TUGAS MATA KULIAH SISTEM PROTEKSI GROUND FAULT RELAY (GFR) Dosen: Agus Sofwan
DISUSUN OLEH : Ida Mora Silalahi
15223887
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL 2017
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Semakin meningkatnya pertumbuhan industri harus diimbangi pula dengan kontinuitas pelayanan listrik kepada pelanggan industri.Kontinuitas pelayanan listrik kepada pelanggan dapat terwujud salah satunya adalah dengan melakukan koordinasi sistem pengaman yang tepat. Salah satu metode yang dilakukan untuk memperoleh kehandalan sistem adalah koordinasi relay pengaman dengan memfungsikan relay sebagai pengaman utama dan pengaman cadangan. Proteksi cadangan ini umumnya mempunyai perlambatan waktu (time delay) yang berfungsi untuk memberikan kesempatan kepada poteksi utama beroperasi terlebih dahulu, dan jika proteksi utama gagal maka proteksi cadangan yang akan beroperasi. Untuk memenuhi fungsi tersebut maka waktu relay pengaman utama di setting agar lebih cepat dibandingkan dengan relay pengaman cadangan. Relay pengaman yang memiliki kemampuan selektif yang baik dibutuhkan untuk mencapai kehandalan sistem yang tinggi karena tindakan pengaman yang cepat dan tepat akan dapat mengisolir gangguan dengan seminimal mungkin. Oleh karena itu tim penilis mempelajari dan meneliti cara koordinasi relay yang baik yang dapat mengisolir gangguan serta memiliki kehandalan dan menyebabkan kontinuitas supply daya tetap terjaga optimal. Berdasarkan
permasalahan
diatas,
maka
kami
penulis
mengambil
judulTugas Mata Kuliah Peralatan Tegangan Tinggi dengan judul “ G ROUND F A U L T R E L A Y ”.
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut, maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut : 1. Apakah defenisi dari Graund Fault Relay? 2. Apakah fungsi dari Graund Fault Relay? 3. Bagaimana prinsip kerja dari Graund Fault Relay?
1.3
Batasan Masalah
Untuk menjaga agar pembahasan materi dalam tugas ini lebih terarah, maka penulis menetapkan suatu batasan masalah sebagai berikut: 1. Dalam pembuatan tugas ini hanya membahas defenisi, fungsi dan prinsip kerja Graund Fault Relay. 2. Hanya membahas prinsip kerja dari Graund Fault Relay. 3. Tidak membahas cara perawatan secara berkala Graund Fault Relay. 4. Tidak membahas cara setting Graund Fault Relay
1.4
Tujuan
Adapun tujuan dari penyusunan tugas ini adalah : 1. Untuk mempelajari dasar-dasar system proteksi. 2. Dapat mempelajari defenisi dari Graund Fault Relay. 3. Dapat mempelajari fungsi dari Graund Fault Relay. 4. Dapat mengerti prinsip kerja dari Graund Fault Relay.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Sistem Proteksi 2.1.1
Tinjauan Umum
Sistem proteksi adalah pengaman listrik pada sistem tenaga listrik yang terpasang pada sistem distribusi tenaga listrik, trafo tenaga, transmisi tenaga listrik dan generator listrik yang dipergunakan untuk mengamankan sistem tenaga listrik dari gangguan listrik atau beban lebih, dengan cara memisahkan bagian sistem tenaga listrik yang terganggu. Sehingga sistem kelistrikan yang tidak terganggu dapat terus bekerja (mengalirkan arus kebeban atau konsumen). Jadi pada hakekatnya pengaman pada sistem tenaga listrik yaitu mengamankan seluruh sistem tenaga listrik supaya kehandalan tetap terjaga. Adapun macam-macam gangguan yang sering terjadi pada sistem tenaga listrik seperti : 1. Gangguan Beban Lebih Gangguan ini sebenarnya bukan gangguan murni, tetapi bila dibiarkan terus-menerus berlangsung dapat merusak peralatan listrik yang dialiri oleh arus tersebut.
2. Gangguan Hubung Singkat Gangguan hubung singkat dapat terjadi antar fasa (3 fasa atau 2 fasa), 2 fasa ketanah dan 1 fasa ketanah yang sifatnya bisa temporer atau permanen.
3. Gangguan Tegangan Lebih Gangguan tegangan lebih terjadi akibat adanya kelainan pada sistem tenaga listrik, seperti tegangan lebih karena adanya surja petir yang mengenai peralatan listrik.
4. Gangguan Ketidakstabilan Gangguan ini disebabkan karena adanya gangguan hubung singkat di sistem tenaga listrik atau lepasnya pembangkit, yang dapat menyebabkan unit-unit pembangkit lepas sinkron.
Untuk mengurangi akibat-akibat negatif dari berbagai macam gangguan tersebut, maka diperlukan relay proteksi.
2.1.2
Persyaratan Sistem Proteksi
Pada sistem proteksi tenaga listrik, ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi demi mengamankan peralatan-peralatan listrik yang ada. Untuk itu ada ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi oleh suatu sistem proteksi, seperti berikut ini:
1. Selektivitas Selektivitas suatu sistem proteksi jaringan tenaga adalah kemampuan relay proteksi untuk melakukan tripping secara tepat sesuai rencana yang telah ditentukan pada saat mendesain sistem proteksi tersebut. Dalam pengertian lain, selektivitas berarti relay harus mempunyai daya beda, sehingga mampu dengan tepat memilih bagian yang terkena gangguan. Relay bertugas mengamankan peralatan dengan cara mendeteksi adanya gangguan dan memberikan perintah kepada pemutus tenaga (PMT) agar pemutus tenaga membuka kontaknya sehingga hanya memutuskan pada daerah yang terganggu.
2. Stabilitas Stabilitas sistem proteksi biasanya terkait dengan skema unit proteksi, yang dimaksudkan untuk mengambarkan kemampuan sistem proteksi tertentu untuk tetap bertahan pada karakteristik kerjanya dan tidak terpengaruh faktor luar di luar daerah proteksinya, misalnya pada arus beban lebih dan arus gangguan lebih.Oleh karena itu, stabilitas dapat juga didefinisikan sebagai kemampuan untuk tetap konsisten hanya bekerja pada daerah proteksi di mana dia dirancang tanpa terpengaruh oleh berbagai parameter luar yang tidak merupakan besaran yang perlu diperhitungkan.
3. Kecepatan Fungsi sistem proteksi adalah untuk mengatasi gangguan secepat dan sesegera mungkin.Tujuan utamanya adalah mengamankan kontinuitas pasokan daya dengan menghilangkan setiap gangguan sebelum gangguan tersebut berkembang atau meluas kearah yang membahayakan stabilitas dan hilangnya sinkronisasi sistem yang pada akhirnya dapat merusak sistem tenaga tersebut.Namun demikian, sistem proteksi atau yang sering disebut relay proteksi ini tidak dapat bekerja terlalu cepat (kurang dari 10ms).Disamping itu, waktu kerja relay tidak boleh melampaui waktu penyetelan kritis.
4. Sensitivitas Sensitivitas adalah istilah yang sering dikaitkan dengan harga beseran penggerak minimum, seperti level arus minimum, tegangan, daya dan besaran lain dimana relay atau skema proteksi masih dapat bekerja dengan baik. Suatu relay disebut sensitif bila parameter operasi utamanya rendah. Artinya, semakin rendah besaran parameter
penggerak maka perangkat tersebut dikatakan semakin sensitif. Sehingga relay harus dapat bekerja pada awal terjadinya gangguan.
2.1.3
Tujuan Relay Proteksi
Berikut ini tujuan daripada relay proteksi yang digunakan pada sistem tenaga listrik:
1. Mencegah kerusakan peralatan-peralatan pada sistem tenaga listrik akibat terjadinya gangguan atau kondisi operasi sistem yang tidak normal. 2. Mengurangi kerusakan peralatan-peralatan pada sistem tenaga listrik akibat terjadinya gangguan atau kondisi operasi sistem yang tidak normal. 3. Mempersempit daerah yang terganggu sehingga gangguan tidak melebar pada sistem yang lebih luas. 4.
Memberikan pelayanan tenaga listrik dengan kehandalan dan mutu tinggi kepada konsumen.
5. Mengamankan manusia dari bahaya yang ditimbulkan oleh tenaga listrik.
2.1.4
Klasifikasi Relay Proteksi
Klasifikasi Relay Proteksi Relay – relay yang akan digunakan dalam sistem proteksi tenaga listrik dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
2.1.4.1 Prinsip Kerja
Relay proteksi ditinjau berdasarkan prinsip kerjanya dapat diklasifikasikan menjadi tiga yaitu :
1. Relay Temperatur (Thermal Relay) Relay jenis ini bekerja berdasarkan pengaruh panas, yaitu mendeteksi arus listrik dengan pertambahan temperatur yang ditimbulkan akibat arus yang melewatinya. Relay proteksi ini juga dapat bekerja karena ketidak seimbangan arus listrik yang menyebabkan kenaikan temperatur akibat komponen urutan negatif. Relay jenis ini sering dipakai untuk memproteksi peralatan
sistem
terhadap
kehadaan
arus
yaitu
dengan
mendeteksi panas yang terjadi akibat arus lebih te rsebut.
2.
Relay Elektromanetik (Electromagnetic Relay) Relay
jenis
elektromagnetik
ini
dapat
bekerja
menggunakan sumber bolak – balik atau sumber arus searah sebagai penginduksi kumparan untuk membentuk magnet pada kumparan yang fungsinya untuk menggerakkan anak kontak untuk memutuskan rangkaian.
3.
Relay Statis (Static Relay) Relay proteksi jenis statis adalah relay proteksi yang bekerja
dengan
menggunakan
komponen
-
elektronik seperti : transistor, dioda dan thyristor.
komponen
2.1.4.2 Ukuran dan Fungsinya
Sistem proteksi ditinjau berdasarkan besaran ukuran dan fungsinya dapat diklasifikasikan menjadi lima yaitu :
a. Relay proteksi yang bekerja bila besar ukurannya turun sampai dibawah harga tertentu, contohnya :Relay Tegangan Kurang (Under Voltage Relay), Relay Frekuensi Kurang (Under Frekuensi Relay).
b. Relay proteksi yang akan bekerja bila besaran ukurnya melebihi harga tertentu, contohnya :Relay Arus Lebih (Over Current Relay), Relay Tegangan Lebih (Over Voltage Relay).
c. Relay Daya yaitu jenis relay berarah, relay ini akan bekerja bila arah daya mengalir ke suatu arah tertentu yang tidak dikehendaki.
d. Relay Proteksi jenis differensial yaitu jenis relay proteksi yang akan bekerja berdasarkan perbedaan tegangan atau perbedaan arus antar fasa.
e. Relay Jarak yaitu relay proteksi yang bekerjanya berdasarkan pada perbandingan harga tegangan dan arus. Jadi dapat dikatakan bahwa besaran yang dideteksi adalah impedansi.
BAB III GROUND FAULT RELAY (GFR) 1.
DEFENISI GROUND FAULT RELAY (GFR) Rele hubung tanah yang lebih dikenal dengan GFR (Ground Fault Relay) sebagai
proteksi cadangan lokal (back up protection). pada dasarnya mempunyai prinsip kerja yang sama dengan rele arus lebih (OCR) namun memiliki perbedaan dalam kegunaannya. Bila rele OCR mendeteksi adanya hubung singkat antar fasa, maka GFR mendeteksi adanya hubung singkat ke tanah. Rele Gangguan Tanah (Ground Fault Relay) pada dasarnya rele gangguan tanah adalah rele arus lebih yang dipergunakan untuk mengamankan gangguan ke tanah yaitu 1 (satu) fasa atau 2 (dua) fasa ke tanah. Rele ini terpasang pada jaringan tegangan tinggi, tegangan menengah, juga pada pengaman transformator tenaga dan berfungsi untuk mengamankan peralatan listrik akibat adanya gangguan fasa ke tanah. Proteksi terhadap gangguan tanah lebih sensitif daripada gangguan antar fasa. Proteksi ini dapat dilakukan menggunakan rele yang hanya akan merespon terhadap adanya arus residu sistem, karena komponen residual hanya muncul bilamana arus gangguan mengalir ketanah.
Secara
keseluruhan, penyetelan rendah terhadap rele gangguan tanah memungkinkan bagi rele gangguan tanah menjadi sangat berguna, tidak hanya terhadap gangguan tanah, tetapi lebih jauh terhadap hampir semua gangguan, tetapi mungkin dibatasi oleh besarnya impedansi pentanahan atau oleh tahanan pentanahan.
Gambar. Tampak fisik relay OCR dan GFR
2.
Prinsip kerja relay GFR
Apabila relay proteksi merasakan arus gangguan maka dengaan segera kontak trip relay bekerja (yang tadinya NO menjadi NC) sehingga memberi suplay pada tripyng coil. Tripyng coil bekerja menggerakkan mekanik open PMT sehingga membuka kontak utama PMT. Proses ini berlangsung sangat cepat (bebepapa detik) tujuannya segera mengisolasi daerah yang terganggu, namun bila relay proteksi tidak bekerja maka gangguan akan meluas yang menyebabkan kerugian. Kegagalan kerja proteksi dapat disebabkan oleh : a) Relay rusak b) Seting relay tidak benar c) Power suplay dc tidak ada/ hilang d) Gangguan pada mekanis tripyng/pegas macet e) Kegagalam PMT memutus arus gangguan (media pemutus) gas habis f)
Trafo arus tidak jenuh pada arus gangguan
g) Kesalahan pengawatan wirring tripyng
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan Berdasarkan penjelasan dari Bab I sampai Bab III, penulis dapat mengambil kesimpulan bahwa: 1.
Adapun Syarat – syarat system proteksi adalah Selektivitas Stabilitas , Kecepatan dan Sensitivitas
2.
Rele hubung tanah yang lebih dikenal dengan GFR (Ground Fault Relay) sebagai proteksi cadangan lokal (back up protection) yang pada dasarnya mempunyai prinsip kerja yang sama dengan rele arus lebih (OCR) namun memiliki perbedaan dalam kegunaannya.
DAFTAR PUSTAKA [1] Firdaus, A. Jama’ah. 2009. Proteksi Sistem Tenaga Listrik . BPKM. Semarang :
Politeknik Negeri Semarang [2] ____________. Buku Petunjuk Proteksi dan Kontrol Transformator Tenaga. Jakarta : PT PLN (Persero) Jasa Pendidikan dan Pelatihan.