Petersen Coil Dalam Sistem an

PRINSIP DAN APLIKASI KUMPARAN PETERSEN PADA SISTEM

KUMPARAN PETERSEN UNTUK MANAJEMEN GANGGUAN TANAH PADA SISTEM

1.

Definisi dan Prinsip Kumparan Petersen (Petersen Coil)

Kumparan petersen biasanya digunakan dalam sistem pentanahan 3 phasa untuk membatasi arus busur selama terjadinya gangguan tanah. Kumparan ini pertama dikembangkan oleh W.Petersen pada tahun 1916. Ketika terjadi sebuah gangguan 1 phasa ke tanah pada sistem 3 phasa yang tidak ditanahkan, tegangan dari phasa yang terganggu berkurang berkurang sampai sa mpai tegangan tanah ( 0 V). Gangguan ini menyebabkan 2 phasa sehat tegangannya meningkat menjadi ¥3 tegangan semula. Peningkatan tegangan ini menyebabkan suatu aliran arus Ic melalui kapasitansi phasa ke tanah. Arus Ic yang meningkat 3 kali arus kapasitif normal dan mengalir pada rangkaiannya. Ini menyebabkan pukulan pada lokasi gangguan yang dikenal dengan busur tanah (arching ground ). ). Hal ini juga menyebabkan tegangan berlebih pada sistem. s istem.

Gambar kumparan Petersen pada sistem Sebuah kumparan Petersen terdiri dari reactor inti besi yang dihubungkan pada titik hubungan bintang dari sistem 3 phasa. Pada saat terjadi gangguan, arus kapasitif dinetralkan dengan arus yang melintas pada reactor sama besarnya tetapi dengan beda phasa 180 derajat. IC=3I=3Vp/(1/C) =3Vp C««««««««««««««««(1)

FRISAL ARGHA KUSUMAH

halaman 1


Gambar 1. Vektor arus arus gangguan tanah d an arus induktif Ic adalah resultan aru s yang mengalir dan besarnya 3 kali dari arus phasa ke t anah. Arus yang dibutu hkan untuk m emadamkan busur tanah yaitu arus yang m engalir pada kumparan Petersen (IL). IL besarnya harus sama dengan Ic dengan arah vektor yang berlawanan. IL =Vp/L««««««««««««««««««««««««..(3) Vp/L=3VpC««««««««««««««««««««««.(4) Dari persamaan (1) dan (2) dapat diperoleh, 2

L=1/ (3 C)

Besarnya induktansi dari

kumparan Petersen perlu dicocokk dic ocokkan an dengan nilai kapasitansi

saluran yang bervariasi. 2.

Sistem Yang Diketanahkan Dengan Kumparan Petersen

Kumparan petersen ditala terhadap kapasitansi ke tanah dari sistem, dimana arus gangguan tanah ta nah di kompensasi oleh arus kumparan petersen p etersen yang bersifat induktif sehingga arus gangguan menjadi kecil. Dengan demikian gangguandapat gangguan dapat dengan segera ditekan atau dipadamkan. Pemadaman sendiri s endiri dapat te t erjadi bila gangguan itu sementara s ementara,, dan dapat beroperasi terus tanpa adanya resiko kerusakan pada peralatan sistem. Jadi dengan kumparan petersen sebenarnya sistem itu telah dilindungi terhadap gangguan tanah, meskipun masih belum hilang karena arus gangguan telah menjadi kecil. Tetapi walaupun demikian gangguan itu harus dilenyapkan dan diperbaiki dengan peralatan proteksi yang dapat menunjukan lokasi dari titik gangguan tersebut. Bila pengenal waktu dari kumparan petersen kontinu, gangguan tanah diperbolehkan bertahan terus sampai waktu yang diijinkan untuk mengisolir bagian yang terganggu sebelum gangguan itu berkembang menjadi gangguan dua fasa ke tanah pada lokasi yang berlainan yang disebut cross country fault , seperti pada Gambar.2. Gambar.2.


halaman 2


Gambar 2. Gangguan Ganggua n 2 fasa ke tanah yang disebut cross cr oss country countr y fault pada sistem yang diketanahkan dengan kumparan petersen Gangguan ini timbul disebabkan oleh kerusakan tembus (break down) pada isolator (yang telah t elah buruk keadaannya) karena kar ena adanya kenaikan tegangan tega ngan dari fasa-fasa -fasa yang tidak terganggu menjadi menjadi

3 kali tegangan fasa sebelum gangguan. Karena

kumparan petersen tidak dapat berfungsi terhadap gangguan dua fasa ke tanah, maka diperlukan juga tindakan pencegahan ke arah itu dengan bantuan alat proteksi. Gangguan yang menetap tidak boleh boleh terlalu lama dibiarkan dari waktu yang yan g telah ditetapkan, dan titik gangguan harus segera dilokalisasi dan diperbaiki. Proteksi untuk menunjukan adanya a danya gangguan dan letidaknya gangguan ganggua n tersebut memerlukan rele khusus dan harus sensitif sekali karena arus gangguannya kecil. Komponen watt dari arus residu bisa diharapkan untuk mendiskriminasikan gangguan dan menunjukan lokasi atau letidak dari gangguan. Kumparan petersen yang mempunyai pengenal waktu singkat harus diperlengkapi dengan suatu peralatan untuk menghubung singkat kumparan petersen ke tanah. Dengan pengaturan ini, bila gangguan itu lebih lama dari waktu yang telah ditentukan, maka titik netral sistem dihubungkan ke tanah, baik secara langsung maupun melalui melalu i tahanan yang paralel dengan kumparan ku mparan pe p etersen tersen itu, agar a gar gangguan dapat dideteksi oleh rele yang akan memberikan instruksi padapemutus daya untuk mentripnya seperti pada Gambar 3.


halaman 3


Gambar 3. Kumparan petersen dengan tahanan paralel PC = kumparan petersen R = tahanan paralel 3.

Penunjuk Adanya Gangguan Tanah

Penunju adanya gangguan tanah dapat diketahui dengan bantuan penunjukan terhadap tegangan teganga n ke tanah dari dar i ketiga fasa sistem. s istem. Peralatan-peralatan yang yan g dipergunakan untuk menunjukan adanya gangguan tanah itu terdiri-dari terdiri-dari : 1. Sebuah trafo tegangan netral dengan disertai suatu voltmeter penunjuk / perekam dan kadang-kadang juga dengan suatu alat alarm. Belitan bantu dari kumparan petersen dapat dipakai untuk membantu mengukur tegangan netral. 2. Sebuah trafo arus pada sisi yang diketanahkan dari kumparan petersen dengan disertai suatu ammeter penunjuk/perekam. 3. Tiga buah trafo tegangan t egangan fasa tunggal t unggal yang dihubungkan antara fasa-fasa -fasa ke tanah, ta nah, atau sebuah three phase five lim b transformer , yang memberi tenaga pada tiga buah volt meter yang menunjukan tegangan fasa ke tanah, dan dari belitan open delta dapat digunakan untuk mengoperasikan satu tanda alarm. Bila

suatu gangguan menetap tidak bisa padam sendiri ada dua cara untuk

menghilangkan gangguan tersebut, yaitu : 1. Dengan memasang rele otomatis yang mengakibatkan terjadinya pembukaan pada pemutusan daya yang terdekat dengan titik gangguan.


halaman 4

P

S P DA

2.

AP

KAS K

Membi

PA A

gangguan

gangguan k em emudian Al

4.

bila mana

met ode

S

ma sih belum

untuk

member ikan

singkat

Apa bila

hilang,

ak

i

hu bung

ber tahanan re ndah.

sement ar a mencar i leti

untuk di p perbaik i.

ter jadi gangguan tanah yang

membuat suat u

PADA PA DA S S

tersebut untuk beber apa apa wak tu,

nya mengiso lir nya

b

Suatu

P

maka

p embukaan pada

menetap

pada

ada lah dengan

mela lui suat u res ist or

yang

lewat wak tu yang t elah ditetapkan gangguan itu

ku m par an an petersen itu dihu bung

pada Gambar 3. Sehingga dengan

ter ganggu ganggu

yang

ansmisi sistem tr an

pada kum par an an petersen

set elah

bagian

menghu bung singkat

ti singkat, se per ti

ditun jukan

kum par an an petersen di p peroleh

ar us yang cukup bes ar untuk mengger akan akan rele.

5.

Penunjuk Sal Saluran Yang Terganggu dan Lokasi Lokas i Gangguan

Suatu

met ode

untuk

an mem punya i banyak sa lur an adalah

rel e

ti p pe watt

met er .

an mana menun jukan sa lur an

lihatkan di p per li

ol eh

yang

ter ganggu ganggu bila sistem

Gambar 4, dimana

Kum par an an ar us dar i

rel e

rele

yang di paka pakai

ini di ber i tenaga oleh ar us residu

tr af af o ar us dar i k etiga fa sa dan ku m par an an tegangan da r i belitan se kunder dar i kum par an an petersen. Jika

rel e

ditem patkan pada ga r du du induk yang jauh dar i kum par an an pet ersen,

tegangan di ber i daya dar i kum par an an tegangan dihu bung pada sistem.

kum par an an

ti dik etahui pada jala- jala dar i Se per ti

res idu

suatu sistem

dar i suatu

yang

tr af af o yang

ter isolir atau yang

memaka i

kum par an an petersen, ar us gangguan kapa sitif atau ar us gangguan

mengalir

dar i

dilokalisir

res idu

titik gangguan k e jala- j jala. Dengan demik ian gangguan itu dapat

secar a

pasti dengan

menentukan

ar ah ah ar us gangguannya d engan

rel e

ar ah ah

gangguan tanah. Untuk mak sud ini di pa pasang

rel e

pada u jung-u jung dar i salur anan-salur an an

jala berbentuk mesh k e luar . Di dala m jala- j

rel e

gangguan tanah di pa pasang pada k edua

u jung salur an. an. Pada salur an an yang yang rele

tidak ter ganggu ganggu hanya tersebut,

se peti

ter ganggu ganggu k edua

ja, sebuah rele bek er er

ja, sedang rel e bek er er

ya itu

rele

dimana ar us

pada salur an an meningga lkan

pada Ga mbar 5.a. Pada ca bang dar i salur an an hanya pada

titik

ja, se per titi pada Ga mbar 5. b. penyambungan yang bek er er

FRI

L

R

K

h

5


Gambar 4. Metode untuk menunjukan saluran yang terganggu pada sistem yang diketanahkan dengan kumparan petersen

Gambar 5.(a). Penunjukan gangguan ganggua n tanah pada pa da jala-jala jala-jala berbentuk mesh (b). Penunjukan gangguan tanah pada cabang.

Gambar 6. Hubungan dari rele gangguan tanah pada trafo arus dalam suatu rangkaian penjumlahan


halaman 6

P

S P DA

AP

KAS K

R ele-rele

PA A

P

itu di desain

S

PADA PA DA S S

sebaga i rel e

daya (ear (ear t t l eakage eakage rel rel ay) ay). Kum par an an

tegangan dar i rele dihu bungkan pada titik terbuka dar i kum par an an yang t er hu hu bung delta dar i suatu

tr af af o tegangan. Kum par an an ar us di ber i tenaga oleh ar us

gangguan tanah dengan bantuan af o buah tr af

atau ar us

tr af af o ar us atau dar i suatu hu bungan p en jumlahan tiga

ar us dala m k onduk tor ,

diatur untuk k ondisi dar i

res idu

sistem

ti se per ti

pada Ga mbar 6. R ele gangguan tanah ha r us

dan har us diatur dengan per tolongan p er cobaan

gangguan tanah (ear (ear t t f ault ault t t est est ). Upaya Mel Melokali okalissir Ti ik Gangguan Tanah

6.

Ar us gangguan tanah bisa sangat k ecil diseba bkan pan jangnya salur an an

jala pedesaan (rura pada jala- j (rural l ne netw tw rk ) atau karena adanya

im pedansi pengetanahan dan

karena k eadaan pengetanahan yang sangat jelek. Ar us gangguan k ecil dar i pada penyetelan

mi ni mum

ti se per ti

yang umum digunakan pada

mungk i n bisa rele

lebih

gangguan tanah

dar i jenis induk si. Oleh kare na protek si yang

lebih

itu guna sensitif,

mengetahui

yang dapa t

adanya gangguan d i p per lukan suatu

ja bek er er

pada ar us gangguan tanah,

bentuk

pun mesk i pun

hanya sebesar 5 ± 10 a m pere. Didala m

sistem

kum par an an ini ditala

tr an ansmisi yang

menggunakan

ku m par an an petersen, apa bila

ter dir i dar i k om om pone n ugi-r ug ugi dan beber apa apa harmonis tinggi. Harmonis-harmonis ini dapat dia baikan seba b r ug rel e

pengar uhnya uhnya pada men jadi

na, maka sem pur na,

gangguan tanah

tidak berbahaya lagi,

gangguan yang

menetap.

dapat ber k emb embang R ele ar us member ikan

ar us gangguan ini hanya

se hingga sist em

dapat

bero per asi

ter us pada k eadaan

T etapi k eadaan ini tidak boleh di biar kan kan

men jadi boc or

tidak begitu penting. Ar us gangguan tanah ini ter lalu la ma karena

gangguan dua fa sa k e tanah.

(ear t t l eakage eakage rel rel ay) ay) digunakan pada

adial sistem r ad

untuk

tanda bagi salur an an yang ter ganggu ganggu a tau untuk mele paskannya.

Penggunaan

rel e

tanah ti p pe watt-meter sudah cukup

gangguan tanah. R ele ini akan

member ikan suatu

baik

penun jukan

untuk protek s i

an bagi salur an

yang

ter ganggu. ganggu. R ele tanah ti p pe watt-meter ini diger akan akan oleh tegangan netr al k e tanah dan ar us residu. Sensiti

FRI

L

R

K

itasnya di p pengar uh uhi oleh tahanan k e tanah pada titik gangguan.

h

7

P

S P DA

AP

KAS K

PA A

P

S

PADA PA DA S S

Pengaruh Tahanan Kontak Pada Tit Titik Gangguan Bagi Bagi Operasi Operasi dari dari Rel Rele

7.

Arus

Bocor

Telah dik etahui bahwa ar us gangguan tidak ber u bah banyak bila penalaan dar i kum par an an p et ersen tidak begitu te pat. Ar us bocor di p pengar uh uhi

ol eh

ha mbatan k onduk tor

ter k ke na gangguan ( r ) dan ha mbatan netr al k e tanah (R ). Har ga ga R biasanya lebi h

yang bes ar

di bandingkan dengan r . Oleh kare na

ber u bah-u bah

itu, per u bahan ar us I hanya k ecil, bila r

(u mumnya har ga ga r an r antar a 0 ± 1000 ohm).

ja pada ar us yang tetap. r.I ada Dengan demik ian rele bek er r.I ada lah tegangan k e tanah er dar i k onduk tor yang R.I

ter k ke na gangguan,

+r.I = E ph. Pada Ga mbar 7,

R.I

ada lah

tegangan netr al k e tanah,

maka

ter lilihat vek tor SA terbagi oleh potensial tanah (titik G k G)

dala m perbandingan R : r = SG : AG. AG . R ada lah ha mbatan n etr al k e tanah

sedangkan r

adalah ha mbatan k onduk tor yang t er k ke na gangguan. Kare na r k ecil di bandingkan dengan R, dapat dinyatidakan

sebaga i

pengur angan angan

maka

dengan adanya ku m par an an p etersen

tegangan k e tanah dar i k onduk tor yang

teganggu. Pada sistem yang tidak dk etanahkan, ar us gangguan I FG adalah : I F !

ph

(5.5) (5.5)

1/ 2

¨ 2 1 ¸ ©© r  2 2 ¹¹ [ C º ª

Dan tegangan k e tanah ada lah I F r . Disini r dia baikan seba b pengar uhnya uhnya k ecil. Sebaga i contoh bila ar us gangguan tanah da r i amper , d imana E ph = 14,4 KV dan KV dan

1

[ C

ansmisi sistem tr an

25 KV ada lah I ah I F = 20

hm, dan bila r = 720 ohm, hm, tegangan k e ! 720 ohm,

tanah dar i k onduk tor yang ter ganggu ganggu men jadi : I G r ! Sekar ang ang R

E ph 2

! 10,2 kV

bila sistem

= 7.200 ohm, hm,

aka I maka I

itu di ber i kum par an an petersen yang d itala

r R  r

!

dimana

= 2 amper .

Tegangan k e tanah dar i k onduk tor yang ter ganggu ganggu I F v

na, sem pur na,

ph

2

v

1 R  r

! 10200 v

men jadi

1 7200  720

hanya :

! 1,2878 V

Telah dikatakan diatas bahwa tegangan netr al k e tanah di paka pakai untuk polar isasi dar i rel e ar us FRI

L

R

boc or .

K

Pada

sistem

yang dik etanahkan langsung nilainya sa ma dengan h

tegangan 8


fasa dan hampir sama besarnya dengan tegangan fasa untuk sistem dengan kumparan petersen. Misalnya

dalam contoh tadi, tegangan netral ke tanah menjadi :

SG = SA ± AG = 14.400 -1.310 atau SG = 13.090 Volt Dimana vektor : SA = tegangan fasa AG = tegangan ke tanah dari konduktor yang terhubung ke tanah Jadi pada umumnya diperoleh : IR E ph v

r ¸ ¨ } E ph ©1  ¹ R  r ª R º R

(5.6)

Perbandingan r/ R biasanya kecil sekali. Ini berarti bahwa rele arus bocor pada sistem dengan kumparan petersen akan bekerja pada suatu tegangan yang agak konstan.

Gambar 7. Diagram lingkaran Ligkaran M 1 : pergeseran titik netral bila kumparan petersen ada. Ligkaran M 2 : pergeseran titik netral bila kumparan petersen lepas dan bilaman r berubah-ubah. Pada Gambar 7 lingkaran yang lebih kecil dengan pusat M 1 adalah diagram untuk tegangan netral ke tanah dan tegangan fasa ke tanah bila kumparan petersen digunakan, dimana penyetelan penyetela n penalaannya diubah-ubah oleh L yang berubah-ubah, sementara C , r dan R tetap.


halaman 9


Kedudukan penalaan sempurna terletak pada titik G, oleh karena itu AG : DG = r : R. perpotongan dari dua lingkaran ini di titik P ,

memberikan tegangan bila kumparan

petersen dibuka. Lingkaran yang lebih besar dengan pusat M 2 adalah diagram untuk tegangan-tegangan netral dan fasa ke tanah bila kumparan petersen tidak dipakai. Disini r berubah dan R dan C konstan. Lingkaran M 1 terbagi oleh S G dalam dua bagian, dimana semua titik sebelah kanan S G adalah pada keadaan kompensasi kurang. Pada semua titik lingkaran sebelah kiri dari S G adalah keadaan kompensasi lebih. Keadaan resonansi berada di titik G. Titik P terletidak dibagian kanan dari lingkaran, karena kumparan petersen terbuka pada titik ini. 8.

Rele Arus Bocor dan Prinsip Kerjanya

Dalam jala-jala yang netralnya terisolir arus kapasitif pada waktu gangguan tanah mempunyai harga yang besar, sedangkan pada sistem yang menggunakan kumparan petersen arus itu kecil, dan hanya terdiri-dari komponen rugi-rugi bila di tala sempurna. Jadi untuk mendapatkan rele yang selektif rele tersebut harus bekerja berdasarkan komponen rugi-rugi dari arus residu. Ini berarti rele tersebut harus bekerja pada persamaan E I cos U , dimana

E

adalah tegangan netral ke tanah dan

I cos U

adalah komponen kompo nen rugi-rugi rugi-rugi dari arus residu.

Gambar 8. Jala-jala Jala-jala radial dengan distribusi dari komponen rugi-rugi arus residu. Gangguan pada saluran 1. Operasi dari rele arus bocor dalam sistem dengan kumparan petersen ditunjukan pada Gambar 8. Jala-jala radial yang mempunyai 4 buah saluran. BB adalah rel dan PC adalah kumparan petersen. Tahanan menggambarkan rugi-rugi -rugi sistem yang terbagi secara merata sepanjang jala-jala. Bila gangguan tanah terjadi pada saluran 1, distribusi FRISAL ARGHA KUSUMAH

halaman 10


dari arus rugi-rugi ditunjukan oleh tanda panah. Terlihat bahwa arahnya sama pada semua saluran yang tidak terganggu, yaitu menjauhi rel dan berlawanan dengan arah arus pada saluran salura n 1 yang terkena gangguan ganggua n itu. Dari keadaan ini rele dapat mendeteksi saluran yang terganggu itu. Begitu

juga terhadap operasi rele pada jala-jala yang berbentuk mesh atau

interkoneksi, arus rugi-rugi mempunyai harga yang paling besar pada saluran yang terganggu, dan sangat mudah untuk menentukan bagian yangterganggu, yang terganggu, seperti pada Gambar 9.

Gambar 9. Distribusi komponen rugi-rugi rugi-rugi arus residu pada jala-jala jala-jala interkoneksi. Gangguan tanah pada saluran A B. Misalkan

bila gangguan terjadi pada saluran A B, distribusi dari arus rugi-rugi

ditunjukan oleh tanda tan da panah, dan rele arus bocor akan bekerja pada pa da kedua sisi ujung ujun g dari saluran yang yan g terganggu itu, sementara se mentara pada saluran sal uran-saluran lain rele yang bekerja hanya pada 1 ujung saja, misalnya pada BC , hanya pada rele C yang bekerja, jadi dapat menunjukan arah ara h dimana gangguan itu telah t elah terjadi. Dengan demikian rele arus bocor dapat menunjukan dengan cepat dimana gangguan tanah telah terjadi, sehingga saluran yang terkena gangguan dapat diisolir guna perbaikan seperlunya. Dalam contoh diatas, hanya saluran

A B

saja yang

diputuskan sehingga s ehingga tidak mengganggu bagian bagia n yang lain dari sistem. s istem. Sebetulnya kumparan arus dari rele arus bocor tidak perlu dilindungi terhadap kerusakan oleh arus yang terlampau besar, sebab tidak ada arus lebih l ebih yang terjadi pada sistem yang memakai kumparan petersen.


halaman 11

P

S P DA

AP

KAS K

PA A

P

S

Pada jala- jala yang disuplay di p per lukan

rele

kum par an an dar i kum par an an dar i

pengaman rel e

rele

PADA PA DA S S

ol eh

upa rele ber upa

it dengan kapa sitas pusat pembangk it

lebih yang di pa pasang par alel dengan

ar us

upa rele ber upa

pengaman

ar us

lebih yang dpa sang par alel dengan

hadap melindunginya t er hadap

ar us bocor yang akan

besar ,

k er er usakan

oleh

ar us

hu bung singkat yang bes ar dala m hal ter jadi gangguan dua fa sa k e tanah. Sebaga imana

tersebut diatas rele ar us bocor itu adalah dar i ti p pe watt-mater yang ja ber da disebut watt met met r ri gr ound f und f ault ault rel rel ay ay yang bek er dasar kan kan tegangan netr al k e er tanah dan a r us residu. Kum par an an ar usnya di buat lebih banyak lilitan d engan kawa t yang lebih halus agar lebih menambah sensitivitasnya. stribus usii Distrib

9.

Komponen Watt

ari Dari

arus Gangguan Resi Res idu

Sebaga imana diatas, k om ugi dar i ar us om ponen ar us r ugi-r ug untuk menun jukan

res idu bisa

dihar apkan apkan

lokasi dar i gangguan. Jad i per lu dik etahui distr i busi dar i k om om pone n

watt ar us tersebut, agar dapat ditentukan k edudukan da r i rele-re le. Pada Ga mbar 10 ada lah salah satu contoh k om om ponen ditala

tif reak ti

na. sem pur na.

tentang ga mbar an an dar i distr i busi

dan k om om ponen watt dar i ar us gangguan da la m suat u Pada gambar 10.a

lihatkan mem per li

sistem

distr i busi k om om ponen

yang

tif. reak ti

lihat bahwa ar us ur utan nol per fasa dengan a r us gangguan kapa sitif sa ma dengan Ter li 25 A, diukur dala m 4 buah gar du du hu bung yang ber u bah-u bah antar a 0,1/3 = 0,033 dan 7,6/3 = 2,53 A dan tidak ter gan gantung dar i lokasi ganguan. Pada ga mbar 10. b ada lah distr i busi dar i k om ugi -r ug ugi daya (dia mbil = 6% om ponen r ug dar i ar us gangguan kapa sitif, Distr i busi dar i k om om penen watt

termasuk 2% itu ditun jukan

bagi

secar a

ugi-r ug ugi r ug unif orm orm

kum par an an petersen).

oleh

tanda anak panah

pada bagian tengah-t engah dar i masingng- masing sek si. Untuk suatu lokasi ter tentu dar i suatu gangguan, k om om ponen watt dar i ar us ur utan nol diukur pada gar du du hu bung, ber u bah-u bah antar a Ar us

total yang k emb emba li

mela lui

lihat bahwa pada gangguan. T er li

0, 28 3

! 0,093 dan

0,73

gangguan = 1,5 A d engan tanda panah sek si

yang

! 0,243 A.

3

men jauhi

ter k ke na gangguan, k edua u jung dar i

titik

sek s i

tersebut mem punya i tanda panah menu ju rel. Bila ar us

rel e

ar ah ah d igunakan diser tai dengan suatu tanda bender a ( bender a jatuh bila

menu ju rel), maka bila

alir an an

ses uai

dengan yang

t elah ditentukan, indikasi

jala se per titi dalam Gambar 10.c. Dengan dapat ditandai dala m diagr a m jala- j

FRI

L

R

K

mudah

h

rel e

ita k it


dapat mengatur sense of response dari rele itu, sedemikian rupa sehingga rele-rele dengan respons positif (bendera jatuh) menunjuk kearah gangguan. Seksi yang berisi gangguan tersebut akan dibedaka dibeda kann dengan bekerjanya bek erjanya rele pada pada kedua ujungnya.

Gambar 10. Contoh distribusi arus urutan nol dalam sistem yang diketanahkan dengan kumparan petersen dan ditala sempurna. a. Distribusi dari komponen reaktif b. Distribusi dari komponen watt c. Penunjukan dari rele gangguan tanah

10.

Koordinasi Rele Gangguan Tanah Tipe Watt meter

Ada dua tipe utama dari rele watt-meter yang digunakan dalam sistem yang diketanahkan dengan kumparan petersen, yang satu berdasarkan pada

F erraris erraris

induction disc dan yang lain berdasarkan prinsip dinamometer.

Pada Gambar 11 adalah salah satu contoh dalam menempatkan time grading dari sistem Gambar 10. R ele ele yang pertama kali membuka adalah rele pada gardu E yang disetel pada 4 detik. Setelah ring itu terbuka pada gardu E , distribusi dari komponen watt menjadi seperti yang terlihat pada Gambar 11.b. Tiga detik kemudian saluran yang terganggu itu akan diisolir oleh rele pada gardu B. ele R ele

pada gardu

C

yang disetel untuk 4 detik tidak akan bekerja karena

gangguan terjadi bukan pada seksinya sehingga arus gangguan yang diterimapada rele C

tidak cukup seperti yang dibutuhkan. Setelah pemutus daya pada gardu E terbuka,


halaman 13


barulah rele pada gardu C akan bekerja dengan keterlambatan waktu yang dimilikinya yaitu 4 detik kemudian atau menjadi 8 detik sejak dari mulaigangguan, seperti pada Gambar 11.a. Tetapi sebelum rele pada gardu

C

bekerja, rele pada gardu B pada sisi

gangguan telah bekerja lebih dahulu yaitu 7 detik kemudian setelah gangguan.

Gambar 11. Contoh penentuan kedudukan dari rele arus bocor untuk gambar 5.15. a. R ing ing tertutup b. R ing ing terbuka oleh pemutus daya 11.

Hal-Ha Hal-Hall Yang Yang Menye Menye a kan Ketidak Ketidak enaran enaran Ope Opera rasi si Dari Dari Rele Rele Gangguan Gangguan Tanah

Ada beberapa keadaan dimana di mana rele arah ara h gangguan tanah mingkin bisa gagal dalam operasinya, atau mungkin bisa memberikan penunjukan yangsalah walaupun trafo arus atau trafo tegangan mempunyai kesalahan yang dapat diabaikan, seperti : 4. Panjang dari saluran yang dilindungi belum menjamin kebenaran operasi yang pasti. Gambar 12 memperlihatkan suatu sistem yang terdiri-dari dua buah saluran dengan panjang yang sangat berbeda. Kumparan petersen berada pada ujung yang jauh berada dari saluran yang terpanjang. Apabila gangguan tanah yang terjadipada FRISAL ARGHA KUSUMAH

halaman 14

P

S P DA

AP

an sa lur an

KAS K

yang

PA A

P

S

PADA PA DA S S

lebih p endek, kum par an an petersen d ianggap cukup

mengha silkan

k o pel

untuk o per asi rele. T etapi bila gangguan itu ter jadi pada salur an an yang lebih pan jang, mungk i n

tidak ada penun juk pada k edua rele.

5. Jangan dianggap an sa lur an

yang

Gambar 13

bahwa

untuk se gala k eadaan,

ter ganggu ganggu

menun jukan

mere presenta sikan suat u

alir an an dayanya

rele-rel e

pada k edua u jung

a lir an an daya da r i gangguan

gar du A du A dan B pada

sistem

menu ju rel.

hal dimana dala m salah satu dar i dua

terbalik. Dua salur an an yang berbeda pan jangnya

dar i

menghu bungkan

, rel e dua

itu. Kum par an an petersen ditem patkan pada A pada A (distr i busi

k om om ponen watt ditun jukan da la m ga mbar dan

rele

dar i salur an an yang

ter ganggu ganggu

dala m gar du B du B ditahan oleh ar us 1 2 i1  i2 . 6. Bila k edua

an sa lur an

da lam Gambar 13

sa ma

hu bungan r angka angkaian ganda antar a A dan B dan B,, yang

mungk in bisa menyeba bkan o per asi

pan jangnya yang

masih

ada

se jumlah

dar i beber apa apa

membuat suat u

k e jad ian yang sa ma

rele t erba lik. Misalnya bila

induk tansi dar i beber apa apa fasa tidak sa ma a tau tidak seimbang oleh tr an ans posisi yang kur ang ang B akan

na, sem pur na,

ar us

total dar i beban yang simetr is yang ditr an ansmisikan dar i A k e

tidak terbagi sa ma antar a k edua r angka angkaian itu dan distr i busi ar us beban

li jika k onf igur asi jar ak antar a k edua salur an an akan ber u bah dar i fasa k e fasa, k ecuali ji ak dar i k oduk tor fasa yang

selar a s

adalah jumlah k etiga ar us

beban

tidak sama dengan nol pada

ada lah sa ma pada k edua r angka angkaian. Ak i batnya yang sa ma dengan nol untuk selur uh uh suatu

tr an ansmisi. K eadaan yang

k etidak se sei mbangan da r i distr i busi aus beban

ek str im

ter jadi bila mana salah satu

jala- jala ter k ke na gangguan tanah yang diseba bkan

sebuah

tr an ansmisi, se k si

dar i dar i

k onduk tor yang yang putus,

degan hanya satu u jung sa ja yang ter k ke na tanah. 7. R ele ar ah ah gangguan tanah akan gaga l

member ikan

penun jukan yang

te pat dar i

h

5

letidak gangguan da la m k e jadian C r r o ss C ount unt ry ry ault ault .

FRI

L

R

K


Gambar 12. Gangguan tanah dalam dala m jala-jala jala-jala yang mempunyai mempu nyai dua saluran yang berbeda panjang

Gambar 13. Suatu hal dimana rele arah gangguan tanah tidak benar responsnya.


halaman 16

P

S P DA

AP

KAS K

PA A

P

S

DAFTAR

PADA PA DA S S

PUST PUSTAK A

htt p p://www.electrotechnik.net/2009/02/ p petersen-coils -pr inci p ple-and.ht ml htt p p://student.ee pis -its.edu/~ebes/ modul_ 5.d 5.doc

FRI

L

R

K

h

7

Petersen Coil Dalam Sistem an

Recommend Documents