SISTEM TENAGA LISTRIK

Transkripsi

1 Modul ke: SISTEM TENAGA LISTRIK PROTEKSI SISTEM TENAGA LISTRIK Fakultas TEKNIK IMELDA ULI VISTALINA SIMANJUNTAK,S.T.,M.T. Program Studi TEKNIK ELEKTRO

2 LATAR BELAKANG DAN PENGERTIAN UMUM Listrik memiliki peran vital dan strategis, ketersediannya harus memnuhi aspek andal, aman dan akrab lingkungan. Keandalan sistem tenaga listrik ditentukan oleh sistem dan konstruksi instalasi listrik yang memenuhi ketentuan dan persyaratan yang berlaku. Keamanan sistem tenaga listrik ditentukan oleh sistem pengaman (protection system) yang baik, benar, andal atau tepat sesuai dengan kebutuhan sistem yang ada. Pengertian/ definisi : Proteksi : perlindungan/ pengaman. Sistem tenaga listrik : suatu sistem yang terdiri dari dari beberapa sub sistem, yaitu : pembangkitan (pembangkit tenaga listrik), penyaluran (transmisi), pendistribusian (distribusi) dan instalasi pemanfaatan. Proteksi sistem tenaga listrik : perlindungan/ pengaman pembangkitan (pembangkit tenaga listrik), penyaluran (transmisi), pendistribusian (distribusi) dan instalasi pemanfaatan.

3 FUNGSI UTAMA PROTEKSI Dua fungsi utama proteksi, adalah : Mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya pada bagian sistem yang diamankannya. Melepaskan bagian sistem yang terganggu, sehingga bagian sistem lainnya yang tidak mengalami gangguan dapat terus beroperasi. Contoh komponen (alat) proteksi yang paling sederhana, adalah Pengaman Lebur (Fuse). Jika dalam memilih Fuse, tepat sesuai kebutuhan, maka kedua fungsi tersebut di atas dapat dipenuhi. Untuk pengaman sistem yang lebih kompleks, diperlukan komponen (alat) pengaman yang lebih lengkap (terdiri dari berbagai jenis alat pengaman), misalnya : Relay pengaman, berfungsi sebagai elemen perasa yang mendeteksi adanya gangguan.

4 SISTEM TENAGA LISTRIK Pemutus Tenaga (PMT), berfungsi untuk pemutus arus dalam rangkaian listrik, untuk melepas bagian sistem yang terganggu. Trafo arus dan/ atau trafo tegangan, berfungsi untuk meneruskan arus dan/ atau tegangan pada sirkit tenaga (sirkit primer) ke sirkit rele (sirkit sekunder). Battery (Accu), berfungsi sebagai sumber tenaga untuk men-trip PMT atau catu daya untuk rele (static relay) dan rele bantu. Sistem tenaga listrik terdiri dari seksi-seksi (sub sistem), yang satu dengan yang lainnya dapat dihubungkan dan diputuskan dengan menggunakan alat pemutus tenaga (PMT). Masing-masing seksi (sub sistem) diamankan ole rele pengaman dan setiap rele mempunyai kasawan pengamanan, yang berupa bagian dari sistem. Jika terjadi gangguan di dalamnnya, rele akan mendeteksi dan dengan bantuan PMT melepaskan seksi yang terganggu dari bagian sistem lainnya. Gambar kawasan pengamanan (zone of protection) :

5 SISTEM TENAGA LISTRIK Differential Relay, berfungsi sebagai pengaman utama Generator pada pembangkit tenaga listrik, dan lain-lain. Distance Relay, berfungsi sebagai pengaman utama pada penyaluran (transmisi), dan lain-lain. Differential Relay, berfungsi sebagai pengaman utama Trafo, dan lainlain. Over Current Relay Trafo sisi 150 KV, sebagai pengaman cadangan lokal Trafo pengaman cadangan jauh Bus B. Over Current Relay dan Ground Fault Relay Trafo sisi 20 KV pengaman utama Bus B1 pengaman cadangan jauh saluran BC. Over Current Relay dan Ground Fault Relay pengaman utama saluran BC pengaman cadangan jauh saluran CD. Over Current Relay dan Ground Fault Relay di C pengaman utama saluran CD pengaman jauh seksi berikutnya.

6 PENGAMAN UTAMA DAN PENGAMAN CADANGAN Pada saat sistem tenaga listrik beroperasi dan mengalami gangguan, ada kemungkinan komponen (alat) proteksi gagal bekerja. Untuk mengantisipasi timbulnya kemungkinan tersebut, disamping sistem tenaga listrik harus dipasang pengaman utama, maka juga dilengkapi pengaman cadangan. Pengaman cadangan diharapkan akan bekerja, apabila pengaman utama gagal bekerja. Oleh karenanya pengaman cadangan selalu disertai dengan waktu tunda (time delay), untuk memberi kesempatan pada pengaman utama bekerja lebih dahulu. Jenis pengaman cadangan : Pengaman cadangan lokal (local back up). Pengaman cadangan jauh (remote back up). Letak (penempatan) : Pengaman cadangan lokal terletak di tempat yang sama dengan pengaman utamanya. Pengaman cadangan jauh terletak di seksi sebelah hulunya.

7 KRITERIA SISTEM PROTEKSI Kepekaan (sensitivity) : Peralatan proteksi (rele) harus cukup peka dan mampu mendeteksi gangguan di kawasan pengamannya. Meskipun gangguan yang terjadi hanya memberikan rangsangan yang sangat minim, peralatan pengaman (rele) harus mampu mendeteksi secara baik. Keandalan (reliability) : Dependability : Peralatan proteksi (rele) harus memiliki tingkat kepastian bekerja (dependability) yang tinggi. Peralatan proteksi (pengaman) harus memiliki keandalan tinggi (dapat mendeteksi dan melepaskan bagian yang terganggu), tidak boleh gagal bekerja. Security : Peralatan proteksi (pengaman) harus memiliki tingkat kepastian untuk tidak salah kerja atau tingkat security (keamanannya) harus tinggi. Yang dimasksud salah kerja adalah kerja yang semestinya tidak kerja, misal : karena lokasi gangguan di luar kawasan pengamannya atau sama sekali tidak ada gangguan. Salah kerja bisa mengakibatkan terjadinya pemadaman, yang semestinya tidak perlu terjadi.

8 KRITERIA SISTEM PROTEKSI Selektifitas (selectivity) : Peralatan proteksi (pengaman) harus cukup selektif dalam mengamankan sistem. Dapat memisahkan bagian sistem yang terganggu sekecil mungkin, yaitu hanya sub sistem yang terganggu saja yang memang menjadi kawasan pengaman utamanya. Rele harus mampu membedakan, apakah gangguan terletak di kawasan pengaman utamanya, dimana rele harus bekerja cepat, atau terletak di sub sistem berikutnya, dimana rele harus bekerja dengan waktu tunda atau tidak bekerja sama sekali. Kecepatan (speed) : Peralatan proteksi (pengaman) harus mampu memisahkan sub sistem yang mengalami gangguan secepat mungkin. Untuk menciptakan selektifitas yang baik, ada kemungkinan suatu pengaman terpaksa diberi waktu tunda (time delay), tetapi waktu tunda tersebut harus secepat mungkin. Dengan tingkat kecepatan yang baik, maka terjadinya kerusakan/ kerugian, dapat diperkecil.

9 SKEMA GENERATOR GENERATOR KECIL (sistem isolated) Daya: 500 s/d 1000 kva tegangan 600 volt (maksimum) 1-51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan atau kontrol tegangan 1-51G, backup ground time overcurrent relay GENERATOR SEDANG (sistem isolated/ paralel) Daya: 500 s/d kva tegangan 600 volt (maksimum) 3-51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan atau kontrol tegangan 1-51G, backup ground time overcurrent relay 1-87, differential relay 1-32, reserve power relay untuk pengendalian protection 1 40, impedance relay, untuk pengaman kehilangan medan

10 3-51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan atau kontrol tegangan 1-51G, backup ground time overcurrent relay 1-87, differential relay 1-32, reserve power relay untuk peng endalian protection 1 40, impedance relay, untuk pengaman kehilangan medan 1 46, Negative phase sequence over current relay untuk protection kondisi unbalanced

11 3-51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan atau kontrol tegangan 1-51G, backup ground time overcurrent relay 1-87, differential relay 1 87G, ground differential relay 1-32, reserve power relay untuk peng endalian protection 1 40, impedance relay, untuk pengaman kehilangan medan 1 46, Negative phase sequence over current relay untuk protection kondisi unbalanced. 1 49, temp relay untuk monitor belitan temp stator 1 64F, generator field relay, hanya untuk mesin yg mempunyai medan supply slip rings 1 60, voltage balance relay

12 PENGAMAN HUBUNG SINGKAT BUS GEN. CB CT Beban GEN. MCCB OCR Relai ini mengamankan generator dari beban lebih atau gangguan hubung singkat. PENGAMAN : OCR (51) -- untuk generator sedang dan besar MCCB - - untuk generator kecil

13 PENGAMAN TEGANGAN KURANG BUS GEN. CB Beban GEN. PT UVR PENYEBAB: Generator mengalami beban lebih AVR generator mengalami kerusakan Gangguan hubung singkat di sistem AKIBAT: Dapat merusak belitan rotor PENGAMAN : UNDER VOLTAGE RELAY (27)

14 PENGAMAN TEGANGAN LEBIH (OVER LOAD) BUS GEN. CB Beban GEN. PT OVR PENYEBAB: Lepas nya beban (Ppemb > P beban) AKIBAT: Generator mengalami kapasitif. AVR generator mengalami kerusakan bila berlanjut, merusak instalasi alat bantu di generator bisa rusak. Frekwensi naik > 50 Hz. PENGAMAN : DEVICE NUMBER OVER VOLTAGE RELAY : 59

15 PENGAMAN STATOR KE TANAH BUS GEN. TRF CB Beban Rn CT GEN. OCR 51N PENYEBAB: Terjadi kebocoran isolasi di stator, sehingga terjadi gangguan hubung Singkat fasa ketanah antara stator dan tanah AKIBAT: Kerusakan pada belitan stator PENGAMAN: PENGAMAN ARUS LEBIH (51N)

16 PENGAMAN DAYA (BALIK) PENGGERAK MULA BUS GEN. CT SISTEM GEN. PT PENYEBAB: PRIME-MOVER DARI SALAH SATU GENERATOR RUSAK, MENGAKIBATKAN GENERATOR TIDAK BERPUTAR. AKIBAT: ADA PASOKAN LISTRIK DARI GENERATOR LAIN ATAU SISTEM GENERATOR MENJADI MOTOR. SEHINGGA PENGAMAN -- REVERSE POWER (32)

17 PENGAMAN HILANG MEDAN (LOSS OF EXCITATION) BUS GEN. CT SISTEM GEN. PT PENYEBAB: Hilangnya eksitasi AKIBAT: Daya reaktif balik dari sistem masuk ke generator, atau generator menyerap var sistem Memanaskan ujung belitan generator PENGAMAN -- LOSS OF EXCITATION (40)

18 PENGAMAN TEMPERATUR GENERATOR GEN. CB 26 RTD PENYEBAB: AKIBAT: pembebanan melebihi kapasitas generator kerusakan sistem pendingin belitan generator bisa panas bisa merusak konduktor stator dan isolasi antara belitan ke inti PENGAMAN -- PENGAMAN TEMPERATUR (26)

19 PENGAMAN OVER SPEED MESIN. CB BUS GEN. GEN. TRANSDUCER SPEED SENSOR PENYEBAB: AKIBAT: gangguan pada sistem sehingga lepas beban governor tidak mampu kembalikan put. normal over speed bisa terjadi vibrasi balancing pada put. tertentu bisa rusakkan bearing dan shaft frekwensi naik PENGAMAN : UNDER SPEED (81 U) OVER SPEED (81- O)

20 PENGAMAN DIFFERENSIAL GENERATOR GEN. CB SET DIFERENSIAL GENERATOR PENYEBAB: GANGGUAN PADA BELITAN GENERATOR AKIBAT: KERUSAKAN ISOLASI BELITAN GENERATOR PENGAMAN: DIFFRENTIAL RELAY (87 G).

21 PENGAMAN BEBEAN LEBIH (OVER LOAD RELAY) BUS GEN. CB CT BEBAN GEN. OLR PENYEBAB: Arus beban melebihi nominal dan bertahan lama AKIBAT: Memanaskan belitan generator. merusak konduktor dan isolasi belitan PENGAMAN : DEVICE NUMBER OVER LOAD RELAY : 49

22 PENGAMAN TEMPERATUR GENERATOR GEN. CB NEG.SEQ FILTER OCR PENYEBAB: KETIDAK SEIMBANGAN ARUS FASA BEBAN AKIBAT: MEMANAS KAN ROTOR GENERATOR BILA BERTAHAN LAMA PENGAMAN : NEGATIVE SEQUENCE RELAY ( 46)

23 REFENSI Alawiy,M.T.;Proteksi Sistem Tenaga Listrik:Seri Relay ektromagnetis.teknik elektro.universitas Negeri Malang.2006.

24 Terima Kasih IMELDA ULI VISTALINA SIMANJUNTAK,S.T,M.T.