I.PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 Makalah Seminar Kerja Praktek PENGUJIAN OVER CURRENT RELAY (OCR) Abdurrahman Ghifari (L2F ) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Abstrak Berkembangnya teknologi saat ini, ketersediaan energi listrik harus terpenuhi dengan sangat baik. Karena telah kita ketahui bahwasannya hampir semua kegiatan manusia membutuhkan energi listrik. Pada sistem tenaga listrik, energi ini dihasilkan oleh sebuah generator yang digerakkan oleh penggerak mula sehingga bisa menghasilkan energi listrik. Penggerak tersebut bisa berasal dari air, uap, panas bumi dan lainnya. Sehingga dari penggerak mula itu kita dapat menyebutnya PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air), PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap), PLTP (Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi), dan lainnya. Dari generator, energi listrik tersebut dikirim melalui jaringan transmisi setelah itu dihubungkan pada jaringan distribusi, dari jaringan distribusi energi tersebut disalurkan ke konsumen. Untuk memenuhi keandalan ketersediaan dan penyaluran energi listrik, kebutuhan sistem proteksi yang memadai sangat mutlak diperlukan. Fungsi peralatan sistem proteksi adalah untuk mengidentifikasi gangguan dan memisahkan bagian jaringan yang terganggu dari bagian lain yang masih dalam keadaan normal serta sekaligus mengamankan bagian ini dari kerusakan yang dapat menyebabkan kerugian yang lebih besar. Relai arus lebih merupakan Relai Pengaman yang bekerja karena adanya besaran arus dan terpasang pada Jaringan Tegangan tinggi, Tegangan menengah juga pada pengaman Transformator tenaga. Relai ini berfungsi untuk mengamankan peralatan listrik akibat adanya gangguan phasa-phasa. Kata kunci: Sistem tenaga listrik, Sistem Proteksi, Over Current relay (OCR) I.PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Berkembangnya teknologi saat ini, ketersediaan energi listrik harus terpenuhi dengan sangat baik. Karena telah kita ketahui bahwasannya hampir semua kegiatan manusia membutuhkan energi listrik. Untuk memenuhi keandalan ketersediaan dan penyaluran energi listrik, kebutuhan sistem proteksi yang memadai sangat mutlak diperlukan. Fungsi peralatan sistem proteksi adalah untuk mengidentifikasi gangguan dan memisahkan bagian jaringan yang terganggu dari bagian lain yang masih dalam keadaan normal serta sekaligus mengamankan bagian ini dari kerusakan yang dapat menyebabkan kerugian yang lebih besar. Relai arus lebih merupakan Relai Pengaman yang bekerja karena adanya besaran arus dan terpasang pada Jaringan Tegangan tinggi, Tegangan menengah juga pada pengaman Transformator tenaga. Relai ini berfungsi untuk mengamankan peralatan listrik akibat adanya gangguan phasa-phasa. 1.2 Maksud dan Tujuan Kerja Praktek Adapun maksud dan tujuan dari pelaksanaan kerja praktek di PT PLN(Persero) Udiklat semarang 1. Mahasiswa melalui kerja praktek ini dapat menerapkan teori yang didapat di bangku kuliah. 2. Mahasiswa dapat mengetahui pengujian sistem proteksi pada jaringan sistem tenaga listrik, khususnya di PT PLN (persero) Udiklat Semarang. 3. Mahasiswa dapat mengetahui secara langsung alat-alat sistem proteksi. 4. Membandingkan teori yang diperoleh dibangku kuliah dengan yang ada di lapangan 1.3 Batasan Masalah Dalam penulisan makalah ini, penulis hanya menjelaskan tentang pengujian dan prinsip kerja Relai arus lebih dengan menggunakan OCR type MCGG 52 melalui sunber dari sverker. II. DASAR TEORI 2.1 Sistem Proteksi Fungsi peralatan proteksi adalah untuk mengidentifikasi gangguan dan memisahkan bagian jaringan yang terganggu dari bagian lain

2 yang masih sehat serta sekaligus mengamankan bagian yang masih sehat dari kerusakan atau kerugian yang lebih besar. Sistem Proteksi harus memenuhi syarat sebagai berikut : Sensitif Yaitu mampu merasakan gangguan sekecil apapun. Suatu Relai proteksi bertugas mengamankan suatu alat atau suatu bagian tertentu dari suatu sistem tenaga listrik, alat, atau bagian sistem yang termasuk dalam jangkauan pengamanannya. Relai proteksi mendeteksi adanya gangguan yang terjadi di daerah pengamanannya dan harus cukup sensitif untuk mendeteksi gangguan tersebut dengan rangsangan minimum dan bila perlu hanya mentripkan pemutus tenaga (PMT) untuk memisahkan bagian sistem yang terganggu, sedangkan bagian sistem yang sehat dalam hal ini tidak boleh terbuka. Andal Yaitu akan bekerja bila diperlukan (dependability) dan tidak akan bekerja bila tidak diperlukan (security). Dalam keadaan normal atau sistem yang tidak pernah terganggu Relai proteksi tidak bekerja selama berbulan-bulan mungkin bertahun-tahun, tetapi Relai proteksi bila diperlukan harus dan pasti dapat bekerja, sebab apabila Relai gagal bekerja dapat mengakibatkan kerusakan yang lebih parah pada peralatan yang diamankan atau mengakibatkan bekerjanya Relai lain sehingga daerah itu mengalami pemadaman yang lebih luas. Untuk tetap menjaga keandalannya, maka Relai proteksi harus dilakukan pengujian secara periodik. Selektif Yaitu mampu memisahkan jaringan yang terganggu saja. Selektivitas dari Relai proteksi adalah suatu kualitas kecermatan pemilihan dalam mengadakan pengamanan. Bagian yang terbuka dari suatu sistem oleh karena terjadinya gangguan harus sekecil mungkin, sehingga daerah yang terputus menjadi lebih kecil. Relai proteksi hanya akan bekerja selama kondisi tidak normal atau gangguan yang terjadi di daerah pengamanannya dan tidak akan bekerja pada kondisi normal atau pada keadaan gangguan yang terjadi di luar daerah pengamanannya. Cepat Yaitu mampu bekerja secepat-cepatnya. Makin cepat Relai proteksi bekerja, tidak hanya dapat memperkecil kemungkinan akibat gangguan, tetapi dapat memperkecil kemungkinan meluasnya akibat yang ditimbulkan oleh gangguan. Jaringan tenaga listrik yang terganggu harus dapat segera diketahui dan dipisahkan dari bagian jaringan lainnya secepat mungkin dengan maksud agar kerugian yang lebih besar dapat dihindarkan. Gangguan pada sistem tenaga listrik dapat terjadi di sisi pembangkit, jaringan dan distribusi. Peka Yaitu mampu bekerja dengan peka dalam mengikuti kondisi yang ada. Semakin peka terhadap gangguan maka proteksi akan semakin baik Ekonomis Sistem proteksi memiliki nilai ekonomis yang tinggi dari segi ketahanan proteksi agar bisa dipakai dalam waktu yang lama dan mudah dalam perawatan. 2.2 Daerah pengamanan Dalam penerapan sistem proteksi Sistem Tenaga Listrik dikenal daerah-daerah pengaman. Tiap daerah pengaman pada umumnya terdiri dari satu atau lebih pengamanan peralatan dari sistem tenaga listrik. Zona pengaman tersebut dibuat sedemikian rupa sehingga saling tumpang tindih (overlap) seperti pada gambar dibawah ini. Setiap zona mempunyai pola proteksi tertentu dan setiap pola mempunyai sistem proteksi tertentu, dengan proteksi berlapis. Oleh karena itu ada Proteksi Utama dan Proteksi Cadangan. Metoda proteksi cadangan dapat diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Relai back-up 2. Breaker back-up 3. Remote Back-up

3 4. Back-up yang dikoordinasikan secara terpusat 5. Duplicated Relai 2.3 Hubung Singkat Jika sistem isolasi pada instalasi sistem tenaga listrik gagal menjalankan fungsinya atau ada hubungan kontak melalui benda asing yang bersifat konduktip, maka akan terjadi gangguan hubung singkat. Fenomena yang terjadi pada saat hubung singkat diantaranya adalah tegangan dan arus pada masing-masing fasa menjadi tidak simetris dan arus yang mengalir pada fasa yang terganggu akan naik. Arus gangguan hubung singkat ini disumbangkan oleh seluruh generator yang paralel dengan sistem, kemudian mengalir melalui instalasi (Transformator Tenaga, Transmisi) menuju ke titik gangguan. Dengan demikian seluruh instalasi yang dilalui arus gangguan hubung singkat akan merasakan pengaruh akibat terjadinya hubung singkat tersebut. Besarnya arus gangguan ditentukan oleh : 1. Tegangan Sumber 2. Impedansi Sistem (MVA hubungan singkat) 3. Impedansi Gangguan 4. Jenis Gangguan hubung singkat hubung singkat 3 fasa hubung singkat 2 fasa hubung singkat 2 fasa ke tanah hubung singkat 1 fasa ke tanah Arus gangguan ini akan menyebabkan gaya elektrodinamik dan membangkitkan panas yang tinggi pada instalasi yang dilaluinya. Besar gaya elektrodinamik yang diderita instalasi tergantung besarnya arus puncak hubung singkat, sedangkan temperatur yang terjadi tergantung dari besarnya arus gangguan simetris serta lama berlangsungnya hubung singkat. Pada kondisi inilah Relai Proteksi akan memainkan perannya. III. ISI 3.1 Relai Proteksi Relai adalah suatu alat yang bekerja secara otomatis untuk mengatur / memasukan suatu rangkaian listrik (rangkaian trip atau alarm) akibat adanya perubahan lain. Berasal dari teknik telegrafi, dimana sebuah coil di energize oleh arus lemah. Dan coil ini menarik armature untuk menutup kontak. Relai merupakan salah satu bagian penting dari proteksi sistem TL, dan telah berkembang menjadi peralatan yang rumit. Relai dibedakan dalam dua kelompok: 1. Komparator, mendeteksi dan mengukur kondisi abnormal, dan membuka/menutup kontak (trip) 2. Auxiliary Relai, dirancang untuk dipakai di auxiliary circuit yang dikontrol oleh Relai komparator, dan membuka/menutup kontak-kontak lain (yang umumnya berarus kuat) 3.2 Perangkat Sistem Proteksi Proteksi terdiri dari seperangkat peralatan yang merupakan sistem yang terdiri dari komponenkomponen berikut : 1. Relai, sebagai alat perasa untuk mendeteksi adanya gangguan yang selanjutnya memberi perintah trip kepada Pemutus Tenaga (PMT). 2. Trafo arus dan/atau trafo tegangan sebagai alat yang mentransfer besaran listrik primer dari sistem yang diamankan ke Relai (besaran listrik sekunder). 3. Pemutus Tenaga (PMT) untuk memisahkan bagian sistem yang terganggu. 4. Batere beserta alat pengisi (batere charger) sebagai sumber tenaga untuk bekerjanya Relai, peralatan bantu triping. 5. Pengawatan (wiring) yang terdiri dari sirkit sekunder (arus dan/atau tegangan), sirkit triping dan sirkit peralatan bantu. Secara garis besar bagian dari Relai proteksi terdiri dari tiga bagian utama, seperti pada blok diagram (gambar.1), dibawah ini :

4 Pada sistem proteksi menggunakan Relai proteksi sekunder (gambar 3. 2), C R PMT Gambar 3.1 Blok diagram utama Relai proteksi digambarkan sebagai berikut : Masing-masing elemen/bagian mempunyai fungsi sebagai berikut : Elemen pengindera. Elemen ini berfungsi untuk merasakan besaran-besaran listrik, seperti arus, tegangan, frekuensi, dan sebagainya tergantung Relai yang dipergunakan. Pada bagian ini besaran yang masuk akan dirasakan keadaannya, apakah keadaan yang diproteksi itu mendapatkan gangguan atau dalam keadaan normal, untuk selanjutnya besaran tersebut dikirimkan ke elemen pembanding. Elemen pembanding. Elemen ini berfungsi menerima besaran setelah terlebih dahulu besaran itu diterima oleh elemen oleh elemen pengindera untuk membandingkan besaran listrik pada saat keadaan normal dengan besaran arus kerja RELAI. Elemen pengukur/penentu. Elemen ini berfungsi untuk mengadakan perubahan secara cepet pada besaran ukurnya dan akan segera memberikan isyarat untuk membuka PMT atau memberikan sinyal. Gambar 3.2 Rangkaian Relai proteksi sekunder Transformator arus (CT) berfungsi sebagai alat pengindera yang merasakan apakah keadaan yang diproteksi dalam keadaan normal atau mendapat gangguan. Sebagai alat pembanding sekaligus alat pengukur adalah Relai, yang bekerja setelah mendapatkan besaran dari alat pengindera dan membandingkan dengan besar arus penyetelan dari kerja Relai. Apabila besaran tersebut tidak setimbang atau melebihi besar arus penyetelannya, maka kumparan Relai akan bekerja menarik kontak dengan cepat atau dengan waktu tunda dan memberikan perintah pada kumparan penjatuh (trip-coil) untuk bekerja melepas PMT. Sebagai sumber energi/penggerak adalah sumber arus searah atau batere. IV. Ulasan Pengujian 4.1 Prinsip Kerja Relai Arus lebih (OCR) Relai Arus Lebih merupakan Relai yang bekerja terhadap arus lebih, Relai ini akan bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai setting arusnya (I sett). Relai ini bekerja dengan membaca input berupa besaran arus kemudian membandingkan dengan nilai setting, apabila nilai arus yang terbaca oleh Relai melebihi nilai settig, maka Relai akan mengirim perintah trip (lepas) kepada Pemutus Tenaga (PMT) atau Circuit Breaker (CB) setelah tunda waktu yang diterapkan pada setting.

5 Relai Arus Lebih OCR memproteksi instalasi listrik terhadap gangguan antar fasa. Sedangkan untuk memproteki terhadap gangguan fasa tanah digunakan Relai Arus Gangguan tanah atau Ground Fault Relay (GFR). Prinsip kerja GFR sama dengan OCR, yang membedakan hanyalah pada fungsi dan elemen sensor arus. OCR biasanya memiliki 2 atau 3 sensor arus (untuk 2 atau 3 fasa) sedangkan GFR hanya memiliki satu sensor arus (satu fasa ). 4.2 Maksud dan Tujuan Maksud dan tujuan pengujian adalah untuk mendapatkan besar arus kerja Relai (arus pick up dan drop off) dan karakteristik waktu kerja Relai arus lebih jenis numerik. Tipe Relai arus lebih yang diujikan adalah MCGG Setting Dan Pengujian Sebelum diuji, Relai harus terlebih dahulu disetel (di setting). Menyetel Relai tergantung pada merk dan tipe masing masing. Secara umum hal hal yang perlu di setting adalah arus kerja dan waktu kerja. Untuk Relai seketika, waktu kerja tidak perlu diset karena sudah pasti mendekati nilai nol. Dibawah ini disampaikan contoh cara menyetel dan menguji Relai arus lebih elektro mekanik. dilaksanakan langsung sesuai dengan waktu yang dikehendaki. Ihs = arus hubung singkat pada sistem bila dilihat dari sisi sekunder CT. (sama dengan arus yang masuk ke Relai). Menyetel arus untuk Relai arus lebih seketika (moment/instantaneous). a. Is (Moment) = K. IN atau Is (Moment) = K. Is dimana: IN= arus nominal Relai Is= setting arus (tunda waktu) K= 3 sampai dengan ~ (tak terhingga). 4.5 Data Relai JENIS : OCR TYPE : MCGG52 JENIS : GEC ALSTHOM 4.4 Menyetel Relai Arus Lebih Menyetel Arus Is (dengan tunda waktu) a. Is= K.IN. dimana ls = arus nominal Relai, arus ini mempunyai dua nilai yang merupakan kelipatan, misal: 2,5A (Seri) dan 5 A (paralel) K = Faktor tergantung dari pabriknya: misal: 1 sampai dengan 2. Ada juga arus nominal Relai hanya mempunyai "satu besaran dan faktor K. berkisar antara 0,05 sampai dengan 2,4 dengan step 0,05. Gambar 4.1 OCR MCGG52 Menyetel waktu kerja Relai a. Untuk Relai waktu tertentu penyetelan waktu kerja Relai dapat

6 energize oleh arus lemah. Dan coil ini menarik armature untuk menutup kontak. Relai merupakan salah satu bagian penting dari proteksi sistem TL, dan telah berkembang menjadi peralatan yang rumit. 4. Secara garis besar bagian dari relay proteksi terdiri dari tiga bagian utama BAB V Penutup 5.1 Kesimpulan Gambar 4.2 Pengujian Relai OCR dengan sverker Kesimpulan yang dapat diambil dari Kerja Praktek yang kami laksanakan di PT PLN (PERSERO) Udiklat JawaTengah adalah: 1. Sistem proteksi terdiri dari peralatan CT, PT, PMT, Catu daya dc/ac, Relai proteksi, teleproteksi yang diintegrasikan dalam suatu rangkaian wiring 2. Sistem proteksi harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: sensitif andal selektif cepat peka ekonomis 3. Relai adalah suatu alat yang bekerja secara otomatis untuk mengatur / memasukan suatu rangkaian listrik (rangkaian trip atau alarm) akibat adanya perubahan lain. Berasal dari teknik telegrafi, dimana sebuah coil di Elemen pengindera. Elemen pembanding. Elemen pengukur/penentu. 5. Relai arus lebih berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap gangguan hubung singkat antar fasa didalam maupun diluar daerah pengaman transformator 6. Relai arus lebih merupakan Relai yang bekerja terhadap arus lebih, Relai ini akan bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai setting arusnya (I sett). Relai ini bekerja dengan membaca input berupa besaran arus kemudian membandingkan dengan nilai setting, apabila nilai arus yang terbaca oleh Relai melebihi nilai settig, maka Relai akan mengirim perintah trip (lepas) kepada Pemutus Tenaga (PMT) atau Circuit Breaker (CB) setelah tunda waktu yang diterapkan pada setting. 7. Relai ini berfungsi sebagai pengaman terhadap gangguan arus hubung singkat fasa-fasa maupun fasa tanah dapat digunakan sebagai : 5.2.Saran Pengaman utama penyulang (jaringan tegangan menengah) Pengaman cadangan pada trafo, generator dan transmisi Pengaman utama untuk sistem tenaga listrik yang kecil dan radial. 1. Untuk menghindari masalah - masalah kerusakan sistem isolasi maka seharusnya dilakukan pemeliharaan secara berkala terhadap semua komponen dari sistem isolasi sehingga kita dapat mencegah

7 masalah - masalah tersebut sebelum terjadi. 2. Kerja sama dengan lingkungan akademis agar lebih ditingkatkan, dengan mengadakan berbagai macam kegiatan yang bias bermanfaat bagi mahasiswa pada khususnya dan dunia kerja pada umumnya. DAFTAR PUSTAKA [1] Diktat Kuliah Perencanaan [2] Lister, Mesin dan Rangkaian Listrik, Edisi keenam, Erlangga, Jakarta, 1993 [3]Blackburn, JL. Applied Protective Relaying. Westinghouse Electric Coorporation, [4]Brunet. MV Network Protection System Adjustment of Protection Devices. SOFRELEC, 30 September 1974, Jakarta. [5]Diktat Kuliah Perencanaan Sistem Tenaga. Jurusan Teknik Elektro, UNDIP, Semarang. [6]Djiteng Marsudi. Operasi Sistem Tenaga Listrik. Balai Penerbit dan Humas ISTN, Jakarta, 8 Juni [7]GEC Measurement. Protective Relays Application Guide. Building+Mansell UK Limited, London & Wishect. [8]Gonen, Turen. Modern Power System Analysis. California State University, Sacramento, California. [13] Pentanahan Netral Sistem Transmisi, Sub Transmisi, dan Distribusi Beserta Pengamannya. SPLN 2:1978. [14] Perhitungan Arus gangguan Hubung Singkat dan Penyetelan Relai. Standar Perhitungan PT. PLN (Persero) Unit Bisnis Jakarta Raya dan Tangerang.Operasi, [15]PT. PLN (Persero).Distribusi Jakarta Raya dan Tangerang, Unit Pengatur Distribusi. [16]Soekarto, J. Proteksi Sistem Distribusi Tegangan Menengah. LMK PT. PLN (Persero). [17]Soekarto, J. Relai Proteksi Periode 2. LMK PT. PLN (Persero), Jakarta. [18]Transparansi Diklat Relai. PT. PLN (Persero) UDIKLAT, Semarang. BIODATA Abdurrahman Ghifari dilahirkan di Bandung, 20 April Telah menempuh studi mulai dari taman Kanak-kanak ar-rowiddah bandung, Sekolah Daar Negeri 3 Cilegon, SMP Negeri 1Cilegon, SMA Negeri 3 Bandung dan sekarang sedang melanjutkan studi S-1 di Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro, Semarang [9]Hutauruk. Pengetanahan Netral Sistem Tenaga dan Pengetanahan Peralatan. Erlangga, [10]Juningtyastuty Astika, Ir. Diktat Kuliah Proteksi. Jurusan Teknik Elektro, UNDIP, Semarang. Dosen Pembimbing Semarang, April 2012 Penulis [11]Lokakarya Bidang Proteksi UDIKLAT, Semarang. PT. PLN Kantor Pusat Direktorat Pengusahaan Kerjasama dengan PT. PLN (Persero) PUSDIKLAT, [12]Mochammad Facta, ST. MT. Simpatetik Tripping. Seminar Proteksi Teknik Elektro, UNDIP, Semarang Ir.Bambang Winardi MT NIP Abdurrahman Ghifari L2F009120