BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dasar – Dasar Sistem Proteksi
Secara umum rele proteksi harus bekerja sesuai dengan yang diharapkan dengan waktu yang cepat sehingga tidak akan mengakibatkan kerusakan, ataupun kalau kalau sesu sesuat atu u peral peralat atan an terja terjadi di keru kerusak sakan an secar secaraa dini dini telah telah dike diketah tahui ui,, atau atau walaupun terjadi gangguan tidak menimbulkan pemadaman bagi konsumen. Hal ini ini dapa dapatt dija dijaba bark rkan an seba sebaga gaii fung fungsi si dan dan persy persyara aratan tan rele rele peng pengam aman an sepe sepert rtii penjelasan berikut. Rele proteksi adalah susunan peralatan yang direncanakan untuk dapat merasakan adanya ketidak normalan pada peralatan atau bagian dari sistem tenaga listrik dan segera secara otomatis memberi perintah untuk membuka pemutus tenaga untuk memisahkan peralatan atau bagian dari sitem yang terganggu dan member memberii isyarat isyarat berupa berupa lampu lampu dan bel. bel. Rele Rele protek proteksi si dapat dapat merasak merasakan an atau atau melihat adanya ganguan pada peralatan yang diamankan dengan mengukur atau membanding membandingkan kan besaran-besara besaran-besaran n yang diterimanya, diterimanya, misalnya arus, tegangan, tegangan, daya, sadut rase, frekuensi, impedansi dan sebagainya, dengan besaran yang telah ditent ditentuka ukan, n, kemudi kemudian an mengam mengambil bil keputu keputusan san untuk untuk seketi seketika ka ataupu ataupun n dengan dengan perlambatan waktu membuka pemutus tenaga. Pemutus tenaga umumnya dipasang pada generator, transformator daya, saluran transmisi, saluran distribusi dan sebagainya supaya masing-masing bagian sistem dapat dipisahkan sedemikian rupa segingga sistem lainnya tetap dapat beroperasi secara normal. Tugas ugas rele rele prot protek eksi si juga juga berf berfun ungs gsii menu menunj njuk ukan an loka lokasi si dan dan macam macam gangguannya. engan data tersebut memudahkan anlisa dari gangguannya. alam beberapa hal rele hnya memberi tanda adanya gangguan atau kerusakan, jika dipa dipand ndan ang g gang gangga gan n atau atau keru kerusak sakan an terse tersebu butt tida tidak k seger segeraa memb membah ahay ayak akan an.. ari uraian di atas maka rele proteksi pada sistem tenaga listrik berfungsi untuk !
a" #erasak #erasakan, an, menguku mengukurr dan menentu menentukan kan bagian bagian sistem yang tergang terganggu gu serta memisah memisahkan kan secepatn secepatnya ya sehingg sehinggaa sistem sistem lain lain yang yang tidak tidak tergan terganggu ggu dapat dapat beroperasi secara normal. b" #engurangi kerusakn yang lebih para dari peralatan yang terganggu. terganggu. c" #engurangi #engurangi pengaru pengaruh h gangguan gangguan terhadap terhadap bagian bagian sistem sistem yang lain lain yang yang tidak terganggu di dalam sistem tersebut serta mencegah meluasnya gangguan. d" #emper #emperkec kecil il bahay bahayaa bagi bagi manusia manusia.. $ntuk melaksanakan fungsi di atas maka rele pengaman harus memenuhi persyaratan sebagai berikut ! a" b" c" d" e"
apa apatt diand diandal alkan kan %rel %relia iabl ble" e" Selektif &aktu aktu kerja kerja rele rele cep cepat at Peka Peka %sen %sensi siti tif" f" 'kon 'konom omis is dan dan sed sederh erhan anaa $ntuk $ntuk mendap mendapatka atkan n penyet penyetela elan n yang yang memenu memenuhi hi semua semua kriteri kriteriaa atas atas
adakal adakalany anyaa sulit sulit dicapa dicapai, i, yaitu yaitu terutama terutama antara antara selekti selektiff dan cepat, cepat, sehing sehingga ga adakalanya harus diadakan kompromi. (ita sadari pula bahwa sistem proteksi tidak dapat sempurna walaupun sudah diusahakan pemilihan jenis rele yang baik dan penyet penyetelan elan yang yang baik, baik, tetapi tetapi adakal adakalany anyaa masih masih gagal gagal bekerj bekerja. a. Hal yang yang menimbulkan kegagalan pengaman dapat dikelompokan sebagai berikut ! a" (ega (egaga galan lan rele rele itu itu send sendiri iri.. b" (egagalan supali arus dan)atau tegangan ke rele tegangannya rangkaian suplai ke rele dari trafo tersebut terbuka atau terhubung singkat. c" (egaga (egagalan lan sistem sistem suplai suplai arus searah untuk untuk triping triping pemutus pemutus tenaga. tenaga. Hal ini dapat disebabkan baterai lemah karena kurang perawatan, terbukanya atau terhubung singkat rangkaian arus searah. d" (ega (egaga galan lan pada pada pumu pumutu tuss tena tenaga ga.. (ega (egaga galan lan ini ini dapa dapatt diseb disebab abka kan n karen karenaa kumparan trip tidak menerima suplai, kurasan mekanis ataupun kegagalan pemutus arus karena besarnya arus hubung singkat melampaui kemampuan dari pemutus tenagannya.
(arena (arena adanya adanya kemung kemungkin kinan an kegaga kegagalan lan pada pada sistem sistem pengam pengaman an maka maka harus harus dapat dapat di atasi atasi yaitu yaitu dengan dengan pengun pengunaan aan pengam pengaman an cadang cadangan an %*ack %*ack up Protection". engan engan demiki demikian an pengam pengaman an menuru menurutt fungsi fungsinya nya dapat dapat dikelom dikelompok pokan an menjadi ! a" Peng Pengam aman an utam utamaa yang yang pada umumn umumnya ya selek selekti tiff dan dan cepa cepat, t, dan dan mala malah h jeni jeniss tertentu mempunyai sifat selektif mutlak misalnya rele diferensial. b" Pengaman cadangan, umumnya mempunyai perlambatan waktu hal ini untuk memberikan kesempatan kepada pengaman utama bekerja lebih dahulu, dan jika pengaman utama gagal, baru pengaman cadangan bekerja dan rele ini tidak seselektif pengaman utama. Pada pengaman cadangan dapat dikelompokan menjadi dua macam yaitu ! a" Peng Pengam aman an cada cadang ngan an setem setempat pat,, yang yang berf berfun ungs gsii meng mengin info form rmasi asika kan n adan adanya ya gangguan tersebut kepada seluruh pemutus tenaga %P#T" yang terkait dengan kegagalan sistem proteksi sehingga tenaganya tidak membuka. b" Pengaman cadangan remut %remote". alam alam hal hal ini ini bila bila terda terdapa patt suat suatu u kega kegagal galan an suatu suatu peng pengam aman an maka maka pengaman di sisi hulunya harus dapat mendeteksi dan kemudian bekerja dengan suatu perlambatan waktu. isamping hal diatas pada sistem pengamanan kita kenal apa yang disebut daerah pengamanan pengamanan %protection %protection +one", +one", dalam hal ini semua komponen komponen peralatan dalam sistem tenaga listrik harus termasuk di dalam daerah pengamanan, sehingga tidak ada daerah yang mati. alam menentukan kaidah penyetelan rele, kesemua hal hal di atas atas menj menjad adii suat suatu u perti pertimb mban angan gan.. #eng #engin ingat gat pada pada siste sistem m distr distrib ibus usii pengamananya hanyalah rele arus lebih maka setiap rele berfungsi sebagai pengaman utama daerahnya dan sbagai pengaman cadangan di seksi berikutnya. Sehingga jangkauan rele ini harus dapat mencapai satu seksi berikutnya dalam keadaan gangguan yang minimum.
2.2 Transformator
Transformator atau lebih dikenal dengan nama transformer atau trafo sejatinya sejatinya adalah suatu peralatan listrik yang mengubah mengubah daya listrik / pada satu le0e le0ell tegan teganga gan n yang yang satu satu ke le0el le0el tegan teganga gan n berd berdasa asark rkan an pron pronsip sip indu induks ksii elektromagnet elektromagnetik ik tanpa merubah merubah frekuensiny frekuensinya. a. Transform Transformator ator biasa digunakan digunakan untuk mentransformasikan tegangan %menaikan atau menurunkan tegangan /". Selain itu, transformator juga dapat digunakan untuk sampling tegangan, sampling arus, dan juga mentransformasi impedansi. Transformator terdiri dari dua atau lebih kumparan yang membungk membungkus us inti besi feromagnetik feromagnetik.. (umparan-ku (umparan-kumparan mparan tersebut biasanya satu sama lain tidak dihubungkan secara langsung. (umparan yang yang satu satu dihu dihubu bung ngka kan n deng dengan an sumb sumber er list listrik rik / %kum %kumpa paran ran prim primer er"" dan dan kumpara kumparan n yang yang lain mensup mensuplai lai listrik listrik ke beban beban %kumpa %kumparan ran sekunde sekunder". r". *ila *ila terdapat lebih dari dua kumparan maka kumparan tersebut akan disebut sebagai kumparan tersier, kuarter, dst. Transfo ransformat rmator or bekerja bekerja berdasa berdasarka rkan n prinsi prinsip p elektro elektromag magnet netik. ik. (etika (etika kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus arus listrik listrik pada pada kumpar kumparan an primer primer menimb menimbulk ulkan an peruba perubahan han medan medan magnet. magnet. #edan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi. 1nti besi berfungsi untuk untuk mempermudah mempermudah jalan fluksi fluksi yang ditimbulkan ditimbulkan oleh arus lisrik yang melalui kumparan, kumparan, sehingga fluks magnet magnet yang ditimbulkan ditimbulkan akan mengalir ke kumparan kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. 'fek 'fek ini dinama dinamakan kan indukt induktansi ansi timbaltimbal-bal balik ik %mutual %mutual induct inductanc ance". e". *ila *ila pada pada rangka rangkaian ian sekund sekunder er ditutu ditutup p %rangka %rangkaian ian beban" beban" maka maka akan akan mengal mengalir ir arus arus pada pada kumpara kumparan n sekund sekunder er.. 2ika 2ika efisien efisiensi si sempur sempurna na %3445" %3445",, semua semua daya daya pada pada lilitan lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder. sekunder.
2.3 Rele Arus e!i"
Rele Rele arus arus lebih lebih adalah adalah suatu suatu rele rele yang yang bekerj bekerjany anyaa didasar didasarkan kan adanya adanya kenailkan arus yang melebihi suatu nilai pengaman tertentu dan dalam jangka
waktu tertentu, sehingga rele ini dapat dipakai sebagai pola pengamanan arus lebih. Pada Pada protek proteksi si transfo transformat rmator or daya, daya, relai relai arus arus lebih lebih diguna digunakan kan sebagai sebagai tambahan bagi relai differensial untuk memberikan tanggapan terhadap gangguan luar. Relai arus lebih yang digunakan adalah relai arus lebih tanpa perlambatan waktu, waktu, relai relai arus arus lebih lebih dengan dengan karakte karakterist ristik ik waktu waktu yang yang berban berbandin ding g terbalik terbalik dengan besar arus dan relai arus lebih dengan komponen arah. Relai arus lebih terdap terdapat at bebera beberapa pa karakt karakteris eristik tik waktu waktu yang yang dikelom dikelompok pokan an menjad menjadii tiga tiga jenis jenis yaitu ! Relai arus lebih seketika %instantaneous". Relai ini memberikan perintah trip pada pemutus tenaga %P#T" pada saat terjadi gangguan hubung singkat dan besar arus gangguannya mencapai arus settingnya %1s" dan jangka waktu kerja relai mulai pick up sampai relai bekerja sangat singkat tanpa tunda waktu. Relai arus lebih waktu tertentu %definite time". Relai ini akan memberikan perintah trip pada P#T pada saat terjadi terja di gangguan hubung singkat dan besar arus gangguannya mencapai setting %1s" dan jangka waktu kerja relai mulai pick up sampai relai kerja diperpanjang dengan waktu tertentu tidak tergantung besarnya arus yang mengerjakan relai. Relai arus lebih terbalik %in0erse". Relai ini akan memberikan perintah trip pada P#T pada saat terjadi gangguan bila arus gangguan mencapai nilai settingnya %1s" dan jangka waktu kerja relai mulai pick up sampai kerja relai diperpanjang berbanding terbalik dengan besarnya arus gangguan. gangguan. Pada relai ini sumbu tegak merupakan waktu dalam detik dan sumbu datar adalah berapa kali besarnya arus gangguan yang melewati relai terhadap arus penyetelannya. Penyetelan waktu ditunjukan dengan kur0a yang sering digunakan dan disebut dengan Td %time dial" atau T#S %time multiple setting" yang dirumuskan sebagai berikut %PT. %PT. P67,8449c"3!
1 PT. PLN (Persero) P3B Jawa Bali, Modul Pelathan Relai OCR (Jakarta : Badan Penerbit PLN, 2005)
t =TMS ( Td ) ×
k
( ) I
Is
a
+c −1
............................................................................%8.3"
2.3.1 Rela# $aktu Seketika %Instantaneous Rela#&
Relay Relay yang yang beke bekerja rja seketi seketika ka %tan %tanpa pa wakt waktu u tund tunda" a" keti ketika ka arus arus yang yang mengalir melebihi nilai settingnya, relay akan bekerja dalam waktu beberapa mili detik %34-84 ms". apat kita lihat pada gambar dibawah ini.
:ambar 8.3 (arakteristik (arakteris tik Relay &aktu Seketika Relay ini jarang berdiri sendiri tetapi umumnya dikombinasikan dengan relay arus lebih dengan karakteristik yang lain. 2.3.2 Rela# Arus e!i" $aktu Tertentu %Definite Time Rela#&
Relay ini akan memberikan perintah pada P#T pada saat terjadi gangguan melampaui settingnya %1s", dan jangka waktu kerja relay mulai pick up sampai kerja relay diperpanjang dengan waktu tertentu tidak tergantung besarnya arus yang mengerjakan relay, lihat gambar dibawah ini.
:ambar 8.8 (arakteristik Relay Rel ay rus 6ebih &aktu Tertentu Tertentu 2.3.3 Rela# Arus e!i" $aktu Ter!alik %In'erse Rela#&
Relay ini akan bekerja dengan waktu tunda yang tergantung dari besarnya arus secara terbalik %in0erse time", makin besar arus makin kecil waktu tundanya. (arakteristik ini bermacam-macam dan setiap pabrik dapat membuat karakteristik yang berbeda-beda, karakteristik waktunya dibedakan dalam tiga kelompok ! a" Stan Standa darr in0 in0er erse se.. b" ;ery in0erse. c" '
:ambar 8.= (arakteristik Relay Rela y rus 6ebih &aktu T Terbalik. erbalik. 2.( Jenis Pen)aman Pen)aman Pa*a Rela# Arus e!i"
Pada relay arus lebih memiliki 8 jenis pengaman yang berbeda antara lain ! a" Pengam Pengaman an hubung hubung singkat singkat fasa. Relay Relay mendetek mendeteksi si arus fasa. >leh karena karena itu, disebut pula rele fasa. (arena pada relay tersebut dialiri oleh arus fasa, maka settingnya %1s" harus lebih besar dari arus beban maksimum.
b" Pengaman hubung tanah. rus gangguan satu fasa tanah ada kemungkinan lebih kecil dari arus beban, ini disebabkan karena salah dari hal berikut ! :angguan tanah ini melalaui tahanan gangguan yang masih cukup tinggi. Pentan Pentanaha ahan n netral netral sistemn sistemnya ya melalui melalui impeda impedansi nsi)tah )tahana anan n yang yang tinggi tinggi,, atau atau bahkan tidak ditanahkan. alam hal demikian, relay pengaman hubung singkat %relay fasa" tidak dapat mendeteksi gangguan tanah tersebut. Supaya relay sensiti0e terhadap gangguan tersebut dan tidak salah kerja oleh arus beban, maka relay dipasang tidak pada kawat fasa melainkan kawat netral pada sekunder trafo arusnya. engan demikian relay ini dialiri oleh arus netralnya, bedasarkan komponen simetrisnya arus netral adalah jumlah dari arus arus keti ketiga ga fasan fasanya ya.. rus rus urut urutan an nol nol dira dirang ngka kaian ian prime primern rnya ya baru baru dapa dapatt mengalir jika terdapat jalan kembali melalui tanah %melalui kawat netral".
8.? Sambungan Relay :@R dan 8 >/R.
2.+ Per"itun)an Settin) Rele Arus e!i"
Perhitungan setting rele dan parameter apa saja yang perlu dicari %&'//, 3ABA"8 ! a" rus rus 7omin ominal al rus nominal adalah arus kerja dari suatu peralatan listrik.
I n I base =
=
S base
√ 3 V base
....................................................................................%8.8"
engan ! 1n C 1base C rus nominal %" Sbase C aya semu %;" %;" ;base C Tegangan %;" b" Rasio /T Rasio /T ditentukan dari arus nominal peralatan atau dari kabel pada umumnya.
RasioCT Rasio CT
=
primer .................................................................................%8.=" Skunder
c" rus rus kerja kerja rele %Stand %Standar ar >/R >/R 3345 3345"" I setOCR =1.1 × I base
......................................................................................%8.?"
d" rus rus yang yang mengal mengalir ir melal melalui ui rele rele I rele = I base ×
1
Rasio CT
...............................................................................%8.9"
e" &aktu aktu oper operasi asi %Ts" %Ts" Time setting %Ts" adalah waktu yang dibutuhkan oleh suatu pengaman %rele" untuk bekerja.
Transformer Applicaton 2 W!! (Western le"tri"it# !oordina$n% !o&n"il), Relaying Curren Transformer Guide (1'')
T s
=
k
( ) I fault I set
×TMS
a −
1
..............................................................................%8.D"
engan ! T#S %Time #ultiple Setting" C standar waktu setting rele ( C konstanta standar in0erse %4.3?" E C konstanta konstanta satndar in0erse %4.48"
