5. Battery Sumber energy utama (power supply) untuk internal GFD yang terdiri dari 2 Jenis :
1. Battery untuk GFD TR Jenis yang biasa digunakan :
Jenis Ni-Cad, Ukuran AA, Teg. 4,8 Volt (diseri 4 x 1,2 Volt)
Re-changeable yaitu memerlukan sumber TR 220 VAC untuk charger.
13
2. Battery untuk GFD TM Jenis yang biasa digunakan :
Jenis Lithium, 3.6 Volt, ukuran type D (17-19 Ah) dan type C (9 Ah).
Non Re-changeable tanpa harus ada sumber TR 220 VAC Daya kerja saat flashing (kerja berkedip) mampu sampai 200 jam serta umur dapat bertahan s/d diatas 5 tahun.
6. Relay/Auxiliry (NO-NC) Koneksi interface ke system scada/modem komunikasi GPRS/3G 7. Push buttom (tombol Test dan Reset) Tombol Test untuk mencoba kerja peralatan GFD apakah berfungsi/bekerja Tombol Reset Untuk mematikan sinyal indicator saat GFD berfungsi. Untuk GFD-GFD keluaran terbaru tombol Test dan Reset sudah dirancang menjadi satu tombol saja. 8. External light (lampu Indicator dalam relay) Lampu untuk tanda indikasi /signaling bahwa GFD tersebut berfungsi/bekerja. 9. Dip Switch Untuk mengaturan setting kerja GFD yang terdiri dari :
Setting Arus/respon current (Ampere)
Setting delay waktu/respon time (ms)
Setting waktu kerja indicator/flashing time (hour)
10. Kotak Relay (chasing) Sebagai pengaman/pelindung untuk rangkaian PCB yang terdiri dari komponen dia atas tehadap kotoran debu, suhu ruangan, terkena sinar matahari, air maupun sentuhan langsung yang dapat merusak,timbul korosi atau short pada komponen tersebut.
13
11. Terminal Hubung Sebagai alat sambung (wiring) antara kotak Relay ke Sumber TR 220 Volt,CT,lampu indikator dan Auxilery.kemudian mengambil keputusan untuk seketika ataupun dengan perlambatan waktu membuka Circuit Breaker.
2.1.1.5 Lampu Indikator Lampu indikator dipasang diatas pintu luar gardu yang berfungsi untuk memberikan sinyal dengan menyala berkedip yang menandakan adanya
arus
gangguan yang melewatinya. Lampu berkedip disetting selama 2 jam dimaksudkan karena rata-rata untuk pengusutan gangguan diperkirakan paling sekitar 2 jam lamanya. Jenis lampu indikator yang terbaik adalah jenis LED karena pemakaian daya yang relative kecil sehingga dapat menghemat kapasitas battery yang digunakan. Selain itu LED mempunyai ketahanan tidak mudah putus dibanding dengan jenis lampu lainnya. Syarat utama untuk lampu Indikator adalah sbb:
Jenis LED, dikarenakan akan lebih hemat, tahan lama dan tidak mudah putus.
Pilih LED yang menyala warna Merah dan terang
Mengatur hitungan daya pemakaiannya dengan menyesuaikan jumlah LED yang dipasang agar lebih hemat ke pemakaian Battery-nya
Chasing bisa tahan terhadap sinar Matahari/panas/suhu dan diutamakan berbahan resin.
Kedap terhadap Air.
Jelas dilihat saat Indikasi menyala pada waktu siang maupun malam hari dan
Dapat dilihat dari berbagai sudut pandang untuk memastikan sinyal Indikasinya.
.
13
Gambar 2.5 : Bagian dan Cara Pemasangan
2.4. KONDISI GFD YANG BAIK
Jika direset (tombol test ditekan) GFD akan bekerja, lampu Indikator
Menyala berkedip.
Diinject dengan valish test (80 A/100 ms) GFD bekerja.
Wiring GFD betul (CT, lampu Indikator dan supply TR 220 V terpasang ke kotak relay).
Lampu Indikator dapat menyala berkedip (tidak pu tus).
2.5 DIAGRAM KERJA GFD PADA JARINGAN KONDISI NORMAL
Gambar 2.6 : Diagram kerja GFD pada jaringan kondisi normal
13
2.6 DIAGRAM KERJA GFD PADA JARINGAN KONDISI TIDAK NORMAL
Pada saat penyulang mengalami gangguan hubung singkat antara phasa dengan tanah maka dari salah satu phasa yang terganggu tersebut akan mengalir arus gangguan yangbesar dibanding dengan arus yang mengalir pada phasa yang tidak terganggu/normal. Sehingga CT GFD yang terpasang pada indoor Terminal di gardugardu yang dilewati oleh arus gangguan tersebut akan mendeteksi besarnya arus gangguan yang mengalir dan CT tersebut akan memerintahkan trigger pada GFD untuk bekerja MENYALA.
Gambar 2.7 : Diagram kerja GFD pada jaringan kondisi tidak normal
2.7. CARA PENGUJIAN GFD
Didalam cara menentukan nilai penyetingan GFD dapat dilihat dari table susunan dan besaran nilai setting yang diinginkan dengan menentukan posisi On/Off pada Dip switch yang ada dalam kotak relay GFD. Pada saat kita melaksanakan pekerjaan pemeliharaan maupun pemasangan baru GFD maka hal yang perlu diutamakan adalah kita harus melakukan pengujian GFD. Setelah memastikan setting-nya maka dengan melakukan pengujian secara rangkaian kita dapat memastikan GFD yang dipasang benar-benar dapat bekerja mendeteksi arus gangguan yang disimulasikan dengan arus injeksi. Alat yang dapat digunakan untuk pengujian GFD dinamakan Valish Test/Injection . Alat tersebut dapat digunakan untuk pengujian kepekaan Arus (Respon Current) dan Kepekaan waktu (Respon Time) terhadap GFD.
13
2.1.1.7 Bagian-Bagian Valish Test 1. Tombol putaran setting arus Digunakan untuk menaikan dan menurunkan besaran arus yang dikeluarkan untuk mengetahui nilai Ampere yang dapat dideteksi GFD sehingga dapat bekerja sesuai k etentuan setingnya. 2. Tombol Regurator Digunakan untuk mengaktifkan dan memberikan keluaran arus mulai dari 0 s/d 200 A atau sampai maximal kemampuan alat itu. 3. Tombol
Injection
current
Tombol
ini
digunakan
untuk
menguji
kepekaan/respon dengan batas waktu yang diberikan sesuai ketentuan setingnya (missal : 50, 100 ms) sehingga GFD yang diuji bekerja atau tidak. 4. Terminal dan Kabel injection 5. Terminal keluaran arus yang disalurkan melalui kabel secara loop mulai dari terminal positif ke terminal negative. 6. Layar penunjukan/pembacaan Ampere Layar yang dapat menampilkan besar ampere yang dikeluarkan. 7. Switch setting Respon Time Switch yang dapat diatur untuk menentukan batasan setting waktu ukur terhadap GFD. 8. Power supply Untuk menghubungkan ke sumber tegangan 220 volt AC. 9. Saklar ON/OFF Untuk menghidupkan dan mematikan alat.
2.8. MAINTENANCE
A. pengecekan dan pengujian kotak relay GFD.
Battery
Sumber TR 220 Volt
Fuse
Setting Arus = 80 A.
Fixed delay = 100 ms.
Pembersihan.
B. Pengecekan lampu indicator
Penggantian lampu putus atau rusak dan pembersihan.
13
C. Pengecekan CT.
Pembersihan dari karat atau kotor.
Pengecekan Ground kabel TM (harus masuk ke CT).
Arah pasang (utama di terminal out going).
