LABORATORIUM SISTEM TENAGA LISTRIK DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FTUI Modul 4 MODUL IV ANALISA GANGGUAN

Transkripsi

1 MODUL IV ANALISA GANGGUAN I. Tujuan Percobaan Mengetahui dan mengerti pengertian dan jenis-jenis gangguan yang terjadi pada sistem tenaga listrik. Mengetahui dan mengerti cara penghitungan besarnya arus gangguan pada saat sistem tak berbeban dan pada saat sistem diberi beban. II. Dasar Teori Gangguan yang sering terjadi dan berbahaya bagi sistem tenaga listrik adalah gangguan hubung singkat. Gangguan hubung singkat ini termasuk gangguan penghantar ketanah, hubung singkat diantara penghantar yang menyebabkan mengalirnya arus yang cukup besar melalui sistem tenaga listrik dan peralatan-peralatan didalamnya. Akibat dari terjadinya gangguan ini dapat merusakan peralatan-peralatan listrik dan terganggunya penyaluran listrik pada konsumen. Analisa gangguan atau perhitungan-perhitungan gangguan sangat penting dilakukan, karena dengan adanya analisa gangguan tersebut maka akan memungkinkan kita untuk membuat pengamanan (memasang peralatan proteksi) yang cocok untuk suatu sistem tenaga listrik. A. Jenis Gangguan Berdasarkan besar magnitude dan fasa dari tegangan dan arus gangguan yang dihasilkan, gangguan hubung singkat dibagi menjadi dua : 1. Gangguan Simetris Gangguan simetris merupakan jenis gangguan yang menghasilkan magnitude dan fasa tegangan dan arus gangguan yang memiliki nilai yang sama antara ketiga fasanya. Gangguan ini terdiri dari gangguan tiga fasa dan gangguan tiga fasa ke tanah. 1

2 a) Gangguan tiga fasa b) Gangguan tiga fasa ke tanah Dengan I fault nya ; 2. Gangguan Asimetris Gangguan asimetris adalah jenis gangguan yang menghasilkan magnitude dan fasa tegangan dan arus gangguan yang memiliki nilai yang berbeda antara ketiga fasanya. Untuk menganalisa gangguan asimetris digunakan konsep komponen simetris yang dicetuskan C.L. Fortesque pada tahun

3 Konsep komponen simetris Konsep komponen simetris yang dicetuskan C.L. Fortesque menggunakan beberapa konsep dasar sebagai berikut : Sequence Menurut Fortesque, terdapat tiga macam sequence yaitu : Komponen simetris Komponen simetris tiap fasa disusun dari ketiga sequence tersebut dimana notasi 1 menyatakan komponen sequence positif, notasi 2 menyatakan komponen sequence negatif dan notasi 0 menyatakan komponen sequence nol. Operator a Operator a menyatakan pergeseran sudut yang dialami oleh komponen-komponen simetris dalam suatu fasa. Operator ini mengacu pada komponen fasa R (dapat disebut fasa A ataupun fasa U) 3

4 Dengan total nilai 1+a+a 2 =0 Sehingga dengan menggunakan operator a didapatkan bahwa : Jika dibentuk menjadi komponen simetris setiap fasanya akan menjadi : Ketiga persamaan ini selanjutnya akan digunakan untuk menganalisis gangguan asimetris a) Gangguan satu fasa ke tanah 4

5 b) Gangguan dua fasa c) Gangguan dua fasa ke tanah B. Analisa Gangguan dengan Power System Simulator Untuk dapat mensimulasikan terjadinya gangguan dengan menggunakan Power System Simulator NE9070, maka perlu diketahui hal-hal sebagai berikut: a. Test Point Pada panel depan Power System Simulator (PSS) terdapat 22 test point. Test point digunakan untuk mensimulasikan berbagai jenis gangguan pada sistem tenaga, yaitu seperti ganguan hubung singkat tiga fasa, tiga fasa ketanah, antara dua fasa, dua fasa ketanah, dan 5

6 satu fasa ketanah. Selain itu test point dapat juga digunakan untuk memasang alat akur, yang dapat digunakan untuk mengukur arus atau tegangan pada setiap fasa saluran. Setiap test point terdiri dari enam soket yang dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian a dan b yang kesemuanya terhubung ke saluran tiga fasa. Pada saluran test point tersebut dilambangkan dengan TP1 sampai dengan TP22 Skema test point yang terdapat pada panel depan Power System Simulator diperlihatkan pada gambar 4.1. Gambar 4.1 Skema test point yang terdapat pada PSS b. Circuit Breaker Gangguan dan Timer Untuk menerapkan gangguan pada rangkaian sistem tenaga yang telah di buat pada Power System Simulator diperlukan circuit breaker gangguan. Circuit breaker ganguan ini sebenarnya merupakan saklar yang dapat digunakan untuk menerapkan gangguan. Terdapat dua macam circuit breaker gangguan yaitu: 1. Circuit breaker gangguan yang dilengkapi dengan timer (timer CB); dan 2. Circuit breaker yang tidak dilengkapi dengan timer. Timer yang terdapat pada circuit breaker gangguan berfungsi sebagai: 1. Dapat digunakan untuk menentukan lamanya gangguan yang akan diterapkan pada rangkaian. 2. Berguna sebagai cadangan apabila rele yang bertindak sebagai pengaman belum bekerja sesuai dengan waktu lamanya gangguan yang telah diatur pada timer tersebut. 6

7 Apabila lamanya gangguan yang diterapkan diatur secara manual maka circuit breaker gangguan tanpa menggunakan timer dapat digunakan. Didalam praktikum ini yang perlu di ingat bahwa setiap gangguan yang diterapkan adalah dengan menggunakan circuit breaker yang dilengkapi dengan timer. c. Cara membaca data dari distribution transformer relay Distribution transformer rele yang digunakan adalah KCEG140, yaitu rele untuk arus lebih dan gangguan ke tanah. Pada praktikum ini praktikan hanya diperkenankan untuk membaca data dari rele KCEG140 dan tidak diperkenankan untuk mengubah-ubah setting rele. Oleh karena itu penjelasan di bawah ini akan menjelaskan cara membaca data dari rele dan tidak dijelaskan tentang cara menyetting rele tersebut. c.1 Tampak Depan Di sudut atas rele terdapat label identifikasi, yang terdiri dari nomer model dan nomer serial dari rele. Pada bagian bawah rele juga terdapat label rating dari rele. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 4.2. Bagian depan dari rele tersebut ditutup oleh penutup, dan terdapat dua pegangan untuk dapat melepas penutup tersebut yaitu satu terdapat dibagian atas rele dan yang satunya lagi terdapat di bagian bawah rele. Gambar 4.2 Relay 7

8 c.2 Lampu LED indikasi berikut: Terdapat tiga lampu indikasi pada panel depan rele, yang mempunyai fungsi sebagai 1. LED hijau : Menandakan rele dalam keadaan standby. 2. LED kuning : Menandakan kondisi alarm, di mana lampu akan menyala ketika password dimasukkan pada rele. 3. LED merah : Menandakan rele dalam keadaan trip. c.3 Keypad Terdapat empat tombol (key) pada panel depan rele, yaitu: [F] FUNCTION SELECT KEY [+] INCREMENT VALUE KEY [-] DECREMENT VALUE KEY [0] RESET/ESCAPE KEY Catatan : Pada keadaan rele di tutup, maka hanya tombol [F] dan [0] yang dapat digunakan. c.4 Membaca Data Pada rele terdapat menu-menu utama yang terdiri dari: SYSTEM DATA, FAULT RECORDS, MEASUREMENTS (1), MEASUREMENTS (2), EARTH FAULT, PHASE FAULT, LOGIC FUNCTIONS, INPUT MASK, RELAY MASK, RECORDER. Menu utama dapat di akses dengan menekan tombol [F]. Untuk dapat pindah dari satu menu utama ke menu utama yang lain tombol [F] ditekan agak lama (kira-kira satu detik). Di dalam menu-menu utama tersebut terdapat submenu yang dapat di akses dengan cara menekan tombol [F] sebentar (lebih cepat dari menekan tombol untuk masuk ke menu utama), dan untuk ke luar dari submenu dan masuk ke menu utama kembali maka tekan tombol [F] agak lama. Pada percobaan ini menu utama yang digunakan adalah menu MEASUREMENTS (1) dan menu FAULT RECORDS. III. Alat-Alat 1. 4 buah kabel penghubung 2. 5 buah kebel pentanahan 8

9 3. 3 buah conector penghubung bagian a dan b pada test point 4. 6 kabel penghubung anatara test point dan circuit breaker gangguan. IV. Prosedur Percobaan A. Rangkaian Percobaan CB1 LINE pu CB2 LINK 4 CB3 CB4 CB22 TP18 CB25 CB5 GEN.1 GEN.1 TRANSFORMER CB8 DISTRIBUTION TRANSFORMER Yd11 CB27 TP20 Gambar 4.3 Rangkaian percobaan gangguan tiga fasa untuk sistem yang tak berbeban B. Prosedur Percobaan 1) Percobaan Gangguan Tiga Fasa 1. Buat rangkain sesuai dengan gambar Buat rangkaian gangguan tiga fasa pada TP Catat data sebelum gangguan. 4. Tutup semua circuit breaker (CB) yang melalui rangkaian sehingga arus mengalir pada rangkaian. Catat arus dan tegangan pada setiap fasa yang terukur pada distribution transformer relay (D2-A dan D2-B). 5. Atur timer CB pada 0,4 detik 6. Terapkan gangguan dengan menggunakan circuit breaker gangguan. 7. Pastikan timer CB dalam keadaan closed. 9

10 8. Matikan suara alarm dengan menekan tombol accept (warna kuning) kemudian catat circuit breaker mana yang terbuka (open) dan catat pula arus dan tegangan gangguan yang terjadi beserta lama gangguan yang terjadi pada distribution transformer relay. 9. Setelah data arus ganguan dicatat, tekan tombol reset (warna biru), kemudian CB28,CB26,CB23, dan CB7 dibuka. 10. Lakukan Percobaan di atas kembali tetapi dengan dua pentanahan 2) Percobaan Gangguan Dua Fasa 1. Buat rangkain sesuai dengan gambar Buat rangkaian gangguan dua fasa pada TP Catat data sebelum gangguan. 4. Tutup semua circuit breaker (CB) yang melalui rangkaian sehingga arus mengalir pada rangkaian. Catat arus dan tegangan pada setiap fasa yang terukur pada distribution transformer relay (D2-A dan D2-B). 5. Atur timer CB pada 5 detik 6. Terapkan gangguan dengan menggunakan circuit breaker gangguan. 7. Pastikan timer CB dalam keadaan closed. 8. Matikan suara alarm dengan menekan tombol accept (warna kuning) kemudian catat circuit breaker mana yang terbuka (open) dan catat pula arus dan tegangan gangguan yang terjadi beserta lama gangguan yang terjadi pada distribution transformer relay. 9. Setelah data arus ganguan dicatat, tekan tombol reset (warna biru), kemudian CB28,CB26,CB23, dan CB7 dibuka. 10. Lakukan Percobaan di atas kembali tetapi dengan dua pentanahan 3) Percobaan Gangguan Dua Fasa ke Tanah 1. Buat rangkain sesuai dengan gambar Buat rangkaian gangguan dua fasa ke tanah pada TP Catat data sebelum gangguan. 10

11 4. Tutup semua circuit breaker (CB) yang melalui rangkaian sehingga arus mengalir pada rangkaian. Catat arus dan tegangan pada setiap fasa yang terukur pada distribution transformer relay (D2-A dan D2-B). 5. Atur timer CB pada 5 detik 6. Terapkan gangguan dengan menggunakan circuit breaker gangguan. 7. Pastikan timer CB dalam keadaan closed. 8. Matikan suara alarm dengan menekan tombol accept (warna kuning) kemudian catat circuit breaker mana yang terbuka (open) dan catat pula arus dan tegangan gangguan yang terjadi beserta lama gangguan yang terjadi pada distribution transformer relay. 9. Setelah data arus ganguan dicatat, tekan tombol reset (warna biru), kemudian CB28,CB26,CB23, dan CB7 dibuka. 10. Lakukan Percobaan di atas kembali tetapi dengan dua pentanahan 4) Percobaan Gangguan Satu Fasa ke Tanah 1. Buat rangkain sesuai dengan gambar Buat rangkaian gangguan satu fasa ke tanah pada TP Catat data sebelum gangguan. 4. Tutup semua circuit breaker (CB) yang melalui rangkaian sehingga arus mengalir pada rangkaian. Catat arus dan tegangan pada setiap fasa yang terukur pada distribution transformer relay (D2-A dan D2-B). 5. Atur timer CB pada 0,5 detik 6. Terapkan gangguan dengan menggunakan circuit breaker gangguan. 7. Pastikan timer CB dalam keadaan closed. 8. Matikan suara alarm dengan menekan tombol accept (warna kuning) kemudian catat circuit breaker mana yang terbuka (open) dan catat pula arus dan tegangan gangguan yang terjadi beserta lama gangguan yang terjadi pada distribution transformer relay. 9. Setelah data arus ganguan dicatat, tekan tombol reset (warna biru), kemudian CB28,CB26,CB23, dan CB7 dibuka. 10. Lakukan Percobaan di atas kembali tetapi dengan dua pentanahan 11