BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Sistem transmisi memegang peranan yang sangat penting dalam proses penyaluran daya. Oleh karena itu pengaman pada saluran transmisi perlu mendapat perhatian yang serius dalam perencanaannya. Sistem transmisi sendiri merupakan sistem dinamis kompleks yang parameter ‐ parameter dan keadaan sistemnya berubah secara terus menerus. Oleh karena itu strategi pengamanan harus disesuaikan dengan perubahan dinamis tersebut dalam hal desain dan seting peralatannya. Salah satu hal yang penting dalam sistem tenaga adalah menjaga agar sistem tetap stabil dan memiliki keandalan yang bagus. Untuk mendapatkan hal ini, cara yang digunakan antara lain pemasangan peralatan-perlatan proteksi pada sistem tenaga. Saluran udara tegangan tinggi merupakan salah satu komponen dalam sistem tenaga listrik yang sering mengalami gangguan. Gangguan pada saluran udara dapat disebabkan oleh hubung singkat, beban lebih , surja petir, topan, cuaca buruk, dan lain lain. Gangguan ini dapat menyebabkan terganggunya kelangsuangan kelangsuangan operasi dan kerusakan peralatan pada sistem tenaga listrik. Proteksi pada saluran transmisi mempunyai peran yang sangat penting dalam proteksi sistem tenaga, karena saluran transmisi merupakan saluran penghubung antara pembangkit dan pusat-pusat beban yang terbentang pada jarak yang jauh yang melalui daerah-daerah dengan bermacam-macam kondisi cuaca dan kondisi tanah, sehingga saluran transimsi merupakan sasaran utama dari kebanyakan gangguan-gangguan gangguan-gangguan yang terjadi pada sistem tenaga.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan hal-hal tersebut diatas, maka muncul permasalahan sebagai sebagai berikut : 1. Bagaimana ketentuan dari proteksi tegangan tinggi ? 2. Jenis-jenis proteksi apa yang baik untuk transmisi tegangan tinggi? 3. Bagaimana system proteksi bekerja pada transmisi tegangan tinggi?
1
C. Tujuan Makalah
Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah : 1. Untuk menegetahui dan mendiskripsikan system proteksi yamg baik 2. Untuk mengetahui pemasangan system proteksi 3. Untuk mengetahui manfaat system proteksi 4. Untuk mengetahui Komponen apa saja yang dipakai
D. Kegunaan Makalah
Makalah ini disususn dengan harapan memberikan kegunaan baik secara teiritis maupun secara praktis. Secara teoritis makalah ini berguna sebagai pengembangan pengetahuan tentang system proteksi pada system tegangan tinggi. Secara praktis makalah ini diharapkan bermanfaat bagi : 1. Penulis , sebagai wahana penambah pengetahuan dan konsep keilmuan tentang system proteksi 2. Pembaca/dosen, Pembaca/dosen, sebagai media informasi tentang system proteksi
2
BAB II PEMBAHASAN A. Dasar Teori
Proteksi adalah pengaman yang digunakan untuk mengurangi kerusakan peralatan-peralatan listrik akibat adanya gangguan (kondisi abnormal). Semakin cepat reaksi perangkat proteksi yang digunakan, maka semakin sedikitlah pengaruh gangguan terhadap kemungkinan kerusakan alat. Sehingga daerah yang terganggu dapat segera di lokalisir dan mencegah terjadinya black out. Agar sistem proteksi dapat dikatakan baik dan benar (dapat bereaksi dengan cepat, tepat dan murah), maka diadakan pemilihan dengan seksama dengan memperhatikan faktor-faktor sebagai berikut : <1>
Macam saluran yang di amankan
Pentingannya Pentingannya saluran yang dilindungi
Kemungkinan banyaknya terjadi gangguan
Teknekonomis Teknekonomis sistem yang digunakan
saluran transmisi udara ini rawan terhadap sambaran petir yang menghasilkan gelombang berjalan (surja tegangan) yang dapat masuk ke pusat pembangkit listrik. Oleh karena itu, dalam pusat listrik harus ada Lightning Arrester (penangkal petir) yang berfungsi menangkal gelombang berjalan dari petir yang akan masuk ke instalasi pusat pembangkit listrik.Pada sistem transmisi juga harus memiliki pengaman dari gelombang berjalan yang dapat berasal dari pembukaan dan penutupan pemutus tenaga seperti Relay dan Circuit Breaker. Adapun macammacamnya sebagai berikut: <1> 1. Macam-macam Macam-macam relay : a. relay over current b. relay differential current c. relay ground volt d. relay contactor 2. Macam-macam Macam-macam Circuit Breaker a. Air Circuit Breaker b. Oil Circuit Breaker c. Vacum Circuit Breaker d. SF6 Circuit Breaker 3
B. Sistem Proteksi Transmisi Tenaga Listrik
Pengertian proteksi transmisi tenaga listrik adalah proteksi yang dipasang pada peralatanperalatan listrik pada suatu transmisi tenaga listrik sehingga proses penyaluaran tenaga listrik dari tempat pembangkit tenaga listrik(Power Plant) hingga Saluran distribusi listrik (substation distribution) dapat disalurkan sampai pada konsumer pengguna listrik dengan aman. Proteksi transmisi tenaga listrik diterapkan pada transmisi tenaga listrik agar jika terjadi gangguan peralatan yang berhubungan dengan transmisi tenaga listrik ti dak mengalami kerusakan. Ini juga termasuk saat terjadi perawatan dalam kondisi menyala. Jika proteksi bekerja d engan baik, maka pekerja dapat melakukan pemeliharaan transmisi tenaga listrik dalam kondisi bertegangan. Jika saat melakukan pemeliharaan tersebut terjadi gangguan, maka pengaman-pengaman yang terpasang harus bekerja demi mengamankan sistem dan manusia yang sedang melakukan perawatan.<2> Transmisi tenaga listrik terbagi dalam beberapa kategori. Kategori yang pertama adalah transmisi dengan tegangan sebesar 500kv. Ini merupakan transmisi yang sangat tinggi. Karena di Indonesia masih menggunakan sistem 500 kv. Kategori yang kedua adalah transmisi dengan tegangan sebesar 150 kv. Dan yang ketiga adalah transmisi 75 kv. Untuk dibawah 75 kv selanjutnya dinamakan dengan distribusi tenaga listrik.<2> Proteksi berbeda dengan pengaman. Jika pengaman suatu sistem berarti system tersebut tidak merasakan gangguan sekalipun. Sedangkan proteksi atau pengaman sistem, sistem merasakan gangguan tersebut namun dalam waktu yang sangat singkat dapat diamankan. Sehingga sistem tidak mengalami kerusakan akibat gangguan yang terlalu lama. Gangguan pada transmisi tenaga listrik dapat berupa : 1. Gangguan transmisi akibat hubung singkat. 2. Gangguan transmisi akibat sambaran petir. 3. Gangguan transmisi akibat hilangnya salah satu kabel fasa disebabkan dicuri oleh manusia <2> Proteksi sistem tenaga listrik adalah pengisolasian kondisi abnormal pada sistem TL untuk meminimalkan pemadaman dan kerusakan yang lebih lanjut. Dalam merancang sistem proteksi, dikenal beberapa falsafah proteksi, yaitu: <3> 1. Ekonomi
: Peralatan proteksi mempunyai nilai ekonomis.
2. Selektif
: Dapat mendeteksi dan mengisolasi adanya gangguan. gangguan. 4
3. Ketergantungan Ketergantungan : Proteksi hanya bekerja jika terjadi gangguan. 4. Sensitif
: Mampu mengenali gangguan, gangguan, sesuai setting yang ditentukan, walau
gangguannya gangguannya kecil sekalipun. 5. Cepat
: Mampu bekerja dalam waktu yang sesingkat mungkin.
6. Stabil
: Proteksi tidak mempengaruhi mempengaruhi kondisi yang normal
7. Keamanan
: memastikan proteksi tidak bekerja jika tidak terjadi gangguan
Manfaat Sistem Proteksi adalah sebagai berikut : <1> 1. Menghindari ataupun untuk mengurangi kerusakan peralatan-peralatan akibat gangguan (kondisi abnormal operasisistem). Semakin cepat reaksi perangkat proteksi yang digunakan maka akan semakin sedikit pengaruh gangguan kepada kemungkinan kerusakan alat. 2. Cepat melokalisir luas daerah yang mengalami gangguan, menjadi sekecil mungkin. 3. Dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen dan juga mutu listrik yang baik. 4. Mengamankan Mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik. Tujuan proteksi system proteksi : < 3 > 1. Mengurangi kerugian produksi 2. Menempatkan Menempatkan dan memisahkan peralatan dari gangguan 3. Mengetahui dari jenis gangguan 4. Melindungi keseluruhan dari system s ystem 5. Mengurangi kerusakan dan memeperbaiki harga 6. Mengurangi waktu produksi 7. Mencegah panas dan medan magnetic yang berlebih peralatan dari akibar dari kegagalan yang terjadi 8. Melindungi dari jatuh tegangan t egangan unutk mempertahankan kesetabilan 9. Untuk melindungi keselamatan dari pegawai yang bekerja
5
C. Peralatan Sistem Proteksi Transmisi Tenaga Listrik <2>
Gambar 1 ,peralatan proteksi. <5>
Peralatan proteksi transmisi tenaga listrik diantaranya adalah : 1. Relay sebagai
elemen
perasa
yang
mendeteksi
adanya
gangguan
atau
keadaan
abnormal lainnya (fault detection ). 2. Kawat tanah Kawat tanah atau overhead grounding adalah media pelindung kawat fasa dari sambaran petir. Kawat ini dipasang diatas kawat fasa dengan sudut perlindungan sekecil mungkin karena dianggap petir menyambar diatas kawat. Pada umumnya ground wire terbuat dari kawat baja (steel wire) dengan kekuatan St 35 atauSt 50, tergantung dari spesifikasiyang ditentukan oleh PLN. 3. Pemutus Tenaga ( PMT ) Adalah alat untuk memisahkan / menghubungkan satu bagian instalasi dengan bagian instalasi lain, baik instalasi dalam keadaan normal maupun dalam keadaan terganggu. Batas dari bagian-bagian instalasi tersebut dapat terdiri dari satu PMT atau lebih.
6
4. Trafo arus / trafo tegangan Trafo arus (CT) diperlukan untuk mengisolasi rangkaian sekunder (seperti rele pengukur dan meteran)dari rangkaian (daya) primer. Menyediakan besaran sisi sekunder trafo yang sebanding dengan besaran sisi primernya. Rating sisi primer trafo arus biasanya dipilih sama dengan atau lebih sama besar dari arus normal beban penuh dari rangkaian yang dilindungi
D. Cara Kerja Sistem Proteksi Transmisi Tenaga Listrik <2>
1. Relay
Gambar 2 . Rangkaian Proteksi Relay <4>
a. Relay arus lebih Jika dalam suatu transmisi terdapat gangguan yang berupa arus lebih, maka dalam waktu yang singkat relay arus lebih akan bekerja sehingga jaringan transmisi akan tidak terhubung sementara. Jika gangguan telah hilang, maka jaringan transmisi akan terhubung kembali. Macam-macam Macam-macam karakteristik relay arus lebih : 1. Relay waktu seketika (Instantaneous relay) Relay yang bekerja seketika (tanpa waktu tunda) ketika arus yang mengalir melebihi nilai settingnya, relay akan bekerja dalam waktu beberapa mili detik (10 – 20 ms). 2. Relay arus lebih waktu tertentu (Definite time relay) Relay ini akan memberikan perintah pada PMT pada saat terjadi gangguan hubung singkat dan besarnya arus gangguan melampaui settingnya (Is), dan 7
jangka waktu kerja relay mulai pick up sampai kerja relay diperpanjang dengan waktu tertentu tidak tergantung besarnya arus yang mengerjakan relay. 3. Relay arus lebih waktu terbalik (Inverse Relay) Relay ini akan bekerja dengan waktu tunda yang tergantung dari besarnya arus secara terbalik (inverse time), makin besar arus makin kecil waktu tundanya. Karakteristik ini bermacam-macam dan setiap pabrik dapat membuat karakteristik yang berbeda-beda, karakteristik waktunya dibedakan dalam tiga kelompok :Standar invers, Very inverse, Extreemely inverse b. Relay hubung tanah Jika dalam transmisi tenaga listrik terjadi hubung singkat antara kabel fasa dengan tanah, maka relay hubung tanah akan langsung bekerja dalam waktu yang sangat singkat, sehingga sistem menjadi aman karena tidak terjadi kerusakan yang sangat banyak. c. Relay diferensial Relay differensial adalah suatu alat proteksi yang sangat cepat bekerjanya dan sangat selektif berdasarkan keseimbangan (balance) yaitu perbandingan arus yang mengalir pada kedua sisi trafo daya melalui suatu perantara yaitu trafo arus (CT). Dalam kondisi normal, arus mengalir melalui peralatan listrik yang diamankan (generator, transformator dan lain-lainnya). Dalam kondisi normal, arus mengalir melalui peralatan listrik yang diamankan (generator, transformator dan lain-lainnya). Arus-arus sekunder transformator arus, yaitu I1 dan I2 bersikulasi melalui jalur IA. Jika relay pengaman dipasang antara terminal 1 dan 2, maka dalam kondisi normal tidak akan ada arus Jika terjadi gangguan diluar peralatan listrik peralatan listrik yang diamankan diamankan (external fault), maka arus yang mengalir akan bertambah besar, akan tetapi sirkulasinya akan tetap sama dengan pada kondisi normal, sehingga relay pengaman tidak akan bekerja untuk gangguan luar tersebut. Jika gangguan terjadi didalam (internal fault), maka arah sirkulasi arus disalah satu sisi akan terbalik, menyebabkan keseimbangan pada kondisi normal terganggu, akibatnya arus ID akan mengalir melalui relay pengaman dari terminal 1 menuju ke terminal 2. Selama arus-arus sekunder transformator arus sama besar, maka tidak akan ada arus yang mengalir melalui kumparan kerja (operating coil) relay pengaman, tetapi setiap gangguan (antar fasa atau ke tanah) yang mengakibatkan sistem keseimbangan terganggu, akan menyebabkan arus mengalir melalui Operating Coil relay pengaman, maka 8
relai pengaman akan bekerja dan memberikan perintah putus (tripping) kepada circuit breaker (CB) sehingga peralatan atau instalasi listrik yang terganggu dapat diisolir. Adapun gambar kerja dari relai differensial seperti gambar dibawah ini.
Gambar 3, gangguan diluar dan didalam daerah pengaman. <2>
d. Relay jarak Rele jarak merupakan proteksi yang paling utama pada saluran transmisi. Rele jarak menggunakan pengukuran teganan dan arus untuk mendapatkan mendapatkan impedansi saluran yang harus diamankan. Di sebut rele jarak, karena impedansi pada saluran besarnya akan sebanding sebanding dengan panjang saluran. Oleh karena itu, r ele jarak tidak tergantung oleh besarnya arus gangguan yang terjadi, tetapi tergangung pada jarak gangguan yang terjadi terhadap rele proteksi. Impedansi yang diukur dapat berupa Z, R saja ataupun X saja. Tergantung rele yang dipakai. Relai jarak mengukur tegangan pada titik relai dan arus gangguan yang terlihat dari relai, dengan membagi besaran tegangan dan arus, maka impedansi sampai titik terjadinya gangguan dapat ditentukan. Perhitungan impedansi dapat dihitung menggunakan menggunakan rumus sebagai berikut:
Dimana: Zf
= Impedansi Impedansi (ohm)
Vf
= Tegangan (Volt)
If
= Arus gangguan
Relai jarak akan bekerja dengan cara membandingkan impedansi gangguan yang terukur dengan impedansi setting, dengan ketentuan:
9
a) Bila harga impedansi gangguan lebih kecil dari pada impedansi seting relai maka relai akan trip. b) Bila harga impedansi ganguan lebih besar daripada impedansi setting relai maka relai akan tidak trip. 2. Kawat tanah Kawat tanah atau overhead grounding adalah media pelindung kawat fasa dari sambaran petir. Kawat ini dipasang diatas kawat fasa dengan sudut perlindungan sekecil mungkin karena dianggap petir menyambar diatas kawat. Kawat ini merupakan proteksi transmisi tenaga listrik yang bersifat pasif. Jika terjadi sambaran petir, maka kawan ini akan mebyalurkan arus petir langsung ketanah. Sehingga sistem transmisi aman dari gangguan. gangguan. Kawat yang bagus adalah yang memiliki tahanan kurang dari 4 ohm. Jika lebih dari 4 ohm, maka arus yang mengalir tidak bisa cepat, dapat menyebabkan putusnya putusnya kawat atau terjadinya flashover antara kawat dasa dengan kawat tanah. 3. Pemutus tenaga (PMT) PMT termasuk proteksi terhadap transmisi tenaga listrik. PMT dapat membuka dan menutup baik secara otomatis maupun secara manual. Sehingga, jika transmisi sedang dalam pemeliharaan, maka jaringan transmisi dapat diputus sementara.
E. Penerapan Sistem Proteksi Transmisi Tenaga Listrik <2>
Gambar 4, <2>
Proteksi transmisi tenaga listrik diberlakukan di semua transmisi tenaga listrik. Namun, untuk pemasangannya hanya berada di gardu induk. Pemasangannya pada saluran masuk ke gardu induk dan di saluran keluar garu induk. Sehingga jika jaringan transmisis terjadi gangguan, maka gardu induk tidak mengalami kerusakan. Jika terjadi kerusakan, maka kerusakannya minimal. Kecuali kawat tanah. Kawat tanah dipasang diatas kawat fasa yang 10
berfungsi untuk melindungi kawat fasa dari sambaran petir. Sehingga pemasanggannya berada diseluruh jaringan transmisi tenaga listrik. <2>
F. Pencegahan Gangguan Transmisi Tenaga Listrik <2>
Pencegahan gangguan pada jaringan transmisi sangat penting dilaksanakan karena jaringan tranmisi merupakan penyalur utama dari energi listrik untuk sampai ke jaringan distribusi dan seterusnya sampai ke konsumen. Jika jaringan transmisi menyalurkan secara baik maka energi listrik tidak akan terputus-putus. Pencegahan gangguan bertujuan untuk mengecilkan dari frekuensi terjadinya hambatan penyaluran energi listrik. 1. Usaha Memperkecil Terjadinya Gangguan Cara yang ditempuh, antara lain: a. Membuat alat proteksi sesuai dengan fungsinya masing-masing dan dapat bekerja dengan cepat jika terjadi gangguan sehingga tidak menyebabkan kerusakan pada sistem jaringan. b. Menyetting relay proteksi sesuai dengan waktu kerjanya. Arus atau tegangan kerja relay harus lebih besar dari arus dan tegangan normal, sehingga relay dapat bekerja sesuai fungsinya c. Membuat isolasi yang baik untuk semua peralatan transmisi d. Membuat koordinasi isolasi yang baik antara ketahanan isolasi peralatan transmisi dan penangkal petir (arrester) e. Memakai kawat tanah dan membuat tahanan tanah pada kaki menara sekecil mungkin, serta selalu mengadakan pengecekan pengecekan f. Membuat perencanaan yang baik untuk mengurangi pengaruh dan mengurangi atau menghindarkan menghindarkan sebab-sebab gangguan karena hubungsingkat hubungsingkat dan sambaran petir. g. Pemasangan yang baik, artinya pada saat pemasangan harus mengikuti peraturanperaturan yang berlaku h. Menghindari kemungkinan kesalahan operasi, yaitu dengan membuat prosedur tata cara operasional (standing operational procedur) dan membuat jadwal pemeliharaan yang rutin i.
Memasang kawat tanah pada SUTT dan gardu induk untuk melindungi terhadap sambaran petir
j.
Memasang lightning arrester (penangkal petir) untuk mencegah kerusakan pada peralatan akibat sambaran petir. 11
2. Usaha Mengurangi Kerusakan Akibat Gangguan G angguan Beberapa cara untuk mengurangi pengaruh akibat gangguan, antara lain sebagai berikut: a. Secepatnya memisahkan bagian sistem yang terganggu dengan memakai pengaman dan pemutus beban dengan kapasitas pemutusan yang memadai yang di perintah otomatis oleh relay proteksi. b. Merencanakan agar bagian sistem yang terganggu bila harus dipisahkan dari sistem tidak akan menganggu operasi sistem secara keseluruhan atau penyaluran tenaga listrik ke jaringan distribusi tidak terganggu. c. Mempertahankan stabilitas sistem selama terjadi gangguan, yaitu dengan memakai pengatur tegangan otomatis yang cepat dan karakteristik kestabilan generator memadai.
12
BAB III PENUTUP A. Kesimpulan
1. Pada sistem transmisi tegangan t egangan tinggidiperlukan adanya adanya sistem proteksidengan proteksidengan tujuan : a. Mengamankan Mengamankan peralatan terhadapkerusakan terhadapkerusakan akibat gangguan. b. Melokalisir sehingga pemadamanbagi konsumen diusahakan minimaldan sesingkat mungkin. c. Mencegah runtuhnya sistem ,sehingga pemadaman total (black-out)dapat dihindari. 2. Jenis-jenis proteksi yang baik untuk transmisi tegangan tinggi. a. Peka/sensitive b. Andal/reliability c. Sederhana / simplicity d. Murah / economy 3. Peralatan proteksi transmisi tenaga listrik : a. Relay b. Kawat tanah c. PMT d. Trafo arus / trafo tegangan 4. Pencegahan gangguan pada jaringan transmisi sangat penting dilaksanakan karena jaringan tranmisi merupakan penyalur utama dari energi listrik untuk sampai ke jaringan distribusi dan seterusnya sampai ke konsumen. Jika jaringan transmisi menyalurkan secara baik maka energi listrik tidak akan terputus-putus.
13
DAFTAR PUSTAKA
1. Sistem proteksi tegangan tinggi.,Hasbullah, MT., Teknik ElektroFPTK UPI 2. http://noenchandra http://noenchandra.blogspot.com/201 .blogspot.com/2011/05/peralatan-protek 1/05/peralatan-proteksi-jaringan-transmisi.html si-jaringan-transmisi.html 3. Proteksi Saluran Transmisi.,System Transmisi Dan Distribusi., Cristof Naek HT. , Fakultas Teknik UI 4. http://aguspurbap http://aguspurbaproteksi.blogspot.c roteksi.blogspot.com/2012/06/v-behav om/2012/06/v-behaviorurldefaultvmlo.html iorurldefaultvmlo.html 5. http://www.scribd.com/do http://www.scribd.com/doc/76920095/Prote c/76920095/Proteksi-Sistem-Tenaga-Listrik ksi-Sistem-Tenaga-Listrik
14
