SISTEM TRANSMISI DAYA LISTRIK
Klasifikasi Tegangan
Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) …. 110 kV 1000 KV
Bagian – bagian Utama dari Saluran Transmisi
Menara transmisi (tower) Isolator – isolator Kawat Penghantar (conductor) Kawat tanah (ground wire)
Menara Transmisi (Tower)
Isolator Isolator-isolaator selain digunakan sebagai penyekat antara bagian-bagian kawat fasa dengan bagian kontruksi menara/tiang atau tanah, juga berguna sebagi pengait atau penopang kawat – kawat saluran transmisi udara
Kawat Penghantar Kawat penghantar pada saluran transmisi udara berupa kawat-kawat tanpa isolasi atau kawat telanjang (bare conductor) yang dapat berbentuk padat (solid), berlilit(stranded) dan berongga (hollow) dan berkas (bundled)
solid
stranded
holow
bundled
Macam-macam bare conductor
Macam-macam ukuran kawat konduktor ACSR
Karakteristik Resistans Konduktor Nilai resistans konduktor dapat berubah sesuai dengan perubahan temperatur konduktor
L Rdc A Rt 2 Rt1 1 t1 (t2 t1 )
Rdc = resistans kawat saluran (ohm) L = panjang kawat (m) A = luas penampang penghantar (m2) = resistivitas penghantar (ohm-m)
t1 =
Koefisien temperatur dari tahanan Dengan : Rt2 = tahanan temperatur padapada temperatur t1oCt2 Rt1 = tahanan pada temperatur t1
Sambaran Petir Pada Saluran Transmisi
Sambaran petir langsung pada saluran transmisi akan menimbulkan gelombang tegangan lebih transien yang berupa tegangan impuls dengan waktu muka yang curam dan akan merambat menuju gardu induk. Jika gardu tidak diproteksi maka akan berakibat rusaknya peralatan - peralatan tenaga listrik
Arrester Arrester bertugas memotong tegangan impuls petir dan mengalirkannya ke tanah. Pada kondisi tegangan normal arrester bersifat isolator dan pada kondisi tak normal (saluran tersambar petir) maka akan bersifat konduktor
Kawat Tanah (shield wire) Kawat tanah bertujuan untuk melindungi saluran transmisi dari sambaran petir langsung. Kawat tanah dipasang diatas kawat saluran transmisi.
KORONA
Konduktor Berkas (Bundled Conductor) Korona dapat dikurangi dengan memperbesar ukuran konduktor atau menggunakan konduktor berkas. Konduktor berkas merupakan suatu konduktor fasa yang terdiri atas beberapa sub konduktor yang jumlahnya dapat berupa dua, tiga, empat buah dan seterusnya
Sistem Satuan Per-Unit (PU)
Dalam sistem tenaga listrik yang terdiri dari sejumlah generator, transformator, saluran transmisi, dan beban – beban listrik memiliki satuan-satuan besaran listrik seperti MW, MVA, MVAR, KV, Ohm, dan Ampere. Untuk mempermudah perhitungan pada rangkaian sistem tenaga, satuan-satuan diatas diubah kedalam satuan yang sama yaitu satuan per-unit, sehingga rangkaian sistem tenaga dapat dimodelkan menjadi rangkaian listrik.
Kwantitas aktual Kwantitas per unit Kwantitas Dasar
Konversi ke satuan per-unit S dasar I dasar 3 Vdasar
V / 3 Z dasar dasar I dasar
kV 2 dasar Z dasar MVA dasar
Mengubah DasarKwantitas Per-Unit
I aktual I PU I dasar
Z baru PU
S pu
S aktual S dasar
kvdasar Lama kVdasar baru
2
V V PU aktual Vdasar
Z aktual Z PU Z dasar
kVAdasar baru Z lama ( pu ) kVAdasar Lama
Contoh Konversi satuan Per-Unit
Contoh Konversi satuan Per-Unit
Gangguan Hubung Singkat (short circuit fault)
1. Gangguan hubung singkat simetris 3 fasa 2. Gangguan hubung singkat Tak Simetris a.Hubung singkat fasa – tanah b.Hubung singkat fasa – fasa c.Hubung singkat dua fasa tanah
Gangguan2 pada sistem tenaga listrik Sifat gangguan : - sementara/temporer - permanen
Asal gangguan : - dari dalam - dari luar sistem
Gangguan Hubung Singkat Simetris 3 fasa
Pada gangguan 3 fasa simetris, besarnya arus pada masing – masing fasa adalah sama besar, sehingga untuk keperluan analisa arus gangguan, maka sistem dimodelkan sebagai rangkaian satu fasa 3 phase fault Ia Trafo I fault Ib Trafo Distri Motor Daya Ic busi
Generator
Saluran transmisi
Ig"
Im"
X Tp
X line
X Td X m"
X g"
+ Eg "
I fault
+ Em" -
-
Rangkaian Ekivalen satu fasa
Teorema Fortescue
Menurut Fortesque bahwa suatu sistem sistem tiga fasor tak seimbang dari sistem tenaga listrik dapat diuraikan menjadi 3 sistem fasor seimbang. Himpunan seimban komponen – komponen tersebut dikenal sebagai komponen simetris yang terdiri dari : 1. Komponen urutan positif, terdiri dari tiga fasor sama besar, terpisah satu sama lainnya dengan beda fasa 120o dan memiliki urutan fasa seperti aslinya. 2. Komponen urutan negatif terdiri dari tiga fasor sama besar, terpisah satu sama ainnya dengan beda fasa 120o dan memiliki urutan fasa berlawanan dengan aslinya. 3. Komponen urutan nol, terdiri dari 3 buah fasor yang sama besar dan dengan pergeseran fasa nol antara satu fasa dengan fasa lainnya. Va = Vao + Va1 + Va2 :
Vb = Vbo + Vb1 + Vb2
: Vc = Vco + Vc1 + Vc2
dengan : subkrit 0, 1, dan 2 masing-masing menunjukkan urutan nol, positif dan negatif
Teorema Fortescue
Gangguan-gangguan tidak simetris pada generator tanpa beban
Sistem Proteksi Tenaga Listrik Sistem proteksi : suatu rangkaian yang terdiri dari sejumlah peralatan – peralatan proteksi yang saling bekerja sama untuk memberikan perlindungan terhadap peralatan-peralatan tenaga listrik dari timbulnya gangguan pada sistem tenaga.
Peralatan – peralatan proteksi : Circuit Breaker, relay, current transformer, potentian transformer, fuse.
Rangkaian dasar Sistem Proteksi
Trafo arus (CT) dan trafo tegangan (PT) : memonitor kondisi sistem tenaga dan memberikan sinyal ke relay Relay : Menerima dan mengubah sinyal dari peralatan monitring dan memberikan instru ksi untuk membuka rangkaian circuit breaker apabila diketauhi adanya gangguan Circuit breaker : Memutuskan rangkaian berdasarkan perintah dari relay jika ditemukan adanya gangguan. DC battery :Memberikan catu daya tak terputus untuk relay dan circuit breaker
Persyaratan sistem proteksi
Selektivitas, hanya mendeteksi dan mengisolir gangguan di daerah pengamanannya saja Stabilitas dan andal, Mampu untuk tidak beroperasi dalam kondisi normal untuk menjamin kekontinuitas penyaluran daya listrik. Sensitivitas, mampu mendeteksi gangguan sekecil apapun dan beroperasi sesuai dengan nilai settingnya Kecepatan, mampu bekerja secepat mungkin jika terdeteksi adanya gangguan sehingga dapat meminimalkan kerusakan peralatan tenaga
Circuit Breaker (CB)
CB disebut juga PMT atau pemutus daya Fungsi untuk menghubungkan dan memutus rangkaian dalam keadaan berbeban
.
Circuit breaker digunakan untuk menghubungkan atau memutuskan arus pada kondisi beban normal, disamping itu circuit breaker juga memiliki fungsi lain yaitu sebagai peralatan proteksi yang bertugas memutuskan rangkaian jika terjadi gangguan seperti short circuit, over load, under voltage, overvoltage dsb.
Circuit Breaker
Cicuit Breaker
Trafo Arus Trafo Arus (CT) 1. Pengukuran Arus 2. Peralatan proteksi
Trafo Tegangan
Trafo Tegangan (PT) : 1. Pengukur tegangan tinggi 2. Peralatan proteksi
Rele Berfungsi untuk memonitor kondisi sistem dan memberikan perintah untuk memutuskan rangkaian kepada Circuit Breaker jika terdeteksi adanya gangguan pada sistem tenaga
Jenis Relay
Relay Elektromagnetik Relay statik (analog atau digital)
Rele Elektromagnetik
IDMTL (Inverse Definite Minimum Time Lag) Relay :
Rele Statik
Tidak ada bagian yang berputar 1. Rele Analog 2. Rele Digital 3. Rele Numerik
Numerical relay
Circuit board Rele statis
Digital relay
Rele Digital
Rele digital berbasis pada mikroprosesor dan mikrokontroler.
Rele Numerik
Keuntungan :
FLEXIBILITY IN WIDE PARAMETER ADJUSTMENT. PROGRAMMABLE FUNCTION SETTING MULTIPLE FUNCTIONS BY THE SAME RELAY INTERNAL FAULT DIAGNOSIS. MEMORY & RECORDING FUNCTION PROGRAMMABLE CT & PT RATIO DIGITALLY COMMUNICATION FACI
Kerugian: HIGH INITIAL COST REQUIRES STABLE POWER SUPPLY. IF USED FOR MULTIFUNCTION IN A SINGLE FEEDER, FAILURE OF RELAY MAY CAUSE TOTAL PROTECTION FAILURE FOR THE EQUIPMENT. REQUIRES EMC ENVIRONMENT.
Rele Elektromagnetik vs rele numerik
Macam-macam fungsi rele
Gangguan Pada Sistem Tenaga
Gangguan Aktif berupa gangguan hubung singkat. (arus gangguan mengalir antara fasa – fasa atau fasa ke tanah ). Gangguan harus dihilangkan secepat mungkin karena dapat merusak peralatan tenaga Gangguan Pasif berupa : Overload, menimbulkan panas lebih pada peralatan listrik Overvoltage, menimbulkan voltage stress pada isolasi diluar ketahanan kekuatan dielektriknya Under frequency, operasi tak normal Power swings, generator kehilangan keserempakan
Gangguan aktif (hubung singkat)
Gangguan hubung singkat fasa – tanah Gangguan hubung singkat fasa – fasa Gangguan hubung singkat 2 fasa – tanah Gangguan hubung singkat 3 fasa Gangguan hubung singkat 3 fasa – tanah A,B dan C adalah gangguan tak simetris D dan E adalah gangguan simetris
Short Circuit Capacity (SCC)
Short circuit capacity adalah kapasitas maksimum bus untuk menahan daya hubung singkat (MVA hubung singkat). Perhitungan MVA hubung singkat berguna untuk menentukan ukuran kapasitas bus-bar dan circuit breaker, Arus hubung singkat tertinggi dihasilkan dari gangguan hubung singkat 3 fasa, oleh karena itu MVA hubung singkat diperoleh dari gangguan hubung singkat 3 fasa.
Perhitungan MVA Hubung Singkat
Contoh problem
Sistem Pentanahan (grounding / earthing system)
Solid earthing Resistance earthing Reactance earthing Petersen coil
Earthing System
Earthing System
Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB)
ELCB digunakan untuk melindungi manusia terhadap kontak dengan konduktor fasa bertegangan
Koordinasi Rele
Rele harus selektif dalam mendeteksi dan mengisolir gangguan. Hanya gangguan yang berada diwilayah pengamanannya saja yang harus diamankan. Agar rele mampu bekerja secara selektif diperlukan adanya koordinasi diantara rele-rele yang ada pada jaringan. Koordinasi dilakukan dengan penggolongan waktu kerja rele (time grading) Ada 2 filosofi untuk koordinasi rele : 1. DTL (Definite Time Lag) 2. IDMT (Inverse Definite Minimum Time)
Definite Time Lag
Definite Time Relay
Inverse Definite Minimum Time Relay
Overcurrent time grading
Standar IDMT Relay
IDMT relay characteristic
Perbandingan karekteristik DTL dan IDMT Relay
Overcurrent relay problem
Sistem proteksi dengan rele jarak (distance relay)
Rele jarak secara umum dipakai pada saluran transmisi. Rele ini menggunakan pengukuran tegangan dan arus untuk mendapatkan nilai impedansi yang harus diamankannya.
Zona proteksi dengan rele jarak (contoh)
Proteksi Transformator Gangguan pada trafo : - Flashover pada HV & LV Bushing - Gangguan tanah pada HV & LW winding - Gangguan antara kumparan trafo - Gangguan inti - Gangguan tangki trafo
Sistem Proteksi Trafo
Rele Bucholz untuk mendeteksi adanya gelembung-gelembung akibat hubung singkat Rele Tekanan Lebih Rele Temperatur lebih Rele Arus Lebih Rele Differensial
Rele bucholz
Rele Differensial
KESEIMBANGAN ANTARA ARUSARUS YANG MENGALIR DI SEKUNDER TRAFO ARUS PENGGUNAAN UTAMANYA PADA TRAFO DAYA U/ PENGAMAN BELITAN
Sistem koneksi differensial Relay pada trafo
Sistem koneksi Rele Arus Lebih
Proteksi temperatur trafo
Busbar protection
Gangguan pada generator listrik Electrical Stator insulation failure Overload Overvoltage Unbalanced load Rotor faults Loss of excitation Loss of synchronism Mechanical Failure of prime mover Low condenser vacuum Lubrication oil failure Loss of boiler firing Over speeding Rotor distortion Excessive vibration
Metode Sistem Pentanahan Pada Generator Listrik Pentanahan stator & gangguan tanah
Proteksi kumparan stator generator listrik
Proteksi kumparan rotor generator listrik
Masalah-masalah Lain pada sistem tenaga listrik
Optimasi penjadwalan pembangkit listrik Studi aliran daya Stabilitas dan keandalan sistem Kwalitas Daya Listrik Sistem Isolasi
