Mata Pelajaran 2

Mata Pelajaran 2 DASAR PEMELIHARAAN PROTEKSI

Simple Inspiring Performing Phenomenal

1

TUJUAN PEMBELAJARAN : Setelah mengikuti pembelajaran Dasar Pemeliharaan Proteksi ini peserta mampu memahami dan menjelaskan peralatan-peralatan proteksi dan dasar pemeliharaannya dengan benar sesuai standar pemeliharaan yang berlaku.

DURASI

: 8 JP

PENYUSUN

: 1. Erwin 2. Murdani 3. Krisna Sulistiya


2

TUJUAN PEMBELAJARAN : Setelah mengikuti pembelajaran Dasar Pemeliharaan Proteksi ini peserta mampu memahami dan menjelaskan peralatan-peralatan proteksi dan dasar pemeliharaannya dengan benar sesuai standar pemeliharaan yang berlaku.

DURASI

: 8 JP

PENYUSUN

: 1. Erwin 2. Murdani 3. Krisna Sulistiya


2

DAFTAR ISI

Mata Pelajaran 2 ....................................................... .......................................................................................................................... ...................................................................... ...1 DASAR PEMELIHARAAN PROTEKSI ..................................................................................................1 TUJUAN PEMBELAJARAN : ............................................................................................................ ............................................................................................................... ...2 DAFTAR ISI ................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................... ...3 DAFTAR GAMBAR ...................................................... ......................................................................................................................... ...................................................................... ...5 DAFTAR TABEL ................................................................................................................................. .................................................................................................................................7 DASAR PEMELIHARAAN PROTEKSI ..................................................................................................8 1.

2.

3.

Relay Proteksi ........................................................... ...................................................................................................................... ...........................................................8 1.1

Zona Proteksi ................................................................ ............................................................................................................. .............................................11

1.2

Filosofi Proteksi ............................................................ ......................................................................................................... .............................................11

1.3

Elemen Proteksi ............................................................ ......................................................................................................... .............................................14

Transformator Tegangan ................................................................... ................................................................................................... ................................18 2.1

Prinsip kerja dan fungsi transformator tegangan......................................................18

2.2

Akurasi Transformator Tegangan ...................................................... .............................................................................. ........................20

2.3

Proteksi untuk Voltage Transformer ........................................................... ......................................................................... ..............21

Transformator Arus .............................................................. ........................................................................................................... .............................................22 3.1

Prinsip kerja dan fungsi transformator arus ............................................................. ...............................................................22

4.

KODE DAN SIMBOL RELAI PROTEKSI....................................................................... PROTEKSI.................................................................................. ...........24

5.

Relay Proteksi Pembangkit Listrik.............................................................. Listrik...................................................................................... ........................26

6.

7.

5.1

Relay elektromekanik ............................................................. ................................................................................................ ...................................26

5.2

Solid state relay ............................................................ ......................................................................................................... .............................................27

5.3

Microprocessor/Computer/Numerical relay ............................................................ ..............................................................28

Proteksi Transformator ........................................................ ..................................................................................................... .............................................28 6.1

Relai Mekanik Pada Transformator ............................................................. ........................................................................... ..............30

6.2

Relay Elektrik Pada Transformator .............................................................. ............................................................................ ..............35

Proteksi Motort Listrik .......................................................... ....................................................................................................... .............................................41 7.1

Relay arus lebih............................................................. .......................................................................................................... .............................................42

7.2

Relay overload .............................................................. ........................................................................................................... .............................................42

7.3

Relay unbalance............................................................ ......................................................................................................... .............................................43

7.4

Relay hubung singkat ke tanah .......................................................... .................................................................................. ........................43


3

8.

7.5

Relay longstart .............................................................. ........................................................................................................... .............................................43

7.6

Relay temperatur .......................................................... ....................................................................................................... .............................................43

Proteksi Generator ............................................................... ............................................................................................................ .............................................44 8.1

Relay arus lebih (overcurrent) ........................................................... ................................................................................... ........................45

8.2

Relay tegangan kurang (Under Voltage)................................................................... Voltage).....................................................................45

8.3

Relay Tegangan Lebih (Over Voltage) .......................................................... ........................................................................ ..............45

8.4

Relay hubung singkat ke tanah ......................................................... ................................................................................. ........................46

8.5

Relay reverse Power ............................................................... .................................................................................................. ...................................46

8.6

Relay Loss Off Excitation ......................................................... ............................................................................................ ...................................47

8.7

Relay Temperatur ......................................................... ...................................................................................................... .............................................47

8.8

Relay Frekuensi ............................................................. .......................................................................................................... .............................................47

8.9

Relay differensial .......................................................... ....................................................................................................... .............................................48

8.10

Relay beban lebih (Overload) ............................................................ .................................................................................... ........................48

8.11

Relay arus urutan negatif (negative sequence current) ...........................................49


4

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Sistem tenaga Listrik ......................................................................................................9 Gambar 2. Contoh Gangguan di saluran udara Transmisi .............................................................10 Gambar 3. konsekuensi kegagalan proteksi Pada Peralatan.........................................................10 Gambar 4. Sistem tenaga dan daerah proteksinya .......................................................................11 Gambar 5. Perangkat proteksi .......................................................................................................14 Gambar 6. Contoh relay proteksi ..................................................................................................15 Gambar 7. Vacuum Circuit Breaker ...............................................................................................16 Gambar 8. Power Suplai (Baterai) .................................................................................................16 Gambar 9. Current Transformer ....................................................................................................17 Gambar 10. Voltage Transformer ..................................................................................................17 Gambar 11. Contoh Pengawatan Transformator ..........................................................................18 Gambar 12. Rangkaian dasar transformator tegangan tipe elektromagnetik ..............................19 Gambar 13. Rangkaian dasar dan Penampang CVT ......................................................................20 Gambar 14. Skema Transformator Tegangan dan contoh VT tegangan tinggi .............................21 Gambar 15. CT tipe wound primary ..............................................................................................22 Gambar 16. CT tipe bar primary ....................................................................................................22 Gambar 17. Skema Transformator Arus dengan lilitan primer .....................................................23 Gambar 18. Contoh transformator arus........................................................................................23 Gambar 19. Relay tipe plunger ......................................................................................................26 Gambar 20. Konstruksi dasar relay tipe induksi (disc) ..................................................................27 Gambar 21. Relay solid state .........................................................................................................27 Gambar 22. Relay mikroprosesor/relay numerik ..........................................................................28 Gambar 23. Peralatan sistem proteksi trafo tenaga 150/20 kV ....................................................29 Gambar 24. Relay buchholz ...........................................................................................................31 Gambar 25. Mekanisme Kerja Rele Bucholz ..................................................................................32 Gambar 26. Relay jansen ...............................................................................................................33 Gambar 27. Relay Sudden pressure ..............................................................................................33 Gambar 28. Relay temperatur transformator ...............................................................................34 Gambar 29. Sistem proteksi trafo tenaga 150/20 kV ...................................................................35 Gambar 30. Relay differensial transformator saat gangguan Internal..........................................36 Gambar 31. Relay differensial transformator saat gangguan eksternal ....................................... 36 Gambar 32. Karakteristik kerja relai differensial ...........................................................................37 Gambar 33. Rangkaian arus relai REF saat terjadi gangguan eksternal ........................................37 Gambar 34. Relay arus lebih transformator ..................................................................................38 Gambar 35. Karakteristik Inverse relai arus lebih .........................................................................39 Gambar 36. Karakteristik Definite dan invers relai arus lebih.......................................................39 Gambar 37. Karakteristik instant relay arus lebih .........................................................................40 Gambar 38. Karakteristik Inverse Relai GFR ..................................................................................41 Gambar 39. Wiring sederhana relay arus lebih pada motor listrik ...............................................41 Simple Inspiring Performing Phenomenal

5

Gambar 40. Karakteristik instant relay arus lebih .........................................................................42 Gambar 41. Karakteristik invers relay arus lebih...........................................................................42 Gambar 42. Karakteristik definite time relay arus lebih ...............................................................43 Gambar 43. Sistem proteksi generator dengan multi fungsi ........................................................44 Gambar 44. Skema relay arus lebih generator ..............................................................................45 Gambar 45. Skema relay tegangan kurang generator...................................................................45 Gambar 46. Skema relay tegangan lebih generator ......................................................................46 Gambar 47. Skema relay hubung singkat ke tanah pada generator .............................................46 Gambar 48. Skema relay reverse power generator ......................................................................46 Gambar 49. Skema relay loss of excitation generator ..................................................................47 Gambar 50. Skema relay temperatur generator ...........................................................................47 Gambar 51. Skema relay frekuensi generator ...............................................................................48 Gambar 52. Skema relay differensial generator ...........................................................................48 Gambar 53. Skema relay beban lebih generator...........................................................................49 Gambar 54. Skema relay arus urutan negatif generator ...............................................................49


6

DAFTAR TABEL

Table 1. Akurasi voltage transformer ............................................................................................21 Table 2. Nomor kode dan fungsi relay...........................................................................................24 Table 3. Simbol dan nomor kode relay ..........................................................................................25 Table 4. Kebutuhan fungsi relai proteksi terhadap berbagai gangguan .......................................29 Table 5. Klasifikasi proteksi trafo berdasarkan kapasitas trafo .....................................................30


7

DASAR PEMELIHARAAN PROTEKSI

1.

Relay Proteksi

Tujuan dari sistem tenaga listrik adalah untuk menghasilkan dan menyalurkan energi listrik ke konsumen. Sistem tenaga listrik harus dirancang dan dikelola dengan baik agar dapat memberikan energi listrik kepada konsumen dengan andal dan ekeonomis. Gangguan pada sistem kelistrikan akan menganggu rutinas masyarakat secara normal, dimana gangguan kelistrikan ini dapat berupa listrik sering padam atau padam kepanjangan, sehingga sangat diperlukan peningkatan keandalan dan keamanan pasokan listrik. Keandalan dan kemampuan suatu sistem tenaga listrik dalam melayani konsumen salah satunya tergantung pada sistem proteksi yang digunakan. Oleh sebab itu dalam perancangan suatu sistem tenaga listrik, perlu dipertimbangkan kondisi-kondisi gangguan yang mungkin terjadi pada sistem, melalui analisa gangguan. Dari hasil analisa gangguan, dapat ditentukan sistem proteksi yang akan digunakan, seperti spesifikasi switchgear, rating circuit breaker (CB) serta penetapan besaran-besaran yang menentukan bekerjanya suatu relay (setting relay) untuk keperluan proteksi. proteksi sistem tenaga listrik adalah sistem proteksi yang dipasang pada peralatanperalatan listrik suatu sistem tenaga listrik, misalnya generator, transformator, motor listrik, jaringan dan lain-lain, terhadap kondisi abnormal operasi sistem itu sendiri. Kondisi abnormal itu dapat berupa antara lain: hubung singkat, tegangan lebih, beban lebih, frekuensi sistem rendah, asinkron dan lain-lain.


8

Gambar 1. Sistem tenaga Listrik

Sistem tenaga listrik memerlukan modal yang sangat besar dalam investasi. Sehingga untuk memaksimal keuntungan atas pengeluaran investasi yang telah dilakukan maka sistem tenaga tersebut harus dimanfaatkan semaksimal mungkin dengan meningkatkan keandalan dan keamanan sistem tenaga. Dalam kondisi apapun suatu sistem harus dapat beroperasi secara aman, akan tetapi pada kenyataan dalam pengoperasian suatu sistem tenaga yang telah dirancang sangat baik maka tetap t erjadi gangguan pada sistem tenaga. Dimana gangguan tersebut merupakan resiko dari suatu sistem yang beroperasi. Seperti contoh diperlihatkan pada gambar 212 menunjukkan adanya gangguan di saluran udara transmisi.


9

Gambar 2. Contoh Gangguan di s aluran udara Transmisi

Kekuatan yang besifat merusak akibat adanya gangguan arc yang membawa arus yang sangat besar yang dapat membakar konduktor tembaga atau mengelas laminasi inti dalam transformator dalam waktu yang sangat singkat (beberapa puluh atau ratus milidetik). Sehingga diperlukan proteksi yang memadai untuk mendeteksi dan melepaskan peralatan dari sistem tenaga sehingga dapat melindungi peralatan dari kerusakan. Gambar 213 memberikan gambaran tentang konsekuensi kegagalan proteksi untuk memberikan perlindungan yang tepat dan cepat.

Gambar 3. konsekuensi kegagalan proteksi Pada Peralatan


10

1.1

Zona Proteksi

Filosofi dasar dari aplikasi proteksi adalah membagi sistem tenaga ke dalam daerahdaerah (Zona Proteksi) operasi yang memberikan pengamanan yang memadai dengan jumlah sistem yang diputus minimal. Untuk membatasi luasnya sistem tenaga listrik yang terputus saat terjadi gangguan, maka sistem proteksi dibagi dalam zona-zona proteksi. Pada zona perbatasan, zona proteksi harus tumpang tindih ( overlap) sehingga tidak ada bagian dari sistem yang tidak terproteksi. Setiap zona proteksi dibatasi oleh PMT. Tipikal proteksi dan zona proteksinya ditunjukkan seperti gambar dibawah ini

Gambar 4. Sistem tenaga dan daerah proteksinya

1.2

Filosofi Proteksi

Tujuan dari sistem proteksi sebagai berikut : a. Mencegah dan mengurangi kerusakan peralatan-peralatan akibat gangguan, baik peralatan yang terganggu maupun peralatan yang dilewati arus gangguan. b. Mengisolasi area atau sistem yang terganggu secepat mungkin dan sekecil mungkin. Semakin cepat reaksi perangkat proteksi yang digunakan maka akan semakin sedikitlah pengaruh gangguan kepada kemungkinan kerusakan alat. c. Mencegah meluasnya gangguan. d. Untuk mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik. Adapun fungsi dari sistem proteksi sebagai berikut : a.

Mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal pada bagian sistem yang diamankan


11

b.

Memerintahkan trip pada PMT dan memisahkan peralatan yang terganggu dari sistem yang sehat, sehingga sistem dapat terus berfungsi

Dasar pemilihan proteksi sistem tenaga listrik dan sistem proteksi adalah sebagai berikut : a. Mengurangi kerusakan pada peralatan yang terganggu dan peralatan yang berdekatan dengan titik gangguan b. Mengurangi gangguan meluas c. Meminimalisasi durasi gangguan d. Meminimalisasi bahaya pada manusia e. Memaksimalkan ketersediaan listrik untuk konsumen

Persyaratan desain proteksi harus dipertimbangkan untuk memastikan sistem tenaga listrik dilengkapi dengan sistem proteksi yang andal. Persyaratan desain ini digunakan sebagai dasar yang harus dipenuhi pada aplikasi dan pemilihan sistem proteksi dalam sistem

tenaga

listrik,

khususnya

pada

instalasi

baru.

Desain

juga

harus

mempertimbangkan tipe peralatan atau komponen sistem tenaga listrik yang akan diproteksi. Terdapat beberapa persyaratan dalam suatu sistem proteksi, yaitu: a. S elektivitas Sistem proteksi harus mampu menentukan daerah kerjanya dan atau fasa yang terganggu secara tepat. Peralatan dan sistem proteksi hanya memisahkan bagian dari jaringan yang sedang terganggu. Zona proteksi harus tepat dan memadai untuk memastikan bahwa hanya bagian yang terganggu yang dipisahkan dari sistem pada saat terjadi gangguan atau kondisi abnormal.

b. K ecepatan Elemen sistem proteksi harus mampu memberikan respon sesuai dengan kebutuhan peralatan yang dilindungi untuk meminimalisasi terjadinya gangguan meluas, lama gangguan dan gangguan pada stabilitas sistem. Desain sistem proteksi harus mempertimbangkan kecepatan pemutusan gangguan untuk memisahkan sumber gangguan. Waktu pemutusan gangguan harus memenuhi nilai yang disyaratkan, yang mempertimbangkan waktu kerja relai dan sinyal pembawa (FO/ PLC), waktu kerja PMT dan faktor keamanan. Semakin lama arus gangguan terus mengalir, semakin besar kerusakan peralatan.


12

c. S ensi tivitas (K epekaan) Sistem proteksi harus mampu mendeteksi sekecil apapun ketidaknormalan sistem dan beroperasi dibawah nilai minimum gangguan. Studi koordinasi sistem proteksi harus dilakukan untuk menentukan sensitivitas seting dan memastikan relai bekerja dengan benar. d. Reliabilitas (keandalan) Kemungkinan suatu sistem proteksi dapat bekerja benar sesuai fungsi yang diinginkan dalam kondisi dan jangka waktu tertentu (IEV 448-12-05). Proteksi diharapkan bekerja pada saat kondisi yang diharapkan terpenuhi dan tidak boleh bekerja pada kondisi yang tidak diharapkan. (SPLN T5.002-1: 2010) Keandalan sistem proteksi terbagi dua yaitu Keterpercayaan (Dependability) dan Keterjaminan

(Security).

Pemilihan

Keterpercayaan

dan

keterjaminan

harus

diperhatikan dalam desai sistem proteksi 

Keterpercayaan (Dependability ) : Derajat kepastian suatu sistem proteksi tidak mengalami gagal kerja pada kondisi yang diperlukan dalam jangka waktu tertentu. (SPLN T5 002-1 2010) Pemilihan keterpercayaan mempertimbangkan level tegangan sistem dan pentingnya peralatan yang diproteksi. Keterpercayaan dapat diperoleh dan ditingkatkan dengan : -

Duplikasi proteksi utama dan/atau proteksi cadangan untuk mengantisipasi kegagalan proteksi utama.

-

Duplikasi proteksi utama dengan prinsip operasi yang sama dengan skema proteksi yang berbeda. (Aturan Jaringan Sistem Tenaga Listrik Jawa-MaduraBali 2007)

-

Pemisahan relai proteksi utama dan proteksi cadangan secara fisik.

-

Proteksi cadangan lokal

-

Proteksi cadangan jauh

-

Pemisahan rangkaian sekunder transformator arus dan transformator tegangan untuk proteksi utama dan proteksi cadangan.

-

Pemisahan sistem power supply DC untuk proteksi utama di level tegangan 500kV.

-

Menjaga keandalan teleproteksi.


13



Keterjaminan (Security ) : Derajat kepastian suatu sistem proteksi tidak mengalami kesalahan kerja pada kondisi yang ditentukan dalam jangka waktu tertentu (IEV 448-12-06) (SPLN T5.002-1: 2010). Elemen sistem proteksi diharapkan tidak salah kerja/ stabil pada kondisi sistem yang

disyaratkan

(di

luar

zona

proteksinya).

Pemilihan

keterjaminan

mempertimbangkan level tegangan sistem dan pentingnya peralatan yang diproteksi. Umumnya diaplikasikan pada proteksi busbar yang mensyaratkan keterjaminan tinggi untuk mengurangi salah kerja. e. Pertimbang an E konomis Dalam sistem distribusi aspek ekonomis hampir mengatasi aspek teknis, oleh karena jumlah feeder, trafo dan sebagainya yang begitu banyak, asal saja pesyaratan keamanan yang pokok dipenuhi. Dalam sistem-sistem transmisi justru aspek teknis yang penting. Proteksi relatif mahal, namun demikian pula sistem atau peralatan yang dilindungi dan jaminan terhadap kelangsungan peralatan sistem adalah vital. Biasanya digunakan dua sistem proteksi yang terpisah, yaitu proteksi primer atau proteksi utama dan proteksi pendukung (back up).

1.3

Elemen Proteksi

Dalam aplikasinya, sistem proteksi terdiri dari beberapa peralatan pendukung. Berikut ini diperlihatkan pada gambar 215 tentang perangkat utama dari sistem proteksi beserta peralatan pendukung yang digunakan.

Gambar 5. Perangkat proteksi 

Circuit Breaker (PMT) berfungsi sebagai pemutus arus dalam rangkaian listrik untuk mengisolasi/melepas bagian sistem yang terganggu.


14



Relai berfungsi sebagai elemen pengukur/perasa untuk mendeteksi gangguan.



Trafo Arus (Current Transformer, CT) dan Trafo Tegangan (Potential Transformer, PT) berfungsi mengubah besarnya arus dan tegangan dari rangkain primer ke rangkaian sekunder (relay)



Pengawatan (Wiring) berfungsi untuk menghubungkan komponen proteksi sehingga menjadi satu sistem.



Supply (batere) berfungsi sebagai sumber tenaga untuk mengetripkan PMT dan catu daya untuk relay.

1.3.1

Relai Proteksi

Relai adalah Suatu peralatan yang dirancang untuk menghasilkan perubahan pada rangkaian output apabila nilai parameter input telah mencapai nilai yang ditetapkan sebelumnya (SPLN T5.002-1: 2010). Relai Proteksi adalah Perlengkapan untuk mendeteksi gangguan atau kondisi ketidaknormalan pada sistem tenaga listrik, dalam rangka untuk membebaskan/ mengisolasi gangguan, menghilangkan kondisi tidak normal, dan untuk menghasilkan sinyal atau indikasi (SPLN T5.002-1: 2010) ReLai proteksi yang paling sering dijumpai pada pembangkit antara lain adalah proteksi trafo, proteksi motor dan proteksi generator. Gambar 216 memperlihatkan contoh relai proteksi.

Gambar 6. Contoh relay proteksi

Waktu Kerja Relai (Relay Operating Time) adalah Rentang waktu sejak gangguan muncul sampai dengan saat kontak keluaran relai terhubung (mengeluarkan perintah trip) (SPLN T5.002-1: 2010). Dimana waktu kerja relai merupakan salah satu perhitungan dalam menentukan Waktu Pembebasan Gangguan (Fault Clearing Time) yang merupakan rentang waktu sejak gangguan muncul sampai gangguan dibebaskan dari sistem (SPLN T5.002-1: 2010) Simple Inspiring Performing Phenomenal

15

1.3.2

Pemutus Tenaga (Pmt/Cb)

Circuit Breaker (CB) berfungsi untuk memutuskan atau menghubungkan rangkaian listrik yang satu dengan yang lainnya serta mengamankan atau melindungi peralatan yang terhubung dirangkaian beban bila terjadi pada gangguan sistem yang dilayani. Dengan demikian maka suatu Circuit Breaker harus dilengkapi dengan peralatan relai proteksi dan sistim interlock yang bisa membuka secara otomatis saat terjadi gangguan sehingga kerusakan lebih lanjut dapat dihindari. Salah satu jenis PMT adalah Vacuum circuit breaker yang memanfaatkan ruang hampa vakum untuk mencegah timbulnya busur api dan berfungsi sebagai isolasi.

Gambar 7. Vacuum Circuit Breaker

1.3.3

Power Suplai (Baterai)

Pada Umumunya baterai berfungsi sebagai media penyimpan dan penyedia energi listrik. Sumber listrik yang digunakan sebagai pembangkit daya dalam bentuk arus searah (DC), dimana

digunakan

pada

peralatan-peralatan

yang

menggunakan

sumber

DC.

Keistimewaan dari baterai adalah bila energi listrik sudah habis atau kosong, maka energinya dapat diisi kembali, sedangkan energi listrik yang dapat disimpan dalam baterai adalah arus searah.

Gambar 8. Power Suplai (Baterai)


16

Power Supply pada proteksi berfungsi untuk menyuplai daya ke relai proteksi dan PMT agar relai tersebut dapat mengolah informasi yang diterima dan memberikan perintah ke PMT yang diperlukan. Dengan power supply tersebut PMT dapat melaksanakan perintah yang diterima dari relai pengaman

1.3.4

Trafo Arus Dan Tegangan

Trafo Arus dan Tegangan akan memberikan informasi mengenai keadaan tenaga listrik (normal atau terganggu) serta berfungsi untuk mengisolasi bagian yang bertegangan tinggi (jaringan yang diamankan) terhadap bagian tegangan rendah (relai pengaman). Pembahasan tentang trafo arus dan tegangan akan dibahasa pada sub bab berikutnya.

Gambar 9. Current Transformer

Gambar 10. Voltage Transformer


17

1.3.5

Pengawatan

Pengawatan (Wiring) untuk menghubungkan komponen komponen proteksi sehingga menjadi satu sistem. Gambar berikut memperlihatkan contoh pengawatan transformator

Gambar 11. Contoh Pengawatan Transformator

2.

Transformator Tegangan

2.1

Prinsip kerja dan fungsi transformator tegangan.

Pada dasarnya, terdapat dua jenis voltage transformer yang digunakan untuk perlengkapan proteksi. a. Voltage transformer tipe elektromagnetik (biasa disebut VT) b. Capacitor Voltage Transformer (biasa disebut CVT) Voltage transformer tipe elektromagnetik merupakan transformator step down pada umumnya. Voltage transformer memiliki jumlah kumparan yang berbanding lurus dengan tengangan. Pada sistem tiga fasa, perlu digunakan tiga transformator tegangan yang dihubung delta atau star sesuai dengan koneksi rangkaian primernya. Transformator tegangan identik dengan transformator tenaga, dengan perbedaan utama pada sistem pendinginan, isolasi dan mekanis. Transformator tegangan tipe elektromagnetik pada umumnya digunakan pada rangkaian yang memiliki tegangan hingga 110/132 kV. Simple Inspiring Performing Phenomenal

18

Gambar 12. Rangkaian dasar transformator tegangan tipe elektromagnetik

Transformator

tegangan

tipe

CVT

biasanya

digunakan

pada

rangkaian

yang

menggunakan tegangan lebih tinggi, misalnya grid /jaringan tegangan ekstra tinggi. Kapasitor juga memungkinkan injeksi sinyal frekuensi tinggi pada konduktor penyaluran yang digunakan untuk komunikasi antara gardu induk/ substation untuk relay distance , telemetri/supervisori dan komunikasi suara. Oleh sebab itu, pada jaringan tegangan ekstra tinggi, CVT sering digunakan untuk tujuan proteksi dan komunikasi.

(a)


19

(c)

(b) Gambar 13. Rangkaian dasar dan Penampang CVT

Transformator tegangan pada asasnya merupakan sebuah transformator biasa, akan tetapi mempunyai rasio transformasi yang sangat teliti. Rasio tegangan itu digunakan untuk mengubah tegangan tinggi menjadi tegangan rendah yang standard, yang digunakan untuk pengukuran maupun untuk proteksi. Misalnya pada sebuah insatalasi listrik yang tegangannya 20 KV, maka transformator tegangan merubahnya dari 20 KV menjadi 220 V atau 110 V. Ciri khas dari trafo ini ketelitiannya sangat tinggi. Tegangan rendah pada sisi sekunder tersebut dipakai untuk keperluan pengukuran atau proteksi.

2.2

Akurasi Transformator Tegangan

Voltage transformer seharusnya mampu menghasilkan tegangan sekunder yang sesuai dengan teggangan primer. Voltage transformer untuk proteksi diperlukan untuk menjaga akurasi yang baik dalam range yang lebar, antara 0 hingga 173% dari normal. Akurasi voltage transformer yang digunakan untuk metering harus memiliki tingkat yang lebih baik (lebih akurat) dibanding voltage transformer yang digunakan untuk proteksi. Simple Inspiring Performing Phenomenal

20

Table 1. Akurasi voltage transformer

2.3

Proteksi untuk Voltage Transformer

Untuk keamanan, dan untuk mengurangi efek-efek statik, transformator tegangan biasanya pada sisi sekunder dihubungkan dengan tanah. Selain itu, rangkaian sekunder VT selalu diproteksi dengan menggunakan fuse atau Miniature Circuit Breaker (MCB).

Gambar 14. Skema Transformator Tegangan dan contoh VT tegangan tinggi


21

3.

Transformator Arus

3.1

Prinsip kerja dan fungsi transformator arus

Semua transformator arus yang digunakan untuk proteksi pada dasarnya sama konstruksinya dengan konstruksi transformator pada umumnya. Belitan primer CT dihubung seri dengan rangkaian tenaga. Terdapat dua tipe CT, yaitu: a. Tipe wound primary (tipe gulung) b. Tipe bar primary (tipe batang)

Gambar 15. CT tipe wound primary

Gambar 16. CT tipe bar primary

CT tipe wound primary digunakan untuk arus yang lebih kecil, dan hanya bisa diaplikasikan untuk tingkat fault yang rendah juga karena keterbatasan thermal . Untuk arus yang lebih besar dari 100 A maka digunakan CT tipe bar primary . CT untuk proteksi hampir semuanya menggunakan CT tipe bar primary. Transformator ini diperlukan untuk pengukuran arus yang tinggi. Pada sisi primer tranformator ini harus dapat dialiri oleh arus sistem yang tinggi dan mempunyai isolasi secukupnya bila sistem itu bertegangan tinggi. Pada sisi sekunder besar arus biasanya diturunkan menjadi 5 A atau 1 A. Bila sebuah transformator arus mengubah arus primer dari 100A menjadi 5A, maka dikatakan


22

terdapat rasio arus 100/5A. Karena diperlukan untuk penggunaan pengukuran maupun proteksi, transformator arus harus memiliki ketelitian yang tinggi. Karena pada sisi primer selalu mengalir arus instalasi, maka sisi sekunder transformator harus senantiasa merupakan suatu rangkaian yang tertutup, jika tidak, dan karena suatu kelalaian sisi sekunder berada dalam keadaan terbuka, maka transformator arus itu akan mengalami kerusakan karena tidak adanya fluks yang berasal dari kumparan sekunder. Bila untuk keperluan perbaikan atau pemasangan rangkaian sekunder ini perlu dibuka, maka terlebih dahulu sisi sekundernya di hubung singkat. Hal ini dilakukan dengan mempergunakan suatu switch khusus dengan tanda S, sebagaimana terlihat pada Gambar berikut ini

A1

A2

a1

a2

S

A Gambar 17. Skema Transformator Arus dengan lilitan primer

Gambar 18. Contoh transformator arus


23

4.

KODE DAN SIMBOL RELAI PROTEKSI

Berikut dibawah ini diberikan tentang Nomor Kode, Simbol dan Fungsi dari relai proteksi Table 2. Nomor kode dan fungsi relay

Nama Relay

No

Fungsi Relay

Kode Timer Over Current Relay

51

Mendeteksi besarnya arus yang melebihi batas dalam waktu yang ditentukan.

Instantaneous

Over

50

Current relay Directional

Mendeteksi besarnya arusnya yang melebihi batas yang ditentukan dalam waktu seketika

Reverse

32

Power Relay

Mendeteksi daya balik, sehingga mencegah generator bekerja sebagai motor.

Over Voltage Relay

59

1. Bila terpasang di titik netral generator atau trafo tegangan yang dihubungkan segitiga terbuka, untuk mendeteksi gangguan stator hubung bumi. 2. Bila terpasang pada terminal generator, untuk mendeteksi tegangan lebih

Loss of Excition Relay

40

Mendeteksi kehilangan medan penguat generator.

Negative

46

Mendeteksi arus urutan negatif yang tidak seimbang pada

Sequence

Relay

batas-batas yang tidak diizinkan.

Frequency Relay

81

Mendeteksi Frekuensi pada generator.

Over Exciting (volt/herzt)

59/81

Mendeteksi penguat lebih pada generator

Relay

(24)

Differential Relay

87

Mendeteksi gangguan hubung singkat pada daerah yang diamankan.

UnderVoltage relay

27

Mendetaksi tegangan kurang

Earth Fault Relay

64

Mendeteksi gangguan 1 fasa ke tanah

Relay Out of step (relay

78

Mendeteksi gangguan yang dapat menyebabkan generator

lepas sinkron)

Distance Relay

beroperasi Asinkron

21


Mendeteksi gangguan hubung singkat pada jaringan transmisi

24

Breaker Failure Relay

50 BF

Pengaman kegagalan buka CB.

Reclose Relay

79

Relay penutup balik

Directional Over current

67

Mendeteksi arus lebih dalam arah tertentu

Thermal Relay

49

Mendeteksi temperatur lebih

Gas Pressure Relay

63

Mendeteksi tekanan gas lebih

Bucholtz relay

96

Relay gas berlebih pada tangki transformator

Relay

Table 3. Simbol dan nomor kode relay


25

5.

Relay Proteksi Pembangkit Listrik

Relay merupakan peralatan khusus yang digunakan untuk memonitor kondisi rangkaian dan memberikan instruksi untuk memutus rangkaian saat t erjadi kondisi gangguan. Atau dengan kata lain, relay adalah sebuah alat yang bekerja secara otomatis mengatur/ memasukkan suatu rangkaian listrik (rangkaian Trip atau Alarm) akibat adanya perubahan rangkaian yang lain. Sedangkan yang dimaksud dengan relay proteksi adalah suatu relay listrik yang digunakan untuk mengamankan peralatan peralatan listrik terhadap kondisi abnormal. Relay proteksi pembangkit merupakan suatu relay proteksi yang digunakan untuk mengamankan peralatan peralatan listrik seperti generator, trafo utama, trafo bantu dan motor-motor listrik pemakaian sendiri suatu pembangkit listrik. Parameter dasar sistem ketenagalistrikan tiga fasa adalah tegangan, arus, frekuensi dan daya. Secara umum, relay dapat dikategorikan menjadi:

5.1

Relay elektromekanik

Penggunaan relay elektromekanik untuk proteksi kelistrikan sempat mendominasi, hingga digantikan dengan teknologi semikonduktor. a. Tipe plunger Prinsipnya adalah menggunakan plunger yang ditempatkan didalam kumparan elektromagnetik yang statis/tidak bergerak. Apabila arus yang melewati kumparan mencapai setting, maka akan menggerakkan plunger sehingga kontak pada switch akan close atau open sesuai setting .

Gambar 19. Relay tipe plunger


26

b. Tipe induksi Relay tipe induksi bekerja berdasarkan prinsip operasi motor AC satu fasa ( single phase), dan tidak bisa menggunakan arus DC. Relay tipe ini menggunakan element bergerak (moving element) berupa disc (piringan) atau cup (mangkok) yang ekuivalen dengan rotor suatu motor induksi. Element bergerak tersebut berperan sebagai pembawa arus rotor, sedangkan untuk rangkaian magnetis, relay ini dilengkapi oleh element magnetis stasioner/tetap.

Gambar 20. Konstruksi dasar relay tipe induksi (disc)

5.2

Solid state relay

Semakin kompleksnya perkembangan sistem ketenagalistrikan menuntut adanya relay proteksi

yang

memiliki

unjuk

kerja

level

tinggi

dan

canggih.

Perkembangan

semikonduktor telah membawa kemajuan pada desain relay proteksi. Relay proteksi yang menggunakan teknologi semikonduktor atau elektronik tersebut biasa disebut sebagai relay solid state. Relay solid state hanya memerlukan komponen sumber tenaga (power) yang rendah, namun memiliki keterbatasan yaitu tidak mampu mentoleransi overvoltage, overcurrent, temperatur dan kelembaban yang ekstrem.

Gambar 21. Relay solid state


27

5.3

Microprocessor/Computer/Numerical relay

Dengan perkembangan teknologi digital dan komputerisasi yang cepat, maka relay berbasis

mikroprosesor

mampu

melakukan

fungsi

proteksi

sebagaimana

relay

elektromekanik atau relay solid state. Relay mikroprosesor mengolah input sinyal analog menjadi sinyal digital untuk kemudian menghasilkan sinyal output digital. Beberapa kemajuan teknologi relay ini adalah: kemampuan self-diagnose, bisa diintegrasikan dengan sistem komunikasi, memungkinkan diagnosa jarak jauh (remote diagnostic), serta dapat diambil data setting dan operasionalnya baik lokal maupun remote.

Gambar 22. Relay mikroprosesor/relay numerik

6.

Proteksi Transformator

Transformator adalah peralatan listrik yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya secara induksi elektromagnet. Peralatan proteksi trafo tenaga terdiri dari Relai Proteksi, Trafo Arus (CT), Trafo Tegangan (PT/CVT), PMT, Catu daya AC/DC yang terintegrasi dalam suatu rangkaian, sehingga satu sama lainnya saling keterkaitan. Fungsi peralatan proteksi adalah untuk mengidentifikasi gangguan dan memisahkan bagian jaringan yang terganggu dari bagian lain yang masih sehat serta sekaligus mengamankan bagian yang masih sehat dari kerusakan atau kerugian yang lebih besar


28

Gambar 23. Peralatan sistem proteksi trafo tenaga 150/20 kV

Fungsi proteksi trafo tenaga terhadap gangguan adalah untuk memperoleh efektifitas dan efisien dalam menentukan sistem proteksi trafo tenaga, maka setiap peralatan proteksi yang dipasang harus disesuaikan dengan kebutuhan dan prediksi gangguan yang akan terjadi yang mengancam ketahanan trafo itu sendiri. Jenis relai proteksi yang dibutuhkan seperti tabel-4 Table 4. Kebutuhan fungsi relai proteksi terhadap berbagai gangguan

Pola proteksi Trafo Daya menurut SPLN 52-1 tahun 1983, seperti pada tabel 17. Proteksi transformer dikelompokan berdasarkan kapasitasnya terdiri dari 3 (tiga) kelompok yaitu : 

Sampai dengan 10 MVA


29



Antara 10 MVA & 30 MVA



30 MVA ke atas

Table 5. Klasifikasi proteksi trafo berdasarkan kapasitas trafo

No

Jenis Proteksi

Kapasitas (MVA) < 10

Antara 10 s.d 30

1

Relai Suhu





2

Relai Bucholz





3

Relai Jansen





4

Relai Tekanan Lebih





5

Relai Differential

-



6

Relai Tangki Tanah

-



7

Relai

-

-

Hubung

Tanah

> 30

-

Terbatas (REF) 8

Relai Beban Lebih (OLR)

-



9

Relai Arus Lebih (OCR)





10

Relai





Hubung

Tanah

(GFR) 11

6.1

Pelebur (Fuse)

-

-

Relai Mekanik Pada Transformator

Berikut ini penjelasan tentang fungsi dari jenis-jenis relai mekanik pada transformator sebagai berikut: A.

Relay Bucholz

Relay Buchholz seperti gambar 234 berfungsi untuk mengamankan trafo dari gangguan internal trafo yang menimbulkan gas dimana gas tersebut timbul akibat adanya : Simple Inspiring Performing Phenomenal

30

a. hubung singkat antar lilitan dalam fasa. b. Hubung singkat antar fasa c. Hubung singkat antar fasa ke tanah d. Busur api antara laminasi e. Busur api listrik karena kontak yang kurang baik

Gambar 24. Relay buchholz

Cara kerja relay bucholz adalah gas yang timbul di dalam trafo akan mengalir melalui pipa dan tekanan gas ini akan mengerjakan relay dalam 2 tahap, yaitu : Mengerjakan alarm (bucholz 1 st) pada kontak bagian atas (1). Mengerjakan perintah trip ke PMT pada kontak bagian bawah (2). Analisa gas yang timbul pada relay bucholz adalah sebagai berikut : H2 dan C2H2 menunjukkan adanya busur api pada minyak antara bagian-bagian konstruksi H2, C2H2 dan CH4 menunjukkan adanya busur api sehingga isolasi phenol terurai, misalnya terjadi gangguan pada sadapan. Simple Inspiring Performing Phenomenal

31

H2, C2H4 dan C2H2 menunjukkan adanya pemanasan pada sambungan inti. H2, C2H, CO2 dan C3H4 menunjukkan adanya pemanasan setempat pada lilitan inti. Tekanan minyak maupun gelembung gas ini akan dideteksi oleh rele bucholz sebagai indikasi telah terjadinya gangguan internal, berikut dijelaskan mengenai Mekanisme Kerja Rele Bucholz

Rele bucholz mengindikasikan Alarm saat gas yang terbentuk terjebak di rongga rele bucholz

dengan

mengaktifkan

satu

pelampung

Rele bucholz mengindikasikan Trip saat gas yang terbentuk terjebak di rongga rele bucholz

dengan

mengaktifkan

kedua

pelampung

Rele bucholz mengindikasikan Trip saat muncul tekanan minyak yang tinggi ke arah konservator

Gambar 25. Mekanisme Kerja Rele Bucholz

B.

Relay Jansen

Relay jansen seperti diperlihatkan gambar 26 adalah relay yang digunakan untuk mengamankan trafo dari gangguan di dalam tap changer yang menimbulkan gas. Relay ini dipasang pada pipa yang menuju konservator.


32

Gambar 26. Relay jansen

Cara kerja relay jansen pada prinsipnya sama dengan relay bucholz akan tetapi hanya punya satu kontak tripping. C.

Relay Sudden Pressure

Relay sudden pressure digunakan untuk melindungi trafo dari gangguan tekanan berlebih yang disebabkan oleh gangguan di dalam trafo.

Gambar 27. Relay Sudden pressure

Terdapat 2 jenis relay sudden pressure : a. Type Membran Berupa plat tipis yang di desain sedemikian rupa yang akan pecah apabila menerima tekanan melebihi desainnya. Membrane ini hanya sekali pakai sehingga jika pecah harus diganti yang baru. Simple Inspiring Performing Phenomenal

33

b. Type Valve Berupa suatu katup yang ditekan oleh sebuah pegas yang di desain sedemikian rupa sehingga apabila terjadi tekanan di dalam trafo melebihi tekanan pegas maka akan membuka dan membuang tekanan keluar bersama sama sebagian minyak. Apabila tekanan di dalam trafo sudah turun atau lebih kecil dari tekanan pegas maka valve akan menutup kembali. D.

Relay Temperatur

Temperatur pada trafo yang sedang beroperasi akan dipengaruhi oleh kualitas tegangan jaringan, rugi-rugi pada trafo itu sendiri dan temperatur lingkungan. Temperatur operasi yang tinggi akan mengakibatkan rusaknya isolasi kertas pada trafo.

Untuk mengetahui temperatur operasi dan indikasi ketidaknormalan suhu operasi pada trafo digunakan rele thermal. Rele thermal ini terdiri dari sensor temperatur berupa thermocouple, pipa kapiler dan meter penunjukan. Relay temperature berfungsi untuk melindungi trafo dari temperatur yang berlebih. Apabila temperatur trafo melebihi batas yang ditentukan maka relay suhu akan bekerja. Besar kenaikan suhu adalah sebanding dengan faktor pembebanan dan suhu udara luar trafo.

Gambar 28. Relay temperatur transformator

Relay temperatur dibedakan menjadi dua jenis, yaitu relay temperatur winding (belitan) dan relay suhu Oil (Minyak trafo). Kedua jenis relay tersebut bekerja dalam 2 tahap, yaitu :


34

Tahap 1 : mengerjakan alarm Tahap 2 : memerintahkan trip ke PMT

6.2

Relay Elektrik Pada Transformator

Proteksi trafo tenaga juga di lengkapi dengan sistem proteksi elektrik yang terdiri dari proteksi utama dan proteksi cadangan. Secara umum digambarkan sistem proteksi elektrik pada trafo tenaga pada gambar 29.

Gambar 29. Sistem proteksi trafo tenaga 150/20 kV

Berikut ini penjelasan tentang fungsi dari jenis-jenis relai elektrik pada transformator sebagai berikut: A. Relay Differensial (87 T) Relai differensial arus berdasarkan Hukum Kirchof, dimana arus yang masuk pada suatu titik, sama dengan arus yang keluar dari t itik tersebut Relai diferensial arus membandingkan arus yang melalui daerah pengamanan


35

Gambar 30. Relay differensial transformator saat gangguan Internal

Fungsi relai diferensial pada trafo tenaga adalah

Mengamankan transformator dari

gangguan hubung singkat yang terjadi di dalam transformator, antara lain hubung singkat antara kumparan dengan kumparan atau antara kumparan dengan tangki.Relai ini harus bekerja kalau terjadi gangguan di daerah pengamanan seperti diperlihatkan pada gambar 30 diatas dapat dilihat bahwa dalam kondisi gangguan di dalam daerah pengamanan maka terjadi perbedaan arus antara sisi primer (I1) dan sisi sekunder (I2) dan berlawanan. Perbedaan arus tersebut menyebabkan relay differensial dialiri arus dan relay bekerja. Relay differensial tidak boleh bekerja dalam keadaan normal atau gangguan di luar daerah pengamanan seperti diperlihatkan pada gambar 241 di bawah dapat dilihat bahwa dalam kondisi normal atau gangguan di luar daerah pengaman arah arus I1 dan I2 adalah berlawanan dan mempunyai besar yang sama maka relay differensial tidak dialiri arus dan relay tidak bekerja.

Gambar 31. Relay differensial transformator saat gangguan eksternal

Relai

ini

merupakan

unit

pengamanan

dan

mempunyai

selektifitas

mutlak.

Karakteristikrelay diffrensial diperlihatkan pada gambar 242 dibawah ini. Simple Inspiring Performing Phenomenal

36

Gambar 32. Karakteristik kerja relai differensial

B. Restricted Earth Fault (REF) Prinsip kerja relai REF sama dengan dengan relai differensial yaitu membandingkan besarnya arus sekunder kedua trafo arus yang digunakan, akan tetapi batasan daerah kerjanya hanya antara

CT fasa dengan CT titik netralnya.

REF ditujukan unuk

memproteksi gangguan 1-fasa ketanah Pada waktu tidak terjadi gangguan/keadaan normal atau gangguan di luar

daerah

pengaman, maka ke dua arus sekunder tersebut di atas besarnya sama, sehingga tidak ada arus yang mengalir pada relai, akibatnya relai tidak bekerja. Pada waktu terjadi gangguan di daerah pengamanannya, maka kedua arus sekunder trafo arus besarnya tidak sama oleh karena itu, akan ada arus yang mengalir pada relai, selanjutnya relai bekerja. Fungsi dari REF adalah untuk mengamankan transformator bila ada gangguan satu satu fasa ke tanah di dekat titik netral transformator yang tidak dirasakan oleh rele differensial

Gambar 33. Rangkaian arus relai REF saat terjadi gangguan eksternal

C. Relay Arus lebih


37

Relay arus lebih berfungsi untuk melindungi trafo dari gangguan hubung singkat antar fasa di dalam maupun di luar daerah pengaman trafo

Gambar 34. Relay arus lebih transformator

Prinsip kerja relai arus lebih adalah berdasarkan pengukuran arus, yaitu relai akan bekerja apabila merasakan arus diatas nilai settingnya. OCR dirancang sebagai pengaman cadangan Trafo jika terjadi gangguan hubung singkat baik dalam trafo (internal fault) maupun gangguan ekternal (external fault). Oleh karena itu, setting arus OCR harus lebih besar dari kemampuan arus nominal trafo yang diamankan (110 – 120% dari nominal), sehingga tidak bekerja pada saat trafo dibebani nominal, akan tetapi harus dipastikan bahwa setting arus relai masih tetap bekerja pada arus hubung singkat fasa-fasa minimum. Karateristik waktu kerja terdiri dari : - Definite - Normal/Standar inverse - Very inverse - Long time inverse


38

Gambar 35. Karakteristik Inverse relai arus lebih

Gambar 36. Karakteristik Definite dan invers relai arus lebih

Relai arus lebih digunakan untuk mendeteksi gangguan fasa – fasa, mempunyai karakteristik inverse (waktu kerja relai akan semakin cepat apabila arus gangguan yang dirasakannya semakin besar) atau definite (waktu kerja tetap untuk setiap besaran gangguan). Selain itu pada relai arus lebih tersedia fungsi high set yang bekerja seketika (moment /instantaneous) seperti diperlihatkan pada gambar 37 tentang karakteristik instant .


39

Gambar 37. Karakteristik instant relay arus lebih

Untuk karakteristik inverse mengacu kepada standar IEC atau ANSI/IEEE. Relai ini digunakan sebagai proteksi cadangan karena tidak dapat menentukan titik gangguan secara tepat, dan juga ditujukan untuk keamanan peralatan apabila proteksi utama gagal kerja. D.

Ground Fault Relay (50N/51N)

Prinsip kerja GFR sama dengan OCR yaitu berdasarkan pengukuran arus, dimana relai akan bekerja apabila merasakan arus diatas nilai settingnya. GFR dirancang sebagai pengaman cadangan Trafo jika terjadi gangguan hubung singkat fasa terhadap tanah, baik dalam trafo (internal fault) maupun gangguan ekternal (external fault). Setting arus GFR lebih kecil daripada OCR, karena nilai arus hubungsingkatnya pun lebih kecil dari pada arus hubung singkat fasa-fasa. Karateristik waktu kerja terdiri dari : - Normal/Standar inverse - Very inverse - Long time inverse


40

Gambar 38. Karakteristik Inverse Relai GFR

Relai ini digunakan untuk mendeteksi gangguan fasa – tanah, sehingga karakteristik waktu yang dipilihpun cenderung lebih lambat daripada waktu OCR. Pada GFR setting highset diblok, kecuali untuk tahanan 500 ohm di sisi sekunder trafo.

7.

Proteksi Motort Listrik

Mayoritas beban pemakaian sendiri pada pembangkit listrik (terutama PLTU) adalah motor listrik. Motor listrik digunakan sebagai penggerak pompa, fan, valve dan lain sebagainya. Oleh karena itu motor listrik harus dilindungi dari ancamangangguan yang mungkin terjadi pada motor tersebut.

Gambar 39. Wiring sederhana relay arus lebih pada motor listrik


41

7.1

Relay arus lebih

Relay arus lebih berfungsi untuk melindungi motor dari gangguan hubung singkat antar fasa. Gangguan hubung singkat dapat menyebabkan kerusakan pada belitan motor. Relay arus lebih bersifat instant, jadi jika ada gangguan harus segera mengisolasi motor yang dilindungi tersebut.

Gambar 40. Karakteristik instant relay ar us lebih

7.2

Relay overload

Overload pada motor listrik disebabkan oleh pembebanan berlebih pada motor sehingga putaran motor semakin berat. Semakin berat beban motor maka konsumsi arus listrik motor semakin besar, sehingga jika dibiarkan dalam waktu yang lama maka arus overload menyebabkan pemanasan pada belitan yang dapat merusak belitan tersebut. Relay overload bersifat invers. Adapun grafik invers adalah sebagai berikut :

Gambar 41. Karakteristik invers relay ar us lebih

Dari gambar 42 di atas dapat dilihat bahwa semakin bes ar arus yang mengalir pada motor maka waktu yang dibutuhkan untuk mentripkan motor semakin cepat.


42

7.3

Relay unbalance

Unbalance pada motor terjadi apabila ada ketidakseimbangan arus pada fasa sumber. Fenomena ini akan menyebabkan timbulnya arus urutan negative (negative sequence) yang dapat menyebabkan pemanasan pada motor. 7.4

Relay hubung singkat ke tanah

Relay hubung singkat ke tanah berfungsi untuk mengamankan motor dari gangguan arus hubung singkat antara fasa dengan tanah. 7.5

Relay longstart

Relay long start current adalah relay yang digunakan untuk mengamankan motor dari gangguan arus start yang lama. Seperti kita ketahui ketika motor listrik pertama kali dhidupkan maka akan mengkonsumsi arus yang lebih besar dari arus nominal. Arus start tersebut bias mencapai 6 kali dari arus nominalnya. Pada kondisi normal, arus start tersebut hanya berlangsung sesaat saja dan arus kembali ke arus nominal setelah motor berputar pada putaran nominal. Relay long start berfungsi mengamankan motor ketika arus start tersebut berlangsung lebih lama dari kondisi normal agar tidak terjadi pemanasan pada belitan motor. Relay longstart bersifat definite time (karakteristik tunda waktu).

Gambar 42. Karakteristik definite time relay arus lebih

7.6

Relay temperatur

Relay temperatur pada motor digunakan untuk mengamankan motor listrik dari gangguan temperature yang berlebih. Temperature berlebih bias disebabkan oleh gangguan mekanik maupun gangguan elektrik. Gangguan mekanik contohnya adalah kegagalan sstem pendingin dan lain sebagainya. gangguan elektrik contohnya adalah overload, longstart dan lain sebagainya Simple Inspiring Performing Phenomenal

43

8.

Proteksi Generator

Generator adalah peralatan utama pembangkit yang berfungsi untuk mengubah energy gerak menjadi energy listrik. Dalam operasinya generator harus dilindungi dari berbagai macam gangguan yang mungkin terjadi pada operasi generator. Peralatan yang digunakan untuk melindungi generator yang secara umum diperlihatkan pada gambar 43 sistem proteksi generator multifungsi, adapun setiap fungsi akan dibahas sebagai berikut :

Gambar 43. Sistem proteksi generator dengan multi fungsi


44

8.1

Relay arus lebih (overcurrent)

Relay ini berfungsi mengamankan generator dari gangguan beban lebih atau gangguan hubung singkat.

Gambar 44. Skema relay arus lebih generator

8.2

Relay tegangan kurang (Under Voltage)

Relay ini berfungsi untuk mengamankan generator dari tegangan kurang (undervoltage). Under voltage pada generator biasanya disebabkan oleh : Generator mengalami beban lebih. AVR generator mengalami kerusakan. Gangguan hubung singkat di sistem.

Gambar 45. Skema relay tegangan kurang generator

8.3

Relay Tegangan Lebih (Over Voltage)

Relay ini berfungsi untuk mengamankan tegangan berlebih. Tegangan berlebih dapat disebabkan oleh lebasnya beban. Dengan lepasnya beban maka akan menyebabkan generator mengalami kenaikan tegangan dan frekuensi.


45

Gambar 46. Skema relay tegangan lebih generator

8.4

Relay hubung singkat ke tanah

Relay ini berfungsi untuk mengamankan hubung singkat fasa dengan tanah. Apabila terjadi hubung singkat fasa dengan tanah maka dapat menyebabkan kerusakan pada belitan stator.

Gambar 47. Skema relay hubung singkat ke tanah pada generator

8.5

Relay reverse Power

Reverse power adalah fenomena dimana generator berubah menjadi motor. Jadi, generator tidak diputar oleh prime mover tapi diputar oleh daya dari system, sehingga nilai daya aktif generator tersebut adalah negative.

Gambar 48. Skema relay reverse power generator


46

8.6

Relay Loss Off Excitation

Relay Loss Of Excitation berfungsi untuk mengamankan generator dari gangguan kehilangan eksitasi. Gangguan ini dapat menyebabkan daya reaktif balik dari system ke generator dan juga menghasilkan panas yang berlebih pada ujung belitan stator generator.

Gambar 49. Skema relay loss of excitation generator

8.7

Relay Temperatur

Over temperature pada generator antara lain disebabkan oleh pembebanan yang melebihi kapasitas generator dan kerusakan pada system pendingin. Akibat dari gangguan ini adalah dapat menyebabkan kerusakan pada isolasi belitan generator.

Gambar 50. Skema relay temperatur generator

8.8

Relay Frekuensi

Overspeed pada generator dapat disebabkan oleh gangguan pada system sehingga beban lepas kemudian governor tidak dapat mengembalikan ke putaran normal. Akibat


47

dari overspeed adalah dapat menyebabkan vibrasi dan dapat menyebabkan kerusakan pada bearing dan shaft.

Gambar 51. Skema relay frekuensi generator

8.9

Relay differensial

Relay differensial generator mempunyai fungsi yang sama dengan relay differensial pada trafo, yaitu untuk melindungi dari gangguan yang berasal dari dalam daerah pengamanan generator.

Gambar 52. Skema relay differensial generator

8.10

Relay beban lebih (Overload)

Beban berlebih pada generator yang bertahan lama dapat menyebabkan arus pada stator yang berlebih, sehingga akan menimbulkan panas yang berlebih pada belitan stator generator.


48

Mata Pelajaran 2

Recommend Documents