TUGAS AKHIR ANALISA PERHITUNGAN RELAI ARUS LEBIH DAN RELAI GANGGUAN PENTANAHAN PADA PANEL UTAMA TEGANGAN RENDAH DI PT. SINAR INTI ELEKTRINDO RAYA

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ANALISA PERHITUNGAN RELAI ARUS LEBIH DAN RELAI GANGGUAN PENTANAHAN PADA PANEL UTAMA TEGANGAN RENDAH DI PT. SINAR INTI ELEKTRINDO RAYA Disusun Guna Memenuhi Persyaratan Akademis dan Untuk Mencapai Gelar Sarjana Strata Satu (S1) Pada Jurusan Teknik Elektro Unversitas Mercu Buana DISUSUN OLEH : NAMA : SUTARTO NIM : PEMINATAN : TEKNIK TENAGA LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2009

2 LEMBAR PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini, N a m a : Sutarto N.I.M : Peminatan Fakultas : Teknik Tenaga Listrik : Teknik Elektro Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir yang berjudul: ANALISA PERHITUNGAN RELAI ARUS LEBIH DAN RELAI GANGGUAN PENTANAHAN PADA PANEL UTAMA TEGANGAN RENDAH DI PT. SINAR INTI ELEKTRINDO RAYA Adalah benar ini merupakan hasil karya sendiri dan sepanjang sepengetahuan saya belum pernah dipublikasikan oleh orang lain dan bukan duplikasi karya tulis yang sudah dipakai untuk medapatkan gelar sarjana di Universitas lain, kecuali pada bagian-bagian sumber informasi dicantumkan dengan cara referensi yang semestinya.. Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan. Jakarta, 26 Agustus 2009 Penulis Sutarto i

3 LEMBAR PENGESAHAN ANALISA PERHITUNGAN RELAI ARUS LEBIH DAN RELAI GANGGUAN PENTANAHAN PADA PANEL UTAMA TEGANGAN RENDAH DI PT. SINAR INTI ELEKTRINDO RAYA disusun oleh : Nama : SUTARTO NIM : Peminatan : Teknik Tenaga Listrik Pembimbing Koordinator Tugas Akhir / Ketua Program Studi Teknik Elektro ( Ir. Badaruddin, MT ) ( Ir. Yudhi Gunardi, MT ) ii

4 ABSTRAK Seiring dengan meningkatnya teknologi dan kompleksitas fungsional instalasi listrik, maka listrik menjadi kebutuhan pokok. Pemilihan relai pengaman dalam instalasi merupakan hal yang sangat penting untuk memberikan perlindungan dan menjamin kontinuitas ketersedian tenaga listrik. Relai pengaman berfungsi untuk : 1. Merasakan, mengukur dan menentukan bagian sistem yang terganggu serta memisahkan secepatnya sehingga sistem lainnya yang tidak terganggu dapat beroperasi secara normal. 2. Mengurangi kerusakan yang lebih parah dari peralatan yang terganggu. 3. Mengurangi pengaruh gangguan terhadap bagian sistem yang lain yang tidak terganggu didalam sistem tersebut disamping itu mencegah meluasnya gangguan. 4. Memperkecil bahaya bagi manusia. Untuk lebih mengoptimalkan hasil yang akan diperoleh dalam menentukan relai pengaman pada panel utama tegangan rendah, disini penulis mencoba membahas perhitungan dengan cara membandingkan beberapa proyek yang menggunakan relai pengaman tersebut. Sehingga didapat apa penyebab gangguannya dan bagaimana cara mengatasi gangguan tersebut. iii

5 KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat Tugas Akhir ini dengan baik. Tugas Akhir ini sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana Strata Satu (S1) pada jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Mercu Buana, Jakarta. Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima arahan/bimbingan serta dukungan yang sangat membantu dari berbagai pihak, baik langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua Orang tua serta istri tercinta dan para anggota keluarga yang telah banyak memberikan doa restu serta dukungan baik moral maupun material. 2. Ir. Badaruddin, MT, selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan kemudahan petunjuk dan arahan selama penyusunan. 3. Seluruh dosen pengajar dan staf Jurusan Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana. 4. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Elektro Mercu Buana yang telah banyak memberikan dukungan. 5. Para karyawan PT. Sinar Inti Electrindo Raya, khususnya departement engineering. Dengan kerendahan hati, penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini tidak lepas dari kekurangan meskipun penulis telah berusaha dengan maksimal. Oleh iv

6 karena itu, penulis mengharapkan segala bentuk saran, kritik dan masukan yang dapat menyempurnakan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat untuk menambah kajian ilmu pengetahuan bagi penulis, pembaca dan berguna bagi kemajuan lingkungan pekerjaan yang berhubungan dengan Tugas Akhir ini. Akhirnya penulis hanya dapat mengucapkan semoga atas semua bimbingan, bantuan dan arahannya memperoleh pahala serta rahmat dari ALLAH SWT, Amiin ya Robbal alamiin. Jakarta, 26 Agustus 2009 Penulis v

7 DAFTAR ISI LEMBAR PERNYATAAN... LEMBAR PENGESAHAN... ABSTRAK... KATA PENGANTAR... i ii iii iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Permasalahan Pokok Permasalahan Tujuan Penulisan Pembatasan Masalah Metodologi Penulisan Sistematika Penulisan... BAB II. URAIAN UMUM RELAI PENGAMAN 2.1 Sistem Kelistrikan Panel Utama Tegangan Rendah fungsi dan Persyaratan Relai Pengaman Relai Arus Lebih Relai Gangguan Pentanahan... BAB III. PRINSIP KERJA RELAI ARUS LEBIH DAN GANGGUAN PENTANAHAN 3.1 Diagram Garis Panel Utama Tegangan Rendah Pemutus Tenaga Udara Relai Arus Lebih Relai Gangguan Pentanahan... ix vi

8 3.5 Prinsip Kerja dan Pengawatan Prinsip Kerja dan Pengawatan Relai Arus Lebih Prinsip Kerja dan Pengawatan Relai Gangguan Pentanahan Dasar Penyetelan Relai Arus Lebih Penyetelan Relai Gangguan Pentanahan Sistem Kerja Relai Relai Arus Lebih & Relai Gangguan Pentanahan Cara mengatasi Trouble Shooting (Gangguan) PUTR... BAB IV. ANALISA PERHITUNGAN RELAI ARUS LEBIH DAN GANGGUAN PENTANAHAN 4.1 Data data Panel Utama Tegangan Rendah Cara Penyetelan Sakelar DIP Relai Arus Lebih Cara Penyetelan Sakelar DIP Relai Gangguan Pentanahan Perhitungan Penyetelan Relai Arus Lebih Perhitungan Penyetelan Relai Arus Lebih Waktu tertentu Perhitungan Penyetelan Relai Arus Lebih Waktu terbalik Perhitungan Penyetelan Relai Arus Lebih Waktu Seketika Perhitungan Penyetelan Waktu Tunda Relai Arus Lebih Perhitungan Penyetelan Relai Gangguan Pentanahan... BAB V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran-Saran..... DAFTAR PUSTAKA..... LAMPIRAN vii

9 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Fungsi Sakelar DIP tipe XI1-I Tabel 4.2 Fungsi Sakelar DIP tipe XI1-E Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7 Tabel 4.8 Tabel 4.9 Perhitungan waktu tunda relai arus lebih terbalik Incoming PLN Perhitungan waktu tunda relai arus lebih terbalik Incoming Genset Perhitungan waktu tunda relai arus lebih sangat terbalik Incoming PLN Perhitungan waktu tunda relai arus lebih sangat terbalik Incoming Genset Perhitungan waktu tunda relai arus lebih terbalik sekali Incoming PLN Perhitungan waktu tunda relai arus lebih terbalik sekali Incoming Genset Perhitungan waktu tunda relai arus lebih waktu tertentu Incoming PLN Tabel 4.10 Perhitungan waktu tunda relai arus lebih waktu tertentu Incoming Genset viii

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Diagram garis tunggal dari sistem distribusi daya... 6 Gambar 2.2 Hubungan antara daya aktif, reaktif dan daya nyata... 7 Gambar 3.1 Diagram garis PUTR Gambar 3.2 Pemutus tenaga udara Masterpact tipe NW Gambar 3.3 Relai arus lebih tipe XI1-I merk SEG Gambar 3.4 Karakteristik relai waktu tertentu Gambar 3.5 Karakteristik relai waktu terbalik Gambar 3.6 Kurva waktu tunda relai arus lebih terbalik Gambar 3.7 Kurva waktu tunda relai arus lebih sangat terbalik Gambar 3.8 Kurva waktu tunda relai arus lebih terbalik sekali Gambar 3.9 Kurva waktu tunda relai arus lebih waktu tertentu Gambar 3.10 Karakteristik relai waktu seketika Gambar 3.11 Relai gangguan pentanahan tipe XI1-E merk SEG Gambar 3.12 Diagram pengawatan relai arus lebih Gambar 3.13 Posisi kontak pada relai arus lebih Gambar 3.14 Diagram pengawatan relai gangguan pentanahan Gambar 3.15 Posisi kontak pada relai gangguan pentanahan 27 Gambar 3.16 Komponen operasional relai pengaman pada pintu panel 35 Gambar 4.1 Data jaringan PUTR Gambar 4.2 Pemilihan karakteristik pemutusan Gambar 4.3 Kurva waktu tunda relai arus lebih terbalik Gambar 4.4 Kurva waktu tunda relai arus lebih sangat terbalik Gambar 4.5 Kurva waktu tunda relai arus lebih terbalik sekali Gambar 4.6 Kurva waktu tunda relai arus lebih waktu tertentu ix

11 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Permasalahan Banyaknya pembangunan dibidang properti seperti apartemen, mall, pabrik dan perumahan berpengaruh terhadap kebutuhan akan tenaga listrik untuk menunjang kegiatan yang dilakukan. Tenaga listrik merupakan sumber tenaga yang sangat diperlukan dan sudah menjadi kebutuhan pokok bagi industri. Dalam pendistribusian tenaga listrik harus memenuhi persyaratan distribusi tenaga listrik diantaranya keselamatan & keamanan sistem tenaga listrik. Pada panel utama tegangan rendah persyaratan-persyaratan tersebut akan terpenuhi jika pemilihan relai pengaman yang tepat. Relai pengaman merupakan salah satu peralatan listrik yang digunakan untuk pengamanan dari gangguangangguan pada sistem tenaga listrik yang tidak dapat dihindari. Dalam pemilihan relai pengaman harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: a. Dapat diandalkan (reliable). b. Selektif. c. Waktu kerja relai cepat d. Peka (sensitif) e. Ekonomis dan sederhana Pada sistem pengaman tenaga listrik seluruh komponen harus diamankan dan setiap daerah pengaman masing-masing diamankan oleh relai yang sesuai dengan karakteristik peralatan yang diamankan. 1

12 2 1.2 Pokok Permasalahan Dalam sistem tenaga listrik jenis relai pengaman yang sesuai dengan karakteristiknya sangat menentukan keselamatan & keamanan baik dari komponen-komponen utama maupun dari manusianya. Dalam pembahasan ini tujuan dari tugas akhir ini menganalisa jenis-jenis relai pengaman yang digunakan untuk mengetahui kinerja dan pemilihan relai pengaman yang sesuai dengan karakteristik dari gangguan-ganguan sistem tenaga listrik, sehingga persyaratanpersyaratan dalam mengatasi gangguan dapat terpenuhi. 1.3 Tujuan Penulisan Adapun tujuan dari penulisan laporan tugas akhir ini adalah: 1. Untuk menganalisa data-data mengenai relai arus lebih (OCR) dan relai gangguan pentanahan (EFR). 2. Untuk mengetahui secara jelas mengenai prinsip kerja relai arus lebih (OCR) dan relai gangguan pentanahan (EFR). 3. Mengetahui sistem penggunaan baik dari cara pemasangan dan perhitungan setting dari relai arus lebih (OCR) dan relai gangguan pentanahan (EFR). 1.4 Pembatasan Masalah Penting rasanya untuk membatasi permasalahan dalam tugas akhir ini agar memperjelas materi yang akan dibahas sehingga lebih fokus dan terarah. Masalah-masalah yang akan diangkat dalan tugas akhir ini adalah analisa

13 3 perhitungan gangguan-gangguan seperti arus lebih dan gangguan pentanahan pada panel utama tegangan rendah. 1.5 Metodologi Penulisan Dalam penulisan tugas akhir ini digunakan metode sebagai berikut : 1. Studi Literatur Penulis akan mencari literatur yang terkait dengan relai pengaman. Berdasarkan hal itu penulis akan menentukan spesifikasi teknis yang lebih rinci. 2. Studi Lapangan Studi lapangan dilakukan untuk memperoleh data dan mengetahui secara jelas tentang komponen-komponen yang akan dibahas dalam penulisan laporan tugas akhir. 3. Analisa dan Evaluasi Penulis melakukan analisa data dari data-data yang didapat dari studi lapangan yaitu berupa data komponen peralatan. Sehingga memperoleh data-data yang akan dibutuhkan untuk menunjang terhadap penulisan tugas akhir ini. Data-data yang diperoleh setelah dianalisa dapat dicantumkan pada laporan tugas akhir, dan perlu dilakukan evaluasi, agar sistem tersebut dapat berjalan lancar. 4. Bimbingan Bimbingan dilakukan penulis untuk konsultasi langsung mengenai permasalahan yang bersangkutan dengan laporan tugas akhir dengan pembimbing. Baik dengan dosen pembimbing maupun dengan

14 4 pembimbing dilapangan yang telah ditentukan. 1.6 Sistematika Penulisan Laporan tugas akhir ini disusun dalam lima bagian dan beberapa sub bagian dengan sistematika pembahasan yang tersusun sebagaimana yang terdaftar pada daftar isi. Dengan demikian diharapkan memudahkan bagi para pembaca sekalian untuk memahami dan mendalami materi yang akan dibahas, khususnya tentang pemilihan relai pengaman yang sesuai dengan kebutuhan melalui analisa data. 1. BAB I. PENDAHULUAN Bab I merupakan pendahuluan dari penulisan laporan tugas akhiryang berisi mengenai latar belakang masalah, pokok permasalahan, tujuan penulisan, pembatasan masalah, metodologi penulisan dan sistematika penulisan. 2. BAB II. URAIAN UMUM RELAI PENGAMAN Bab II merupakan bagian yang berisi mengenai teori dasar relai pengaman, yaitu fungsi dan syarat relai pengaman, prinsip kerja, langkah dalam penggunaan relai pengaman serta jenis relai pengaman. 3. BAB III. PRINSIP KERJA RELAI ARUS LEBIH DAN RELAI GANGGUAN PENTANAHAN Bab III merupakan bagian yang berisi mengenai pemasangan relai arus lebih (OCR) dan relai gangguan pentanahan (EFR). Khususnya pemasangan relai arus lebih (OCR) dan relai gangguan pentanahan (EFR)

15 5 pada panel utama tegangan rendah. 4. BAB IV. ANALISA PERHITUNGAN RELAI ARUS LEBIH DAN RELAI GANGGUAN PENTANAHAN Bab IV merupakan bab yang berisi mengenai perhitungan-perhitungan yang dibutuhkan dalam penyetelan relai arus lebih (OCR) dan relai gangguan pentanahan (EFR) serta analisa data mengenai penggunaan relai arus lebih (OCR) dan relai gangguan pentanahan (EFR) pada panel utama tegangan rendah. 5. BAB V. PENUTUP Bab V ini berisi mengenai kesimpulan dan saran dari penulisan laporan tugas akhir

16 BAB II URAIAN UMUM RELAI PENGAMAN 2.1. Sistem Kelistrikan Panel Utama Tegangan Rendah (PUTR) Panel PUTR pada dunia industri biasa disebut panel Induk, terdapat dua masukan sumber yaitu dari PLN dan dari Genset. Keluaran dari panel PUTR ini distribusikan ke Panel Distribusi, kemudian distribusikan kembali ke Sub Panel Distribusi baru di hubungkan ke beban seperti terlihat pada gambar di bawah ini. PLN GENERATOR G TRANSFORMER 20KV/380V GENERATOR SET PANEL PANEL UTAMA TEGANGAN RENDAH (PUTR) + SAKLAR PERPINDAHAN OTOMATIS & KAPASITOR BANK PANEL DISTRIBUSI PANEL DISTRIBUSI PANEL DISTRIBUSI SUB PANEL DISTRIBUSI SUB PANEL DISTRIBUSI SUB PANEL DISTRIBUSI BEBAN BEBAN BEBAN Gambar 2.1. Diagram garis-tunggal dari sistem distribusi daya Dahulu sebuah proses kontrol dilakukan oleh seorang operator, lalu berkembang dengan menggunakan kontrol relai. Kebutuhan berkembang dari tahun ke tahun sehingga produk-produk otomatisasi dapat ditemukan. Pada panel PUTR 6

17 7 ini, untuk mendapatkan sistem otomasi maka di kelompokkan menjadi dua sistem, yaitu : a. Saklar Perpindahan Otomatis Saklar perpindahan otomatis berfungsi untuk memindahkan atau mentransfer beban dari supplai utama yaitu PLN ke Genset pada saat kondisi PLN padam dan mengembalikan beban yang diambil alih Genset ke PLN apabila supplai PLN kembali normal. b. Kapasitor Bank Kapasitor bank berfungsi untuk memperbaiki faktor daya dari beban (load), karena pada umumnya beban-beban yang digunakan adalah beban induktif. Sebuah sumber Listrik AC mengeluarkan energi listrik dalam bentuk energi aktif (dinyatakan dalam kw) dan energi reaktif (dinyatakan dalam kvar). Penjumlahan secara vector dari kedua daya tersebut akan menghasilkan daya nyata (dinyatakan dalam kva). Gambar berikut menunjukkan hubungan antara ketiga daya tersebut. S = Daya Nyata (KVA) Q = Daya Reaktif (KVAR) P = Daya Aktif (KW) Gambar 2.2. Hubungan antara daya aktif, reaktif dan daya nyata Faktor daya (cos ø) adalah perbandingan antara daya aktif (kw) dengan daya nyata (kva). Rangkaian jaringan dengan factor daya yang jelek sangat

18 8 merugikan PLN, karena jika faktor daya rendah, maka harus digunakan kabel-kabel supplai dan aparatur yang lebih besar. Oleh karena itu PLN mengharuskan semua industri yang menggunakan jasa PLN harus memiliki faktor daya pada jaringan tidak kurang dari 0,85 induktif. Suatu jaringan dikatakan mempunyai faktor daya yang baik jika harga faktor daya mendekati satu. Dari gambar 2.2 dapat kita lihat bahwa untuk mendapatkan faktor daya (cos ø) mendekati 1, berarti besar sudut ø harus kita buat mendekati 0º, karena nilai dari cos 0 adalah 1. Untuk mendapatkan besar sudut ø mendekati 0 berarti besar sudut daya reaktif ( Q ) harus dibuat mendekati 0, dimana jika hal ini terpenuhi berarti besarnya daya aktif akan sama dengan daya nyata (dari gambar 2.2 dapat dilihat bahwa P = S x cos ø, berarti jika cos ø = 1, maka P = S). Dengan demikian berarti daya yang dibatasi oleh PLN terhadap pihak industri sebagai pengguna jasa PLN adalah daya nyata (VA), bukan daya aktif (Watt). Itu berarti jika suatu jaringan memiliki faktor daya yang jelek, maka persediaan daya aktifnya akan semakin kecil. Selain itu pemasangan kapasitor dapat menghindari masalah seperti : trafo kelebihan beban (overload), sehingga memberikan tambahan daya yang tersedia, turun tegangan, kenaikan arus/suhu pada kabel, sehingga mengurangi rugi-rugi. Untuk pemasangan kapasitor bank diperlukan komponen berupa kapasitor dengan jenis yang cocok dengan kondisi jaringan, regulator untuk pengaturan daya kapasitor secara otomatis, kontaktor untuk saklar kapasitor dan pemutus tenaga untuk proteksi kapasitor.

19 Fungsi Dan Persyaratan Relai Pengaman Relai Pengaman adalah susunan peralatan yang direncanakan untuk dapat merasakan, mengukur adanya gangguan dan menentukan letak gangguan atau mulai merasakan adanya ketidak normalan pada peralatan atau bagian sistem tenaga listrik dan segera otomatis membuka pemutus beban untuk memisahkan peralatan atau bagian dari sistem yang terganggu dan memberi isyarat yang berupa lampu dan bel. Relai pengaman yang selanjutnya disebut relai dapat merasakan atau melihat adanya gangguan pada peralatan yang diamankan dengan mengukur atau membandingkan kebesaran-kebesaran yang diterimanya, yaitu misalnya arus, tegangan daya, sudut fase, frekuensi, impedansi dan sebagainya, dengan besaran yang telah ditentukan, kemudian mengambil keputusan untuk seketika ataupun dengan perlambatan waktu membuka memutus beban ataupun hanya memberi tanda tanpa membuka pemutus beban. Pemutus beban dalam hal ini harus mempunyai kemampuan untuk memutus arus hubung singkat maksimum yang melewatinya dan juga harus mampu menutup rangkaian. Dalam keadaan hubung singkat yang kemudian membuka kembali pemutus beban umumnya dipasang pada generator, trafo daya, saluran transmisi, saluran distribusi dan sebagainya sedemikian rupa supaya masing-masing bagian sistem dapat dipisahkan sehingga sistem lainnya tetap dapat beroperasi secara normal. Pada sistem tegangan menengah dan tegangan rendah ada kalanya sekering digunakan sebagai relai dan pemutus beban bersamaan. Disamping tugas di atas relai juga berfungsi menunjukkan lokasi dan macam gangguannya. Dengan data

20 10 tersebut memudahkan analisa gangguannya. Dalam beberapa hal relai hanya memberi tanda adanya gangguan atau kerusakan, jika dipandang gangguan atau kerusakan tersebut tidak segera membahayakan. Dari uraian diatas maka relai pengaman pada sistem tenaga listrik berfungsi untuk : Merasakan, mengukur dan menentukan bagian sistem yang terganggu serta memisahkan secepatnya sehingga sistem lainnya yang tidak terganggu dapat beroperasi secara normal. Mengurangi kerusakan yang lebih parah dari peralatan yang terganggu. Mengurangi pengaruh gangguan terhadap bagian sistem yang lain yang tidak terganggu didalam sistem tersebut disamping itu mencegah meluasnya gangguan. Memperkecil bahaya bagi manusia. Untuk melaksanakan fungsi di atas maka relai pengaman harus memenuhi persyaratan sebagai berikut : a. Dapat diandalkan (reliable) Dalam keadaan normal jika tidak ada gangguan tidak bekerja, mungkin berbulan-bulan atau bertahun-tahun. Tetapi bila pada suatu saat terjadi gangguan yang mengharuskan relai bekerja, maka sistem dalam hal ini relai tidak boleh gagal bekerja dalam mengatasi gangguan tersebut. Kegagalan kerja relai dapat mengakibatkan kerusakan yang berat bagi alat yang mengalami pemadam meluas. Disamping itu relai tidak boleh

21 11 salah kerja, sehingga timbul pemadam yang tidak seharusnya ataupun menyulitkan analisa gangguan yang terjadi. Dalam hal ini yang harus dapat diandalkan tidak hanya relainya sendiri tetapi mulai dari trafo arus, trafo tegangan serta rangkaiannya, baterai serta pemutus bebannya, keandalan relai pengaman ditentukan mulai dari rancangan, pengerjaan, bahan yang digunakan dan perawatannya. Khusus pada relainya sendiri untuk relai elektro-magnetis bahan yang digunakan harus berkualitas baik, hal ini didapat dengan cara pengujiannya dilakukan secara menyeluruh (semua komponen). Oleh karena itu setelah operasi untuk mendapatkan keandalan yang tinggi diperlukan perawatan, dalam hal ini perlu adanya pengujian secara periodik, untuk menentukan apakah karakteristik relai masih tetap atau memerlukan penyetelan kembali. Catatan tentang hasil pengujian pada saat ini perlu dibandingkan dengan hasil pengujian periode yang lalu, hal ini untuk menentukan karakteristik relai apakah stabil atau tidak sehingga dapat menentukan keandalan relai. Keandalan relai dikatakan cukup baik bila mempunyai harga dari 90% s/d 99%. b. Selektif Relai bertugas mengamankan peralatan atau bagian sistem dalam daerah pengamanannya. Letak pemutus beban sedemikian rupa sehingga setiap bagian dari sistem dapat dipisahkan. Maka tugas relai dalam mendeteksi adanya gangguan yang terjadi pada daerah pengamanannya dan memberi perintah untuk membuka pemutus beban untuk memisahkan

22 12 bagian sistem yang terganggu. Dengan demikian bagian sistem lainnya yang tidak terganggu jangan sampai dilepas dan masih beroperasi secara normal, sehingga tidak terjadi pemutusan pelayanan atau jika pemutusan / pemadaman terbatas. Dengan kata lain pengamanan dinyatakan selektif bila relai dan pemutus tenaga yang bekerja hanyalah pada daerah yang terganggu saja. Salah satu cara untuk mendapatkan pelayanan yang selektif ialah dengan menggunakan relai yang mempunyai selektifitas mutlak atau selektifitas relatif dengan pertingkatan waktu kerja pada masing-masing relai. Suatu pengamanan dapat mempunyai selektifitas misalnya pengamanan dengan relai differensial. Atau pengamanan mempunyai selektif relatif, misalnya dengan relai arus lebih atau relai jarak. Dalam hal menggunakan relai arus lebih atau relai jarak pengamanan akan selektif dengan cara penyetelan yang baik. c. Waktu kerja relai cepat Relai pengaman harus dapat bekerja dengan cepat karena : Kerusakan peralatan yaitu tembusnya isolasi dapat disebabkan karena terjadinya tegangan lebih terlalu lama ataupun rusak terbakar karena dialiri gangguan yang terlalu lama. Dengan demikian relai pengaman harus bekerja dengan cepat. Tidak boleh melampaui waktu penyelesaian kritis (critical clearing time).

23 13 Untuk sistem yang telah besar kecepatan kerja relai pengaman diperlukan karena untuk menjaga kestabilan sistem agar tidak terganggu. Gangguan fase tiga lebih berpengaruh pada kemampuan sistem untuk mempertahankan kestabilan, sehingga waktu penyelesaian gangguan harus secepatnya diselesaikan dibandingkan dengan bantuan fase satu tanah. Gangguan hubung singkat yang tetap akan menyebabkan tegangan jatuh dan mengganggu industri. Namun demikian relai tidak boleh bekerja terlalu cepat (kurang dari 10 ms). Dalam hal ini arrester di beri kesempatan kerja lebih dulu. Disamping itu bila dikehendaki waktu kerja relai diperlambat sehubungan masalah selektifitas, maka relai tersebut harus dilengkapi alat untuk memperlambat waktu kerja yaitu relai waktu. Dengan demikian relai pengaman ini harus bekerja secepatnya namun pengamanan harus lebih selektif. Relai harus cepat bereaksi / bekerja bila sistem mengalami gangguan atau kerja abnormal. d. Peka (sensitif) Relai dikatakan peka apabila dapat bekerja dengan masukan dari besaran yang dideteksi kecil. Jadi relai dapat bekerja pada awal kejadian gangguan atau dengan kata lain gangguan dapat diatasi pada awal kejadian. Hal ini diberi keuntungan dimana kerusakan peralatan yang diamankan akibat gangguan menjadi kecil. Namun demikian relai harus stabil artinya : Relai harus dapat antara arus gangguan atau arus beban maksimum. Relai tidak dapat boleh bekerja karena adanya arus inrush, yang besarnya seperti arus gangguan yaitu 3 sampai 5 kali arus maksimum,

24 14 yaitu pada saat pemasukan trafo daya. Relai harus dapat membedakan antara adanya gangguan atau ayunan beban. e. Ekonomis dan sederhana Dalam menentukan relai pengaman yang akan digunakan harus ditinjau tehno-ekonominya. Misalnya untuk sistem distribusi tegangan tengah yang radial tidak diperlukan relai yang rumit dan sangat cepat bekerjanya, atau misalnya trafo distribusi yang hanya 1000 kva menggunakan relai diferensial Relai arus lebih Relai arus lebih berfungsi merasakan adanya arus lebih dan kemudian memberi perintah kepada pemutus beban untuk membuka. Relai arus lebih ini umumnya digunakan pada sistem tegangan rendah sampai tegangan tinggi. Pengamanan dengan menggunakan relai arus lebih mempunyai beberapa keuntungan yaitu: Pengamanannya sederhana. Dapat sebagai pengaman utama dan berfungsi juga sebagai pengaman cadangan. Harganya relatif murah. Relai arus lebih pada umumnya digunakan sebagai pengaman: Jaringan tegangan menengah atau saluran distribusi. Untuk sistem tenaga listrik yang kecil dan radial. Untuk sistem tenaga listrik yang besar pengaman arus lebih hanya digunakan

25 15 sebagai pengaman cadangan, karena untuk mengkoordinasi sulit untuk mendapatkan selektifitas yang baik. Pengaman cadangan transformator tenaga dan generator. Pengaman motor listrik yang kecil. Pengaman gangguan tanah untuk sistem distribusi ataupun saluran transmisi Relai Gangguan Pentanahan Relai pengaman gangguan penghubung singkat fasa ke tanah tergantung dari besarnya arus gangguan tanah, sedang besarnya arus gangguan tanah sangat dipengaruhi oleh sistem pertanahannya. Karena arus gangguan hubung singkat fase satu ke tanah dapat kecil sekali sampai besar sekali tergantung sistem pentanahannya maka gangguan ini selanjutnya di sebut gangguan tanah. Untuk sistem yang diketanahkan langsung arus gangguan tergantung impedansi urutan positif, negatif dan nol sistem, sehingga arus gangguannya besar. Karena arus gangguan tanahnya besar maka pengaman gangguan tanah dapat seperti untuk gangguan antar fasa yang menggunakan 3 buah relai. Tetapi jika akan memperhitungkan adanya tahanan gangguan yang mungkin arus beban dapat digunakan sambungan atau setting relai seperti pada sistem yang diketanahkan dengan tahanan rendah.

26 BAB III PRINSIP KERJA RELAI ARUS LEBIH DAN RELAI GANGGUAN PENTANAHAN 3.1. Diagram Garis Panel Utama Tegangan Rendah Sistem kelistrikan panel utama tegangan rendah di PT. SIER yang dipasok dari gardu distribusi dengan transformator tegangan menengah 20 kv/400 volt, 3 phasa, 4kawat, tipe kering, 50 Hz. Jaringan distribusi panel utama tegangan rendah diamankan dari gangguan hubung singkat dengan menggunakan proteksi relai arus lebih (OCR) dan relai gangguan pentanahan (EFR) dimana sistem pentanahan netral umumnya melalui tahanan. Gambar 3.1. Diagram garis PUTR 16

27 Pemutus Tenaga Udara Pemutus Tenaga (PMT) adalah alat pemutus otomatis yang mampu memutus / menutup rangkaian pada semua kondisi, yaitu pada kondisi normal ataupun gangguan Dalam hal ini komponen yang digunakan adalah komponen Masterpact tipe NW merek Merlin Gerin. Pemutus tenaga udara memiliki ketahanan panas yang tinggi sehingga memungkinkan cara kerja yang disebut dengan diskriminasi total. Hal ini dapat menjamin kontinuitas pelayanan sumber daya listrik karena pada saat terjadi gangguan, pemutus tenaga akan menunda pemutusan, sebelum semua pemutus tenaga di sisi bawahnya terputus (trip). Sehingga, jika gangguan tersebut hanya terjadi pada satu titik, maka pemutus tenaga pada daerah itu sajalah yang terputus. Gambar 3.2. Pemutus Tenaga Udara Masterpact tipe NW 3.3. Relai Arus Lebih (OCR) Relai arus lebih adalah relai yang bekerja terhadap arus lebih, ia akan bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai settingnya ( Iset ). Berikut spesifikasi komponen relai arus lebih :

28 18 Arus nominal : 1A atau 5A Tegangan suplai : 24 V DC atau 230 V AC ±20% Frekuensi : 50Hz atau 60Hz Daya : 3.3 W Temperatur : -25 C...70 C Gambar 3.3. Relai arus lebih tipe XI1-I merk SEG a. Prinsip Kerja Pada dasarnya relai arus lebih adalah suatu alat yang mendeteksi besaran arus yang melalui suatu jaringan dengan bantuan trafo arus. Harga atau besaran yang boleh melewatinya disebut dengan setting. Koordinasi pada relai arus lebih untuk mendapatkan selektifitas terutama di lakukan dengan setting waktu kerja relai, disamping juga karena ada perbedaan arus pada sisi hilir dan sisi hulunya. Macam-macam karakteristik relai arus lebih : Relai arus lebih waktu tertentu (Definite time relay)

29 19 Relai arus lebih waktu terbalik (inverse time relay) Relai waktu seketika (Instantaneous relay) b. Relai arus lebih waktu tertentu (definite time relay) Relai ini akan memberikan perintah pada pemutus tenaga pada saat terjadi gangguan hubung singkat dan besarnya arus gangguan melampaui settingnya (Is), dan jangka waktu kerja relai mulai pick up sampai kerja relai diperpanjang dengan waktu tertentu tidak tergantung besarnya arus yang mengerjakan relai, lihat gambar 3.4. dibawah ini. Gambar 3.4 Karakteristik relai waktu tertentu c. Relai arus lebih waktu terbalik (invers time relay) Relai ini akan memberikan perintah pada pemutus tenaga pada saat terjadi gangguan bila arus gangguannya melampaui penyetelannya (I s ), dan jangka waktu kerja relai mulai pick up sampai kerja relai waktunya diperpanjang berbanding terbalik dengan besarnya arus lihat gambar 3.5. Pada jenis ini karakteristik kecuraman waktu-arus dapat beragam dan berdasarkan standar BS 142 th dikelompokkan menjadi : Normal inverse Very inverse Long inverse

30 20 Definite time Gambar 3.5 Karakteristik relai waktu terbalik Dengan karakteristik dan persamaan seperti pada gambar 3.5. Untuk relai dari Amerika ataupun lisensinya, karakteristik relai digambarkan kesemuanya dan untuk tipe yang berbeda mempunyai kecuraman yang berbeda. Pada relai dengan karakteristik waktu terbalik, sumbu tegak merupakan waktu dalam detik atau cycle dan sumbu datar adalah berapa kali besarnya arus gangguan yang lewat relai terhadap arus penyetelannya (x Iset). Penyetelan waktu disini ditunjukkan dengan kurva yang digunakan dan sering disebut Td (Time Dial) atau TMS (Time Multiple Setting). Bentuk karakteristik relai untuk komponen tipe XI1-1 dari SEG seperti pada gambar 3.6, gambar 3.7, gambar 3.8, dan gambar 3.9.

31 21 Gambar 3.6. Kurva waktu tunda relai arus lebih terbalik Gambar 3.7. Kurva waktu tunda relai arus lebih sangat terbalik

32 22 Gambar 3.8. Kurva waktu tunda relai arus lebih terbalik sekali Gambar 3.9. Kurva waktu tunda relai arus lebih waktu tertentu

33 23 d. Relai arus lebih Waktu Seketika (Instantaneous relay) Relai ini akan memberikan perintah pada pemutus tenaga pada saat terjadi gangguan bila besar arus gangguannya melampaui penyetelannya (I m ), dan jangka waktu kerja relai mulai pick up sampai kerja relai sangat singkat tanpa penundaan waktu (20-60 m/det), Dapat kita lihat pada gambar Gambar 3.10 Karakteristik relai waktu seketika Relai ini jarang berdiri sendiri tetapi umumnya dikombinasikan dengan relai arus lebih dengan karakteristik yang lain Relai Gangguan Pentanahan (EFR) Relai gangguan pentanahan adalah relai yang berfungsi sebagai pengaman dari generator, motor, transfomator, kapasitor bank, dan masukkan radial didalam sebuah jaringan distribusi. Didalam jaringan yang terhubung parallel, pengaman gangguan pentanahan sangatlah dibutuhkan untuk menjamin keselamatan manusia dan alat. Arus gangguan satu fasa tanah ada kemungkinan lebih kecil dari arus beban, ini disebabkan karena salah satu atau dari kedua hal berikut: a. Gangguan tanah ini melalui tahanan gangguan yang masih cukup tinggi. b. Pentanahan netral sistemnya melalui impedansi/tahanan yang tinggi, atau bahkan tidak ditanahkan.

34 24 Dalam hal demikian, relai pegaman hubung singkat (relai fasa) tidak dapat mendeteksi gangguan tanah tersebut. Supaya relai sensitive terhadap gangguan tersebut dan tidak salah kerja oleh arus beban, maka relai dipasang tidak pada kawat fasa melainkan kawat netral pada sekunder trafo arusnya. Dengan demikian relai ini dialiri oleh arus netralnya, berdasarkan komponen simetrisnya arus netral adalah jumlah dari arus ketiga fasanya. Arus urutan nol dirangkaian primernya baru dapat mengalir jika terdapat jalan kembali melalui tanah (melalui kawat netral) Berikut spesifikasi komponen relai arus lebih: Arus nominal : 1A atau 5A Tegangan suplai : V DC atau V AC Frekuensi : 50Hz atau 60Hz Daya : 4 W Temperatur : -10 C...55 C Gambar Relai gangguan pentanahan tipe XI1-E merk SEG

35 PRINSIP KERJA & PENGAWATAN Prinsip Kerja & Pengawatan Relai Arus Lebih (Over Current Relay) Pada prisipnya relai arus lebih adalah relai yang bekerja berdasarkan kontak magnet dimana kumparan medan magnet akan bekerja apabila adanya tegangan masuk akibat yang diakibatkan perbedaan arus antar phasa yang terdeteksi oleh relai arus lebih dengan bantuan tranformator arus. Relai arus lebih berfungsi memonitor arus pada jaringan antara phasa R, S, dan T mengamankan jaringan apabila terdapat arus yang berbeda. Apabila arus sekunder dari CT yang mengalir pada bimetal mengalami perbedaan diatas batas setting, maka bimetal akan mengaktifkan kontak dan melakukan pemutusan aliran pada jaringan. Gambar Diagram Pengawatan relai arus lebih

36 26 Gambar Posisi Kontak pada relai arus lebih Prinsip Kerja & Pengawatan Relai Gangguan Pentanahan (Earth Fault Relay) Umumnya relai gangguan pentanahan digunakan untuk memproteksi netral maupun ground (pentanahan) terhadap Phasa R, S dan T agar tidak terjadi kebocoran arus pada netral dan ground. Apabila ada kebocoran arus yang mengalir pada netral atau ground maka relai gangguan pentanahan yang memonitor melalui bantuan CT akan mengaktifkan kontak dan melakukan pemutusan aliran pada jaringan. Penggunaan relai gangguan pentanahan dalam beberapa rangkaian proteksi antara lain sebagai proteksi gangguan pentanahan pada stator generator, proteksi sistem pentanahan dan proteksi pentanahan tambahan (titik netral).

37 27 Gambar Diagram Pengawatan relai gangguan pentanahan Gambar Posisi Kontak pada relai gangguan pentanahan 3.6. Dasar Penyetelan relai arus lebih. Pada dasarnya relai arus lebih terutama sebagai pengamanan gangguan hubung singkat, tetapi dalam beberapa hal diusahakan dapat berfungsi sebagai pengaman beban lebih. Fungsi relai ini disamping sebagai pengaman utama untuk seksi yang diamankan juga berfungsi sebagai pengaman cadangan seksi berikutnya.

38 28 Pertimbangan kedua hal di atas merupakan dasar dalam penentuan penyetelan arus kerjanya. Adapun pertimbangan penyetelan waktu ialah diusahakan relai secara keseluruhan bekerja cepat tetapi tetap selektif. Karena arus gangguan antar fase dan satu fase berbeda maka penyetelannya juga berbeda sehingga pada butir ini akan diuraikan kriteria penyetelan untuk gangguan antar fase. Untuk gangguan satu fase ketanah akan dibahas kemudian. Kaidah / kriteria dasar penyetelan relai arus lebih untuk proteksi gangguan fase ialah sebagai berikut : a. Penyetelan Arus Pick Up (kerja) Pada dasarnya relai arus tidak boleh kerja pada beban maksimum dalam batas penyetelan arus pick up minimum adalah : K I s I S min = maks... (3.1) Kd Dimana : I smin I maks : Penyetelan arus kerja minimum : Arus maksimum K s : Faktor keamanan (1,1 1,2) K d : Faktor arus kembali (arus kembali, arus kerja) untuk relai dengan karakteristik waktu tertentu 0,8-0,9 dan untuk relai dengan karakteristik waktu terbalik (relai jenis induksi) dan relai statik mendekati 1,0 Umumnya IS diset 1,2 1,5 x pengenal trafo arus, kecuali relai arus lebih yang dikontrol dengan tegangan turun.

39 29 b. Penyetelan waktu kerja Relai paling hilir Penyetelan waktu kerja untuk relai yang letaknya paling hilir adalah secepat mungkin. Namun tidak boleh bekerja karena adanya arus transient pada saat pemasukan pemutus tenaga dimana pada jaringan terdapat beban dan tidak boleh bekerja kalau terjadi getaran mekanis. Adapun penyetelannya untuk relai arus lebih dengan waktu tertentu ialah antara 0,2 sampai 0,3 detik, sedang untuk relai arus lebih dengan waktu terbalik dipilih Td (Time Dial) atau TMS (Time Multiple Setting) yang terkecil. Penyetelan waktu kerja relai satu seksi dihulunya. Penyetelan waktu kerja relai satu seksi dihulunya didasarkan bahwa relai yang berdekatan harus dapat selektif. Dengan demikian yang paling menentukan beda waktu kerja relai yang berdekatan. Untuk relai elektromagnetis beda waktu (Δt) tersebut umumnya diambil 0,4 dt 0,5 dt. Δt diambil 0,4 0,5 detik didasarkan adanya : 1. kesalahan relai waktu pada kedua relai waktu yang berurutan 0,2 0,3 detik. 2. Overshoot 0.05 detik. 3. Waktu pembukaan pemutus tenaga maksimum 0,1 detik. 4. Faktor keamanan 0,05 detik. Penyetelan waktu didasarkan pada pembangkitan maksimum dan kemudian dicek pada pembangkitan minimum apakah semua relai masih dapat merupakan pengaman cadangan satu seksi dihilirnya.

40 30 Perhitungan penyetelan waktu tunda relai arus lebih terbalik (normal invers) adalah: 0,14 = ti > 0. I -1 I > t 02. (3.2) Perhitungan penyetelan waktu tunda relai arus lebih sangat terbalik (very invers) adalah: 13,5 t = ti > I -1 I >.. (3.3) Perhitungan penyetelan waktu tunda relai arus lebih terbalik sekali (extremely invers) adalah: 80 t = ti >.. (3.4) 2 I -1 I > Perhitungan penyetelan waktu tunda relai arus lebih waktu tertentu (definite time) adalah: I t = 2 x.. (3.5) I > Dimana: t : Waktu ti> : Pengali waktu 0,1-1 I : Nilai arus gangguan I> : Nilai arus kerja Bila ternyata untuk pembangkitan minimum tidak dapat sebagai

41 31 penyetelan cadangan seksi berikutnya perlu ditinjau kembali penyetelan arusnya. Kalau ternyata penyetelan arusnya tidak dapat diturunkan, karena akan salah kerja adanya arus beban maksimum maka harus dipilih relai jenis lain, misalnya arus lebih dengan kontrol tegangan. adalah: Dimana : Perhitungan rumus arus gangguan yang melewati kumparan relai If = Is CT Ratio min x Imaks. (3.6) If I smin CT Ratio I maks : Arus gangguan yang melewati kumparan relai : Penyetelan arus kerja minimum : Perbandingan trafo arus : Arus maksimum Perhitungan rumus penyetelan arus adalah: Iset = If CT Ratio x Is....(3.7) Dimana : Iset If CT Ratio : Arus gangguan : Arus gangguan yang melewati kumparan relai : Perbandingan trafo arus c. Penyetelan waktu seketika Berdasarkan studi arus hubung singkat, maka semakin dekat dengan sumber semakin besar arus gangguan yang terjadi, sedangkan berdasarkan penyetelan relai arus lebih didapatkan bahwa untuk pengaman seksi semakin dekat dengan sumber

42 32 waktunya semakin lama. Untuk mempercepat kerja relai ini maka relai arus lebih dengan karakteristik waktu tertentu ataupun waktu terbalik dikombinasi dengan waktu seketika. Karena relai ini tanpa perlambatan waktu, maka koordinasi antara seksi satu dengan seksi lainnya untuk mendapatkan selektifitas didasarkan tingkat beda arus (current grading). Adapun jangkauan relai ini karena bekerjanya seketika atau tanpa perlambatan waktu, supaya selektif terhadap seksi berikutnya pada keadaan arus gangguan maksimum, yaitu gangguan 3 fasa dan pembangkitan maksimum. Penyetelan relai ini adalah: I m = K s I HS. r.(3.8) Dimana : Im IHS.r : Penyetelan arus seketika : Arus hubung singkat 3 fase pada pembangkitan maksimum pada rel ujung seksi yang diamankan Ks : Faktor keamanan umumnya diambil 1,1-1,2 Dari penyetelan tersebut relai ini tidak akan menjangkau ujung seksi yang diamankan, atau tidak akan tumpang tindih dengan pengamanan seksi berikutnya. Hal yang perlu diperhatikan pada penyetelan seketika adalah: Bila jaringan dipasok dari trafo tenaga, penyetelan relai arus lebih seketika pada sisi tegangan tinggi tidak boleh menjangkau rel sisi tegangan menengah, sedang bila relai ini di sisi tegangan menengah harus diblok atau tidak diaktifkan, karena bila disetel tidak mungkin dapat selektif dengan

43 33 relai arus lebih pada penyulang. Adanya gangguan di rel relai akan bekerja dengan waktu tunda, bila hal ini dianggap membahayakan bagi transformatornya perlu diberi relai dengan penyetelan arus seketika tetapi perlambatan waktu md. Bila jaringan dipasok langsung dari generator, maka relai arus lebih seketika harus diblok, sesuai relai arus lebih pada sisi sekunder transformator. Bila jaringan dipasok dari generator unit (generator trafo daya menjadi satu kesatuan), relai arus lebih dari generator bila letaknya sebelum trafo tenaga, untuk penyetelan relai arus lebih seketikanya tidak boleh sampai pada rel penyulangnya. Sedangkan bila relai arus lebih ini terletak setelah trafo tenaga relai arus lebih seketika harus diblok ataupun diberi relai sesuai dengan transformator. d. Data dan tatacara untuk mengkoordinasi relai arus lebih Untuk mendapatkan setting yang slektif dan baik, gunakan relai arus lebih dengan karakteristik waktu yang sama. Data yang diperlukan untuk setting relai ialah : Data impedansi seluruh jaringan. Diagram kutub tunggal, tipe dan pengenal relai yang digunakan dan pengenal trafo arusnya. Maksimum dan minimum dari pembangkitan, sehingga dapat dihitung besarnya arus hubung singkat maksimum dan minimum. Arus maksimum yang diijinkan mengalir pada peralatan atau jaringan. Kurva karakteristik relai.

44 34 Tatacara koordinasi setting relai adalah: 1. Relai disetting dengan dasar arus hubung singkat maksimum. 2. Kemudian pada setting diatas relai dicek pada arus hubung singkat minimum apakah relai masih dapat sebagai cadangan untuk seksi hilir berikutnya. 3. Relai yang lebih hilir mempunyai setting arus sama atau lebih kecil dari relai yang di hulunya, dengan demikian arus primer yang diperlukan untuk mengerjakan relai di hilir sama atau lebih kecil dari relai di hulunya Penyetelan Relai Gangguan Pentanahan Penyetelan untuk pengamanan gangguan tanah sistem langsung untuk sistem fasa 3, 4 kawat harus dipertimbangkan adanya arus ketidak seimbangan yang minimum, penyetelan relai ini ialah: Iset = Ks.IU.B. (3.9) Dimana : Iset = Penyetelan arus gangguan tanah IU.B = Arus tidak seimbang yang mungkin timbul Ks = Faktor keamanan diambil 1,2 1,5 Pada jaringan ini karena arus gangguan cukup besar maka kriteria penyetelannya sama dengan relai gangguan antar fasa, tetapi batas minimum dapat lebih kecil dari arus beban nominal Sistem Kerja Relai Arus Lebih & Relai Gangguan Pentanahan Pada rangkaian kontrol ini terdapat juga rangkaian pengaman terhadap arus

45 35 lebih (OCR) dan gangguan pentanahan (EFR), yang bekerja secara terpisah dari pengaman pemutus tenaga udara. Relai arus lebih dan relai gangguan pentanahan akan melakukan penguncian (latching) dengan sendirinya bila terjadi gangguan pada jaringan yang terdeteksi oleh relai pengaman tersebut. Pada saat terjadi gangguan, kontak dari relai pengaman akan mengaktifkan relai dan lampu indikatornya, dimana relai tersebut akan memutuskan aliran arus yang menuju Uvt sehingga pemutus tenaga akan trip (tidak bekerja) dan lampu indikatornya menyala yang berfungsi memberitahu operator bahwa telah terjadi gangguan. Untuk mengaktifkan kembali rangkaian menjadi normal maka harus menekan push button reset. Gambar 3.16 Komponen operasional relai pengaman di pintu panel 3.9. Cara Mengatasi Trouble Shooting (Gangguan) Panel PUTR Tidak terjadi transisi suplai Apabila tidak terjadi transisi pada saat PLN padam atau setelah PLN kembali, perhatikan posisi saklar pemilih 1SS1. Apabila Auto, transisi terjadi secara otomatis. Apabila Manual PLN, tidak akan terjadi transisi ke genset sebelum operator memindah ke posisi AUTO. Apabila Manual Genset, tidak akan terjadi transisi ke PLN sebelum operator memindahkan ke posisi AUTO.

46 36 Pemutus tenaga TRIP Terjadi gangguan pada jalur ke arah beban kemudian periksa jalur tersebut, atau arus beban melebihi kapasitas pemutus tenaga tersebut kemudian periksa arus beban tersebut dan diukur dengan Clamp Ampere. Lampu tanda arus lebih ON Terjadi gangguan arus lebih pada sistem / jaringan dari pemutus tenaga utama ke arah beban. Periksa apakah ada yang terhubung singkat pada bagian dalam panel atau jaringan ke arah beban. Lampu tanda gangguan pentanahan ON Terjadi gangguan gangguan pentanahan pada sistem / jaringan dikarenakan kegagalan pada sistem pentanahan. Periksa jalur tersebut. apakah pentanahan bocor atau tidak.

47 BAB IV ANALISA PERHITUNGAN RELAI ARUS LEBIH DAN RELAI GANGGUAN PENTANAHAN 4.1. Data-data Panel Utama Tegangan Rendah Data-data panel utama tegangan rendah di PT. SIER pada sisi incoming PLN dan sisi incoming Genset. a. Incoming PLN : Arus Nominal (In) : 1600A Tegangan : 380V CT Ratio : 5A Frekuensi : 50Hz b. Incoming GENSET : Arus Nominal (In) : 1200A Tegangan : 380V CT Ratio : 5A Frekuensi : 50Hz Gambar 4.1. Data jaringan PUTR 37

48 Cara Penyetelan Sakelar DIP Relai Arus Lebih Sakelar DIP terdapat di atas dari komponen tipe XI1-I yang berfungsi untuk menyetel nilai nominal dan penyetelan dari fungsi-fungsi parameter pada table di bawah ini. Table 4.1. Fungsi-fungsi sakelar DIP tipe XI1-I Sakelar DIP Mati Hidup Fungsi 1* 2* 3* 4 5 Waktu Tertentu Waktu Tertentu Waktu Tertentu tidak di blok tidak di blok Terbalik Sangat terbalik Terbalik Sekali di blok di blok Penyetelan dari karakreistik pemutusan Pemilihan dari I> elemen Pemilihan dari I>> elemen 6 50 Hz 60 Hz Penyetelan frekuensi rata-rata 7* x1 s (x1) x10 s (x2) Pemilihan Pengali waktu untuk ti> (pengali untuk waktu terbalik pada indikasi rak) 8* x1 s x100 s Pemilihan Pengali waktu untuk ti> Catatan : *Hanya satu dari sakelar DIP 1-3 atau 7-8 harus Hidup pada saat yang bersamaan. Karakteristik pemutusan mengharuskan untuk waktu proteksi relai arus lebih bisa dipilih dengan bantuan sakelar DIP 1-3 dan harus dipastikan hanya satu dari tiga sakelar DIP tersebut hidup. Untuk pemilihan dari karakteristik pemutusan haru mengikuti aturan seperti gambar 4.2.

49 39 Gambar 4.2 Pemilihan karakteristik pemutusan 4.3. Cara Penyetelan Sakelar DIP Relai Gangguan Pentanahan Sakelar DIP terdapat di atas dari komponen tipe XI1-E yang berfungsi untuk menyetel nilai nominal dan penyetelan dari fungsi-fungsi parameter pada table di bawah ini. Table 4.2. Fungsi-fungsi sakelar DIP tipe XI1-E Sakelar DIP Mati Hidup Fungsi Tidak berfungsi 4 5 tidak di blok di blok Pemilihan dari IE>> elemen 6 50 Hz 60 Hz Penyetelan frekuensi rata-rata 7* x1 s x10 s Pemilihan Pengali waktu untuk tie> 8* x1 s x100 s Pemilihan Pengali waktu untuk tie> Catatan : *Hanya satu dari sakelar DIP 7-8 harus Hidup pada saat yang bersamaan.

50 Perhitungan Penyetelan Relai Arus Lebih Perhitungan Penyetelan Relai Arus Lebih Waktu Tertentu a. Untuk incoming PLN : Komponen relai arus lebih yang digunakan adalah tipe XI1-I dari SEG, Sehingga diset waktu tercepat yaitu di ambil Td = 0,1. Dimana : Imaks = 1600A dengan perbandingan CT sebesar 5A, Ks = 1,1 dan Kd = 0,8. Penyetelan arus pada sisi incoming PLN dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.1). Ks 1,1 Is min (PLN) = x Imaks = x 1600A = 2200A Kd 0,8 Sehingga arus gangguan yang melewati kumparan relai dapat dihtiung dengan menggunakan persamaan (3.6) adalah. 5 If (PLN) = 2200 x = 6,875A 1600 Sehingga penyetelan arus untuk sisi incoming PLN dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.7) adalah. If (PLN) 6,875 Is(PLN) = x Is = x Is = 1,375 x Is CT Ratio 5 Dari grafik relai arus lebih tipe XI1-I pada gambar 3.9 untuk arus gangguan 1,375 x Is dan Td = 0,1 didapat t =2 det b. Untuk incoming GENSET : Komponen relai arus lebih yang digunakan adalah tipe XI1-I dari SEG, Sehingga diset waktu tercepat yaitu di ambil Td = 0,1. Dimana : Imaks = 1200A dengan perbandingan CT sebesar 5A, Ks = 1,1 dan Kd = 0,8.

51 41 Penyetelan arus pada sisi incoming Genset dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.1). Ks 1,1 Is (GEN) = x Imaks = x 1200A = 1650A Kd 0,8 Sehingga arus gangguan yang melewati kumparan relai dapat dihtiung dengan menggunakan persamaan (3.6) adalah. 5 If (GEN) = 1650 x = 6,875A 1200 Sehingga penyetelan arus untuk sisi incoming Genset dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.7) adalah. If (GEN) 6,875 Is(GEN) = x Is = x Is = 1,375 x Is CT Ratio 5 Dari grafik relai arus lebih tipe XI1-I pada gambar 3.9 untuk arus gangguan 1,375 x Is dan Td = 0,1 didapat t = 2 det Perhitungan Penyetelan Relai Arus Lebih Waktu Terbalik a. Untuk incoming PLN : Komponen relai arus lebih yang digunakan adalah tipe XI1-I dari SEG, Sehingga diset waktu tercepat yaitu di ambil Td = 0,1. Dimana : Imaks = 1600A dengan perbandingan CT sebesar 5A, Ks = 1,1 dan Kd = 1. Penyetelan arus pada sisi incoming PLN dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.1). Ks 1,1 Is min (PLN) = x Imaks = x 1600A = 1760A Kd 1

52 42 Sehingga arus gangguan yang melewati kumparan relai dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.6) adalah. CT Ratio 5 If (PLN) = Is min (PLN) x = 1760 x = Imaks ,5A Sehingga penyetelan arus untuk sisi incoming PLN dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.7) adalah. If (PLN) 5,5 Is(PLN) = x Is = x Is = 1,1 x Is CT Ratio 5 Dari grafik relai arus lebih tipe XI1-I pada gambar 3.6 untuk arus gangguan 1,1 x Is dan Td = 0,1 didapat t = 7 det c. Untuk incoming GENSET : Komponen relai arus lebih yang digunakan adalah tipe XI1-I dari SEG, Sehingga diset waktu tercepat yaitu di ambil Td = 0,1. Dimana : Imaks = 1200A dengan perbandingan CT sebesar 5A, Ks = 1,1 dan Kd = 1. Penyetelan arus pada sisi incoming genset dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.1). Ks 1,1 Is (GEN) = x Imaks = x 1200A = 1320A Kd 1 Sehingga arus gangguan yang melewati kumparan relai dapat dihtiung dengan menggunakan persamaan (3.6) adalah. 5 If (GEN) = 1320 x = ,5A Sehingga penyetelan arus untuk sisi incoming Genset dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.7) adalah.