Makalah Seminar Kerja Praktek PRINSIP KERJA DAN DASAR RELE ARUS LEBIH PADA PT PLN (PERSERO) PENYALURAN DAN PUSAT PENGATURAN BEBAN REGION JAWA TENGAH DAN DIY Fa ano Hia. 1, Ir. Agung Warsito, DHET. 2 1 Mahasiswa dan 2 Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Email : hia.faano@yahoo.com Abstrak Dalam usaha untuk meningkatkan keandalan penyediaan energi listrik, kebutuhan sistem proteksi yang memadai tidak dapat dihindarkan. Sistem proteksi terdiri dari peralatan CT, PT, PMT, Catu daya dc/ac, relai proteksi, teleproteksi yang diintegrasikan dalam suatu rangkaian wiring. Rele proteksi sebagai salah satu peralatan dalam sistem proteksi merupakan suatu alat yang bekerja secara otomatis untuk mengatur / memasukkan suatu perangkat listrik (rangkaian trip atau alarm) akibat adanya perubahan lain yang selanjutnya memberikan perintah kepada pemutus tenaga (PMT). Rele arus lebih berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap gangguan hubung singkat antar fasa didalam maupun diluar daerah pengaman transformator. Kata Kunci : Gangguan, Rele Arus Lebih, Proteksi, PMT I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Jaringan tenaga listrik secara umum terdiri dari pembangkit, jaringan transmisi berupa gardu induk da saluran transmisi, dan jaringan distribusi. Dalam hal 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. 1.2 Tujuan Tujuan penulisan laporan kerja praktek ini adalah untuk mengetahui sistem proteksi jaringan sistem tenaga listrik di P3B RJTD. 1.3 Pembatasan Masalah Makalah ini disusun untuk mempelajari rele arus lebih yang terdapat di PT PLN P3B RJTD. Untuk mempersempit masalah, maka hanya dibahas mengenai prinsip kerja dan dasar rele arus lebih. II. DASAR TEORI Dalam usaha untuk meningkatkan keandalan penyediaan energi listrik, kebutuhan sistem proteksi yang memadai tidak dapat dihindarkan. Sistem proteksi terdiri dari peralatan CT, PT, PMT, Catu daya dc/ac, relai proteksi, teleproteksi yang diintegrasikan dalam suatu rangkaian wiring. Disamping itu diperlukan juga peralatan pendukung untuk kemudahan operasi dan evaluasi seperti sistem recorder, sistem scada dan indikasi relai (announciator). 1 Gambar 1. Jaringan sistem tenaga listrik Fungsi peralatan proteksi adalah untuk mengidentifikasi gangguan dan memisahkan bagian jaringan yang terganggu dari bagian lain yang masih sehat serta sekaligus mengamankan bagian yang masih sehat dari kerusakan atau kerugian yang lebih besar.
Gambar 2. Sistem Proteksi 2.1 Proteksi Penghantar Sistem proteksi jaringan (SUTT dan SUTET) terdiri proteksi utam dan proteksi cadangan. Relai untuk proteksi utama yang dikenal saat ini: a) Distance Relay b) Differential Relay c) Directional Comparison Relay Proteksi Cadangan adalah sebagai berikut : Sistem proteksi cadangan lokal : OCR & GFR Sistem proteksi cadangan jauh : Zone 2 GI remote. 2.2 Sistem Proteksi SUTET Aspek-aspek yang dipertimbangkan dalam menilai pola pengaman SUTET: a. Karakteristik rele b. Keandalan c. Maintainability d. Gardu induk sisipan dimasa yang akan datang e. Telekomunikasi f. Feature minimum Gambar 3. Pola Proteksi SUTET Eksisting 2.3 Rele Cadangan Diperlukan apabila proteksi utama tidak dapat bekerja atau terjadi gangguan pada sistem proteksi utama itu sendiri. Pada dasarnya sistem proteksi cadangan dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu a. Sistem proteksi cadangan lokal (local back up protection system) Proteksi cadangan lokal adalah proteksi yang dicadangkan bekerja bilamana proteksi utama yang sama gagal bekerja. Contohnya : penggunaan OCR atau GFR. b. Sistem proteksi cadangan jauh (remote back up protection system) III. PRINSIP KERJA DAN DASAR RELE ARUS LEBIH (OCR) 3.1 Pengertian Tele Proteksi Rele 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. Rele merupakan salah satu bagian penting dari proteksi sistem TL, dan telah berkembang menjadi peralatan yang rumit. Rele dibedakan dalam dua kelompok: 1. Komparator, mendeteksi dan mengukur kondisi abnormal, dan membuka/menutup kontak (trip). 2. Auxiliary relay, dirancang untuk dipakai di auxiliary circuit yang dikontrol oleh rele 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 komponen-komponen berikut 1. Relay, 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 rele (besaran listrik sekunder). 2
3. Pemutus Tenaga (PMT) untuk memisahkan bagian sistem yang terganggu. 4. Batere beserta alat pengisi (batere charger) sebagai sumber tenaga untuk bekerjanya rele, peralatan bantu triping. 5. Pengawatan (wiring) yang terdiri dari sisrkit sekunder (arus dan/atau tegangan), sirkit triping dan sirkit peralatan bantu. Secara garis besar bagian dari relay proteksi terdiri dari tiga bagian utama, seperti pada blok diagram berikut, 3.4 Prinsip Kerja Relai Arus lebih (OCR) Rele arus lebih merupakan rele yang bekerja terhadap arus lebih, rele ini akan bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai setting arusnya (I sett). Rele ini bekerja dengan membaca input berupa besaran arus kemudian membandingkan dengan nilai setting, apabila nilai arus yang terbaca oleh rele melebihi nilai settig, maka rele akan mengirim perintah trip (lepas) kepada Pemutus Tenaga (PMT) atau Circuit Breaker (CB) setelah tunda waktu yang diterapkan pada setting. Gambar 4 Blok diagram utama rele proteksi Pada sistem proteksi menggunakan relay proteksi sekunder (gambar. 2), digambarkan sebagai berikut : Gambar 5. Rangkaian rele proteksi sekunder 3.3 Rele Arus Lebih (OCR) 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. Gambar 6. Ground Fault Relay dan Overcurrent Relay 3.5 Fungsi dan Penggunaan Relai ini berfungsi sebagai pengaman terhadap gangguan arus hubung singkat fasafasa dan dapat digunakan sebagai : Pengaman utama penyulang (jaringan tegangan menengah) Pengaman cadangan pada trafo, generator dan transmisi Pengaman utama untuk sistem tenaga listrik yang kecil dan radial. 3.6 Instalansi / Wiring Gambar 7. Pengaman arus lebih dengan 3 fasa OCR 3
Gambar 11. Kurva perbandingan waktu dan arus OCR karakteristik instantaneous Gambar 8. Pengaman arus lebih dengan 3 fasa OCR + GFR 3.7.2 Rele Arus Lebih Waktu Tertentu (Definite time OCR) Gambar 9. Pengaman arus lebih dengan 2 fasa OCR + GFR 3.7 Karakteristik Rele 3.7.1 Rele Arus Lebih Kerja Seketika (Instantaneous OCR) Karakteristik waktu kerja OCR karakteristik instantaneous: Bekerja tanpa waktu tunda Setelan arus sangat besar Terdapat disisi primer atau sekunder transformator Gambar 12. Pengawatan OCR karakteristik definite Karakteristik waktu kerja OCR karakteristik definite: Bekerja dengan waktu tunda Waktu kerja rele tidak dipengaruhi besar arus gangguan Terdapat disisi primer atau sekunder trafo 3.7.3 Rele Arus Lebih Inverse Beberapa jenis karakteristik relai ini adalah : Long Time Inverse Standard Inverse Very Inverse Extremely Inverse Gambar 10. Pengawatan OCR karakteristik instantaneous Gambar 4.11 Pengawatan OCR karakteristik inverse 4
IV. PENUTUP 4.1 Kesimpulan Kesimpulan yang dapat kami ambil dari kerja praktek yang kami laksanakan di PT PLN P3B Region Jawa Tengah dan DIY Semarang sebagai berikut : 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 3. Secara garis besar bagian dari rele proteksi terdiri dari tiga bagian utama Elemen pengindera. Elemen pembanding. Elemen pengukur/penentu. 4. Rele arus lebih dapat berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap gangguan hubung singkat antar fasa didalam maupun diluar daerah pengaman transformator 5. Rele arus lebih merupakan rele yang bekerja terhadap arus lebih, rele ini akan bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai setting arusnya (I sett). Rele ini bekerja dengan membaca input berupa besaran arus kemudian membandingkan dengan nilai setting, apabila nilai arus yang terbaca oleh rele melebihi nilai settig, maka rele akan mengirim perintah trip (lepas) kepada Pemutus Tenaga (PMT) atau Circuit Breaker (CB) setelah tunda waktu yang diterapkan pada setting. 6. Relai ini berfungsi sebagai pengaman terhadap gangguan arus hubung singkat fasa-fasa dapat digunakan sebagai : Pengaman utama penyulang (jaringan tegangan menengah) Pengaman cadangan pada trafo, generator dan transmisi Pengaman utama untuk sistem tenaga listrik yang kecil dan radial. 4.2 Saran 1. Perlu adanya inisiatif peserta Kerja Praktek agar dapat lebih memahami peralatan pada Gardu Induk. 2. Perlu adanya penambahan fasilitas belajar yang mendukung proses pelaksanaan Kerja Praktek seperti buku-buku mengenai peralatan dan lain-lain. DAFTAR PUSTAKA [1] Hakim, Yanuar, Feeder Protection. [2] Team O & M Transmisi dan Gardu Induk PLN Pembangkitan Jawa Barat dan Jakarta Raya, 1981, Operasi dan Memelihara Peralatan, PLN Pembangkitan Jawa Barat Dan Jakarta Raya. [3] Tim Pelatihan Operator Gardu Induk, 2002, Pengantar Teknik Tenaga Listrik, PT PLN (Persero). [4] bops.pln-jawa-bali.co.id BIODATA PENULIS FA ANO HIA Lahir di kota Tanjungpinang pada tanggal 2 Desember 1990. Penulis mengawali pendidikannya di bangku SD Katolik Tanjungpinang selama 6 tahun. Setelah itu melanjutkan ke SLTP Katolik Tanjungpinang. Kemudian melanjutkan di SMA N 2 Tanjungpinang. Dan sekarang penulis sedang melanjutkan studi di Jurusan Teknik Elektro angkatan 2008 Universitas Diponegoro dan mengambil konsentrasi Teknik Tenaga Listrik.. Semarang, Desember 2011 Mengetahui, Dosen Pembimbing Ir. Agung Warsito, DHET NIP. 195806171987031002 5