BAB II LANDASAN TEORI

dokumen-dokumen yang mirip
JARINGAN GARDU INDUK DISTRIBUSI

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN

BAB III PENGAMANAN TRANSFORMATOR TENAGA

BAB II LANDASAN TEORI

BAB IV SISTEM PROTEKSI GENERATOR DENGAN RELAY ARUS LEBIH (OCR)

BAB 2 GANGGUAN HUBUNG SINGKAT DAN PROTEKSI SISTEM TENAGA LISTRIK

BAB II DASAR TEORI. Sistem proteksi adalah sistem yang memisahkan bagian sistem yang. b. Melepaskan bagian sistem yang terganggu (fault clearing)

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. c. Memperkecil bahaya bagi manusia yang ditimbulkan oleh listrik.

SISTEM TENAGA LISTRIK

BAB III SISTEM PROTEKSI DENGAN RELAI JARAK. terutama untuk masyarakat yang tinggal di kota-kota besar. Kebutuhan tenaga

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. terhadap kondisi abnormal pada operasi sistem. Fungsi pengaman tenaga listrik antara lain:

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Abstrak

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB III PROTEKSI TRANSFORMATOR DAYA

GANGGUAN SISTEM DAPAT DISEBABKAN OLEH : KARENA KESALAHAN MANUSIA DARI DALAM / SISTEM ATAU DARI ALAT ITU SENDIRI DARI LUAR ALAM BINATANG

Ground Fault Relay and Restricted Earth Faulth Relay

BAB 2 KARAKTERISTIK SALURAN TRANSMISI DAN PROTEKSINYA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II SISTEM PROTEKSI TENAGA LISTRIK

BAB II LANDASAN TEORI

STUDI KEANDALAN DISTANCE RELAY JARINGAN 150 kv GI TELLO - GI PARE-PARE

KOORDINASI SISTEM PROTEKSI OCR DAN GFR TRAFO 60 MVA GI 150 KV JAJAR TUGAS AKHIR

RELE. Klasifikasi Rele

BAB II GARDU INDUK 2.1 PENGERTIAN DAN FUNGSI DARI GARDU INDUK. Gambar 2.1 Gardu Induk

BAB II LANDASAN TEORI

Suatu sistem pengaman terdiri dari alat alat utama yaitu : Pemutus tenaga (CB)

LANDASAN TEORI Sistem Tenaga Listrik Tegangan Menengah. adalah jaringan distribusi primer yang dipasok dari Gardu Induk

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI

BAB I PENDAHULUAN. yang menjadi salah satu penentu kehandalan sebuah sistem. Relay merupakan

Penentuan Kapasitas CB Dengan Analisa Hubung Singkat Pada Jaringan 70 kv Sistem Minahasa

dalam sistem sendirinya dan gangguan dari luar. Penyebab gangguan dari dalam

Gambar 2.1 Skema Sistem Tenaga Listrik (3)

ANALISIS PENYEBAB KEGAGALAN KERJA SISTEM PROTEKSI PADA GARDU AB

BAB II LANDASAN TEORI

BAB III SISTEM PROTEKSI JARINGAN DISTRIBUSI

BAB II LANDASAN TEORI

OCR/FGR untuk mendeteksi gangguan fasa-fasa dan fasa-tanah.

PENGGUNAAN RELAY DIFFERENSIAL. Relay differensial merupakan suatu relay yang prinsip kerjanya berdasarkan

BAB III GANGGUAN PADA JARINGAN LISTRIK TEGANGAN MENENGAH DAN SISTEM PROTEKSINYA

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB 3 RELE PROTEKSI PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI

BAB I PENDAHULUAN. A. Latar Belakang Masalah

BAB II KAJIAN PUSTAKA

EVALUASI KERJA AUTO RECLOSE RELAY TERHADAP PMT APLIKASI AUTO RECLOSE RELAY PADA TRANSMISI 150 KV MANINJAU PADANG LUAR

TUGAS AKHIR PERANCANGAN SISTEM PROTEKSI LINE CURRENT DIFFERENTIAL UNTUK SKTT 150 KV MENGGUNAKAN RELE GE UR L90

SIMULASI PROTEKSI DAERAH TERBATAS DENGAN MENGGUNAKAN RELAI OMRON MY4N-J12V DC SEBAGAI PENGAMAN TEGANGAN EKSTRA TINGGI DI GARDU INDUK

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Analisa Koordinasi Over Current Relay Dan Ground Fault Relay Di Sistem Proteksi Feeder Gardu Induk 20 kv Jababeka

Analisa Koordinasi Rele Pengaman Transformator Pada Sistem Jaringan Kelistrikan di PLTD Buntok

BAB IV ANALISIA DAN PEMBAHASAN. 4.1 Koordinasi Proteksi Pada Gardu Induk Wonosobo. Gardu induk Wonosobo mempunyai pengaman berupa OCR (Over Current

ANALISIS ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA PENYULANG 20 KV DENGAN OVER CURRENT RELAY (OCR) DAN GROUND FAULT RELAY (GFR)

BAB III GANGGUAN PADA JARINGAN LISTRIK TEGANGAN MENENGAH

BAB III PEMBAHASAN RELAY DEFERENSIAL DAN RELEY DEFERENSIAL GRL 150

BAB IV PEMBAHASAN. Gardu Induk Godean berada di jalan Godean Yogyakarta, ditinjau dari

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

KEMENTRIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

BAB IV RELAY PROTEKSI GENERATOR BLOK 2 UNIT GT 2.1 PT. PEMBANGKITAN JAWA-BALI (PJB) MUARA KARANG

I.PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN. Pada sistem penyaluran tenaga listrik, kita menginginkan agar pemadaman tidak

RELE 220 V AC SEBAGAI OTOMATISASI CATU TEGANGAN PADA PEMUTUS BALIK ( RECLOCER) UNTUK KEANDALAN SISTEM PENYALURAN ENERGI LISTRIK

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

STUDI SETTINGAN DISTANCE RELAY PADA SALURAN TRANSMISI 150 KV DI GI PAYAKUMBUH MENGGUNAKAN SOFTWARE MATLAB

BAB III RELAI JARAK. untuk masyarakat yang tinggal di kota-kota besar. Kebutuhan tenaga listrik yang

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

MEDIA ELEKTRIK, Volume 3 Nomor 1, Juni 2008

Makalah Seminar Kerja Praktek PRINSIP KERJA DASAR RELAI JARAK PENYALURAN DAN PUSAT PENGATUR BEBAN JAWA BALI REGION JAWA TENGAH DAN DIY

Politeknik Negeri Sriwijaya BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI

BAB III SISTEM PROTEKSI TEGANGAN TINGGI

STUDI PERENCANAAN KOORDINASI RELE PROTEKSI PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI GARDU INDUK GAMBIR LAMA - PULOMAS SKRIPSI

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Prinsip Dasar Proteksi a). Proteksi Sistem Tenaga

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB I PENDAHULUAN. menyalurkan energi listrik dengan gangguan pemadaman yang minimal.

PENGUJIAN RELAY DIFFERENSIAL GI

STUDI PERENCANAAN PENGGUNAAN PROTEKSI POWER BUS DI PT. LINDE INDONESIA GRESIK

BAB II LANDASAN TEORI

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN. panasbumi Unit 4 PT Pertamina Geothermal Energi area Kamojang yang. Berikut dibawah ini data yang telah dikumpulkan :

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. mendukung penulisan tugas akhir ini, antara lain : Amin Harist (2016) melakukan penelitian mengenai Analisis Koordinasi

BAB II KAJIAN PUSTAKA

BAB IV PEMBAHASAN. Dari hasil analisa gangguan, dapat ditentukan sistem proteksi yang akan

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Makalah Seminar Kerja Praktek APLIKASI SISTEM PENGAMAN ELEKTRIS CADANGAN GAS TURBIN GENERATOR PADA PLTGU TAMBAK LOROK BLOK II

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB IV. ANALISA SETTING RELAI JARAK 150 kv GARDU INDUK KELAPA GADING

SISTEM PROTEKSI RELAY

BAHAN AJAR SISTEM PROTEKSI TENAGA LISTRIK. Ir. Zulkarnaini, MT. TATAP MUKA XIV & XV. Oleh: Institut Teknologi Padang Jurusan Teknik Elektro

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB IV ANALISA PERHITUNGAN SETTING RELAI JARAK SUTET 500. kv KRIAN - GRESIK

Politeknik Negeri Sriwijaya

Transkripsi:

BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Gangguan-Gangguan Pada Sistem Tenaga Listrik Gangguan yang terjadi pada sistem tenaga listrik sangat beragam besaran dan jenisnya. Gangguan dalam sistem tenaga listrik adalah keadaan tidak normal dimana keadaan ini dapat mengakibatkan terganggunya kontinuitas pelayanan tenaga listrik. Secara umum klasifikasi gangguan pada sistem tenaga listrik disebabkan oleh 2 faktor, yaitu: 1. Gangguan Sistem 2. Gangguan Non Sistem 2.1.1. Gangguan Sistem Gangguan sistem adalah gangguan yang terjadi di sistem tenaga listrik seperti pada generator, trafo, SUTT, SKTT dan lain sebagainya. Gangguan sistem dapat dikelompokkan sebagai gangguan permanen dan gangguan temporer. Gangguan temporer adalah gangguan yang hilang dengan sendirinya bila PMT terbuka, misalnya sambaran petir yang menyebabkan flash over pada isolator SUTT. Pada keadaan ini PMT dapat segera dimasukan kembali, secara manual atau otomatis dengan Auto Recloser. Gangguan permanen adalah gangguan yang tidak hilang dengan sendirinya, sedangkan untuk pemulihan diperlukan perbaikan atau pergantian perangkat, misalnya kawat SUTT putus. 7

8 Penyebab gangguan yang berasal dari dalam sistem antara lain : 1. Tegangan dan arus abnormal 2. Pemasangan yang kurang baik 3. Kesalahan mekanis karena proses penuaan 4. Beban lebih 5. Kerusakan material seperti isolator pecah, kawat putus, atau kabel cacat isolasinya. 2.1.1.1. Gangguan Beban Lebih (Overload) Gangguan ini sebenarnya bukan gangguan murni, tetapi bila dibiarkan terus menerus berlangsung dapat merusak peralatan listrik yang dialiri arus tersebut. Pada saat gangguan ini terjadi arus yang mengalir melebihi dari kapasitas peralatan listrik dan pengaman yang terpasang. 2.1.1.2. Gangguan Hubung Singkat Gangguan hubung singkat dapat terjadi dua fasa, tiga fasa, satu fasa ke tanah, dua fasa ke tanah, atau 3 fasa ke tanah. Gangguan hubung singkat ini sendiri dapat digolongkan menjadi dua kelompok yaitu gangguan hubung singkat simetri dan gangguan hubung singkat tak simetri (asimetri). Gangguan yang termasuk dalam hubung singkat simetri yaitu gangguan hubung singkat tiga fasa, sedangkan gangguan yang lainnya merupakan gangguan hubung singkat tak simetri (asimetri). Gangguan ini akan mengakibatkan arus lebih pada fasa yang terganggu dan juga akan dapat mengakibatkan kenaikan tegangan pada fasa yang tidak terganggu.

9 2.1.2. Gangguan Non Sistem Gangguan non sistem adalah gangguan yang menyebabkan PMT terbuka yang dikarenakan rele yang bekerja sendiri atau kabel kontrol yang terkelupas atau oleh sebab interferensi, dan lain sebagainya. Jenis gangguan non-sistem antara lain : 1. Kerusakan komponen rele 2. Kabel kontrol terhubung singkat 3. Interferensi / induksi pada kabel kontrol 2.2. Definisi Sistem Proteksi Sistem proteksi terdiri dari peralatan CT, PT, PMT, Catu Daya DC/AC, rele proteksi, tele proteksi yang diintegerasikan dalam suatu rangkaian wiring. Secara sederhana salah satu contoh sistem proteksi untuk saluran transmisi seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1. Gambar 2.1. Sistem Proteksi untuk Saluran Transmisi Secara umum pengertian sistem proteksi ialah cara untuk mencegah atau membatasi kerusakan peralatan terhadap gangguan, sehingga kelangsungan

10 penyaluran tenaga listrik dapat dipertahankan. Gangguan tersebut dapat disebabkan oleh gangguan alam, teknis, kesalahan operasi, dan penyebab lainnya. Gangguan pada sistem tenaga listrik hampir seluruhnya merupakan gangguan hubung singkat, yang akan menimbulkan arus yang cukup besar. Semakin besar sistemnya semakin besar gangguannya. Arus yang besar bila tidak segera dihilangkan akan merusak peralatan yang dilalui arus gangguan. Untuk melepaskan daerah yang terganggu itu maka diperlukan suatu sistem proteksi, yang pada dasarnya adalah alat pengaman yang bertujuan untuk melepaskan atau membuka sistem yang terganggu, sehingga arus gangguan ini akan padam. Adapun tujuan dari sistem proteksi antara lain : Untuk menghindari atau mengurangi kerusakan akibat gangguan pada peralatan yang terganggu atau peralatan yang dilalui oleh arus gangguan. Untuk melokalisir (mengisolir) daerah gangguan menjadi sekecil mungkin. Untuk dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen serta memperkecil bahaya pada manusia. 2.3. Persyaratan Sistem Proteksi Adapun persyaratan terpenting dari sistem proteksi yaitu : Kepekaan (Sensitivity) Pada prinsipnya rele harus cukup peka sehingga dapat mendeteksi gangguan di kawasan pengamannya. Sebagai pengaman peralatan seperti motor, generator atau trafo, rele yang peka dapat mendeteksi gangguan pada tingkatan yang masih dini sehingga membatasi kerusakan. Bagi peralatan seperti tersebut diatas hal ini sangat penting karena jika

11 gangguan itu sampai merusak bagian penting pada peralatan maka perbaikannya akan sangat mahal. Namun jika terlalu peka, rele akan terlalu sering trip untuk gangguan yang sangat kecil yang mungkin bisa hilang sendiri atau resikonya dapat diabaikan atau dapat diterima. Keandalan (Reliability) Memenuhi 3 aspek : o Kepercayaan (Dependability) Yaitu tingkat kepastian bekerjanya (keandalan kemapuan bekerjanya). Pada prinsipnya pengaman harus dapat diandalkan bekerjanya (dapat mendeteksi dan melepaskan bagian yang terganggu), tidak boleh gagal bekerja. Dengan kata lain dependability-nya harus tinggi. o Keterjaminan (Security) Yaitu tingkat kepastian untuk tidak salah kerja. Salah kerja adalah bekerja yang semestinya tidak harus kerja, misalnya karena lokasi gangguan di luar kawasan pengamanannya atau sama sekali tidak ada gangguan atau kerja yang terlalu cepat atau terlalu lambat. Salah kerja mengakibatkan pemadaman yang sebenarnya tidak perlu terjadi. Jadi pada prinsipnya pengaman tidak boleh salah kerja. Dengan kata lain security-nya harus tinggi.

12 o Ketersediaan (Availability) Yaitu perbandingan antara waktu dimana pengaman dalam keadaan berfungsi atau siap kerja dan waktu total dalam operasinya. Sistem proteksi yang baik dilengkapi dengan kemampuan mendeteksi terputusnya sirkit trip, sirkit sekunder arus, dan sirkit sekunder tegangan serta hilangnya tegangan searah (DC voltage), dan memberikan alarm sehingga bisa diperbaiki, sebelum kegagalan proteksi dalam gangguan yang sesungguhnya benar-benar terjadi. Selektifitas Pengaman harus dapat memisahkan bagian sistem yang terganggu sekecil mungkin yaitu hanya seksi atau peralatan yang terganggu saja yang termasuk dalam kawasan pengaman utamanya. Pengamanan yang sedemikian disebut pengaman yang selektif. Jadi rele harus dapat membedakan apakah : o Gangguan terletak di kawasan pengaman utamanya dimana ia harus bekerja cepat. o Gangguan terletak di seksi berikutnya dimana ia harus bekerja dengan waktu tunda (sebagai pengaman cadangan) atau menahan diri untuk tidak trip. o Gangguannya diluar daerah pengamanannya atau sama sekali tidak ada gangguan, dimana ia tidak harus bekerja sama sekali. Untuk itu rele-rele diatur dengan mengatur peningkatan waktu (time grading) atau peningkatan setting arus (current grading) atau gabungan dari keduanya.

13 Untuk itulah rele dibuat dengan bermacam-macam jenis dan karakteristiknya. Dengan pemilihan jenis dan karakteristik rele yang tepat, spesifikasi trafo arus yang besar, serta penentuan setting rele yang terkoordinir dengan baik, selektifitas yang baik dapat diperoleh. Pengaman utama yang memerlukan kepekaan dan kecepatan yang tinggi, seperti pengaman transformator tenaga, generator, dan busbar pada sistem tegangan ekstra tinggi dibuat berdasarkan prinsip kerja yang mempunyai kawasan pengaman yang batasnya sangat jelas dan pasti dan tidak sensitive terhadap gangguan diluar kawasannya, sehingga sangat selektif, tapi tidak bisa memberikan pengamanan cadangan bagi seksi berikutnya. Contohnya pengaman diferensial. Kecepatan (Speed) Untuk memperkecil kerugian atau kerusakan akibat gangguan, maka bagian yang terganggi harus dipisahkan secepat mungkin dari bagian sistem lainnya. Waktu total pelepasan sistem dari gangguan adalah waktu sejak munculnya gangguan, sampai bagian yang terganggu benar-benar terpisah dari bagian sistem lainnya. Kecepatan itu penting untuk : Menghindari kerusakan secara thermis pada peralatan yang dilalui arus gangguan serta membatasi kerusakan pada alat yang terganggu. Mempertahankan kestabilan sistem 2.4. Elemen Penting Sistem Proteksi Beberapa elemen penting dalam sistem proteksi transmisi :

14 2.4.1. Pemutus tenaga (PMT) Pemutus tenaga (PMT) adalah suatu alat otomatis yang mampu memutus/menutup rangkaian pada semua kondisi yaitu kondisi gangguan maupun kondisi normal, atau dapat juga sebagai alat yang dibutuhkan untuk mengontrol jaringan tenaga listrik dengan membuka circuit dengan menutup circuit (sebagai sakelar) dengan membawa beban secara pengawasan manual atau otomatis, sedangkan jika dalam keadaan gangguan atau keadaan tidak normal PMT dapat membuka dengan bantuan rele yang mendeteksi, sehingga gangguan dapat dipisahkan. Selama beroperasi pada keadaan normal PMT dapat dibuka dan ditutup tanpa menimbulkan akibat yang merugikan. Dalam keadaan gangguan atau keadaan yang tidak normal rele akan mendeteksi dan menutup rangkaian tripping dari PMT maka akan menggerakkan mekanisme penggerak untuk membuka kontak-kontak PMT. Jaringan sistem tenaga listrik terdiri dari banyak peralatan yang berbeda jenis dan karakteristik dan secara fisik dipisahkan oleh pemutus tenaga (PMT). PMT berfungsi untuk memisahkan atau menghubungkan satu bagian jaringan dengan bagian lain, baik jaringan dalam keadaan normal maupun dalam keadaan terganggu. Bagian-bagian jaringan tersebut dapat terdiri dari satu PMT atau lebih. 2.4.2. Rele Proteksi Rele proteksi adalah susunan piranti, baik elektronik maupun magnetik yang direncanakan untuk mendeteksi suatu kondisi ketidaknormalan pada peralatan

15 listrik yang dapat membahayakan atau tidak diinginkan. Jika gangguan terjadi maka rele proteksi akan secara otomatis akanmemberikan sinyal atau perintah untuk membuka PMT agar bagian yang terganggu dapat dipisahkan dari sistem yang normal. Pada prinsipnya rele proteksi yang dipasang pada sistem tenaga listrik mempunyai 3 macam fungsi (J. Soekarto, 1985), yaitu : 1. Merasakan, mengukur dan menentukan bagian sistem yang terganggu serta memisahkan secepatnya; 2. Mengurangi kerusakan yang lebih parah dari peralatan yang terganggu; 3. Mengurangi pengaruh gangguan terhadap bagian sistem lain yang tidak terganggu di dalam sistem tersebut serta dapat beroperasi normal, juga untuk mencegah meluasnya gangguan. Berdasarkan fungsi kerjanya rele diklasifikasikan menjadi beberapa jenis diantaranya yaitu : Overcurrent Relay Rele ini berfungsi mendeteksi kelebihan arus yang mengalir pada zona proteksinya, pada umumnya rele ini menjadi pengaman cadangan dari suatu sistem kelistrikan tegangan tinggi. Differential Relay Rele ini bekerja dengan membandingkan arus sekunder dari trafo arus (CT) yang terpasang pada terminal peralatan listrik dan rele ini akan bekerja jika terdapat perbedaan arus antara sisi pengirim dan sisi penerima Distance Relay Rele ini berfungsi membaca impedansi yang dilakukan dengan cara mengukur

16 arus dan tegangan pada suatu zona apakah sesuai atau tidak dengan batas settingnya. 2.4.3. Trafo Arus (Current Transformator) Fungsi trafo arus dalam sistem proteksi saluran transmisi adalah : 1. Mengkonversi besaran arus pada sistem tenaga listrik dari besaran primer menjadi besaran sekunder untuk keperluan pengukuran dan proteksi 2. Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer, sebagai pengamanan terhadap manusia atau operator yang melakukan pengukuran. 3. Standarisasi besaran sekunder, untuk arus nominal 1 Amp dan 5 Amp 2.4.4. Trafo Tegangan (Voltage Transformator) Fungsi trafo tegangan dalam sistem proteksi saluran transmisi adalah : 1. Mentransformasikan besaran tegangan sistem dari yang tinggi ke besaran tegangan listrik yang lebih rendah sehingga dapat digunakan untuk peralatan proteksi dan pengukuran yang lebih aman, akurat dan teliti. 2. Mengisolasi bagian primer yang tegangannya sangat tinggi dengan bagian sekunder yang tegangannya rendah untuk digunakan sebagai sistem proteksi dan pengukuran peralatan dibagian primer. Sebagai standarisasi besaran tegangan sekunder (100, 100/ 3, 110/ 3 dan 110 volt) untuk keperluan peralatan sisi sekunder. 3. Memiliki 2 kelas, yaitu kelas proteksi (3P, 6P) dan kelas pengukuran (0,1; 0,2; 0,5;1,3).

17 Secara umum bagian sistem proteksi saluran transmisi juga dapat dilihat pada Gambar 2.2. CT PT SALURAN TRANSMISI PT CT Sinyal Kirim Sinyal Terima RELAI PROTEKSI TP TP RELAI PROTEKSI Rangkaian Kontrol Buka/Tutup PMT Rangkaian Kontrol Buka/Tutup PMT CATU DAYA CATU DAYA Gambar 2.2. Komponen Sistem Proteksi Saluran Transmisi 2.5. Pola Proteksi Saluran Transmisi Pada saluran transmisi tenaga listrik pola proteksi yang digunakan tergantung terhadap panjang saluran transmisi yang akan di proteksi. Berdasarkan SPLN T5.002-1 tahun 2010 tentang Pola Proteksi Saluran Transmisi, Bagian 1: Tegangan Tinggi 66 kv dan 150 kv panjang saluran transmisi dapat dikelompokkan berdasarkan perbandingan impedansi sumber terhadap impedansi saluran yang diproteksi (Source to Impedance Ratio = SIR). Panjang saluran transmisi dapat dikelompokan menjadi : Saluran pendek dengan SIR 4 Saluran sedang dengan SIR 0,5 < SIR < 4 Saluran panjang dengan SIR 0,5

18 2.5.1. Pola Proteksi Penghantar 150 kv dan 70 kv Proteksi saluran transmisi 150 kv dan 70 kv yang umum digunakan adalah dengan menggunakan rele distance atau rele differential. Pola proteksi untuk transmisi tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.1 Tabel 2.1. Pola Proteksi Penghantar 150 kv dan 70 kv (Tegangan Tinggi) SUTT 150 KV SKTT 150 KV SUTT 70 KV Proteksi Utama Distance Relay + Teleproteksi (TP) Line Current Differential Relay Line Current Differential Relay Pilot Wire Differential Relay Distance Relay + Teleproteksi (TP) Directional Selective Relay Selective Ground Relay Proteksi Cadangan Over Current Relay (OCR) + Ground Fault Relay (GFR) sebagai cadangan lokal Zona 2 dan zona 3 Distance Relay sebagai cadangan jauh. Sumber: SPLN T5.002-1 tahun 2010 tentang Pola Proteksi Saluran Transmisi, Bagian 1: Tegangan Tinggi 66 kv dan 150 kv 2.5.2. Pola Proteksi Penghantar 500 kv dan 275 kv Untuk saluran transmisi 500 kv dan 275 kv selain diklasifikasikan berdasarkan panjang saluran transmisi yang akan diproteksi, sistem ketenagalistrikan tersebut juga biasanya memliki lebih dari satu pengaman utama. Pola proteksi untuk transmisi tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.2.

19 Tabel 2.2. Pola Proteksi Penghantar 500 kv dan 275 kv (Tegangan Ekstra Tinggi) Proteksi Utama (a) Proteksi Utama (b) Proteksi Cadangan Line Current Differential Relay Line Current Differential Relay Distance Relay & Directional Earth Fault (DEF) SUTET Distance Relay & Directional Earth Fault (DEF) + TP Distance Relay & Directional Earth Fault (DEF) + TP Remote Back up Sumber: SPLN T5.002-2 tahun 2010 tentang Pola Proteksi Saluran Transmisi, Bagian 2: Tegangan Ekstra Tinggi 275 kv dan 500 kv 2.6. Rele Line Current Differential Rele line current differential merupakan suatu rele proteksi yang prinsip kerjanya berdasarkan keseimbangan, yaitu dengan mengukur perbedaan arus yang mengalir pada kedua ujung saluran yang akan di proteksi. Suatu rele differensial dapat melakukan tugas proteksi secara sempurna seperti untuk memproteksi trafo, generator dan kabel bawah tanah. Pada dasarnya yang dibutuhkan untuk membangun sistem proteksi differensial yang dapat digunakan untuk memproteksi saluran transmisi adalah dengan tersedianya kanal telekomunikasi yang dapat digunakan untuk mengirim maupun menerima besaran listrik dari suatu ujung ke ujung yang lain sehingga besaran-besaran tersebut dapat saling diperbandingkan satu sama lain. Prinsip kerja rele differensial dapat dilihat pada Gambar 2.3.

20 SALURAN TRANSMISI CT RELAI PROTEKSI Saluran Komunikasi RELAI PROTEKSI CT Gambar 2.3. Prinsip kerja rele differensial Pada kondisi normal (tidak terjadi gangguan maka) persamaan dari system tersebut akan menjadi : I 1 = I 2 (2.1) I D = I 1 - I 2 0 (2.2) Dikarenakan tidak adanya perbedaan arus yang diukur oleh CT1 dan CT2 maka arus yang yang melewati rele hampir mendekati 0 sehingga rele tidak bekerja. Akan tetapi bila terjadi gangguan internal pada jaringan yang diproteksi maka persamaan tersebut akan menjadi : Apabila hanya terdapat satu sumber : I 1 >> I 2 I D I 1 Apabila hanya terdapat dua sumber : I D = I 1 + I 2 (2.3) Dimana : I 1 : Arus yang dirasakan oleh CT 1 I 2 : Arus yang dirasakan oleh CT 2 I D : Arus yang mengalir pada rele differensial / selisih antara I 1 dan I 2

21 2.6.1. Sistem Arus Sirkulasi Proteksi rele differensial dengan menggunakan prinsip arus sirkulasi adalah dengan menggunakan kabel pilot yang menghubungkan trafo-trafo arus yang terpasang pada kedua ujung saluran seperti yang terlihat pada Gambar 2.4. dalam keadaan normal arus sekunder kedua trafo arus akan mengalir mengelilingi rangkaian sepanjang kawat kabel pilot tanpa ada arus yang mengalir melalui rele. Akan tetapi apabila terjadi gangguan di antara kedua trafo arus maka kedua arus sekunder akan menjadi tidak simetris sehingga terdapat beda kedua arus yang akan mengalir melalui rele yang selanjutnya bisa digunakan untuk melaksanakan perintah trip pada kedua PMT untuk mengamankan bagian yang terganggu. Gambar 2.4. Sistem Arus Sirkulasi Pada sistem arus sirkulasi yang telah dijelaskan di atas, secara teoritis perbandingan arus primer dengan arus sekunder trafo arus adalah sama dengan perbandingan jumlah kumparan primer dengan kumparan sekunder, namun dalam praktiknya trafo-trafo arus tidak terlepas dari kesalahan, baik karena

22 rugi-rugi tembaga maupun rugi-rugi bocor magnetis sehingga perbandingan di atas tidak selalu sama. Meskipun dalam keadaan normal ketidaksempurnaan trafo-trafo arus ini akan tetap menyebabkan adanya arus yang mengalir melalui rele. Namun arus yang melalui rele tersebut dapat dikomparasi menggunakan kumparan restraining yang dapat digunakan untuk mengkompensasi arus tersebut sehingga rele tidak akan bekerja akibat arus yang disebabkan oleh ketidak sempurnaan pengukuran dari trafo arus tersebut. 2.6.2. Sistem Tegangan Seimbang Proteksi rele differensial dengan menggunakan prinsip sistem tegangan seimbang adalah dengan dengan menghubungkan kumparan sekunder kedua trafo arus saling berlawanan seperti yang terlihat pada Gambar 2.5. dimana kedua arus saling menghilangkan sehingga dalam keadaan normal tidak ada perbedaan arus yang mengalir pada kedua rele. Gambar 2.5. Sistem Tegangan Seimbang Sistem tegangan seimbang yang telah dijelaskan di atas menggunakan prinsip dua tegangan yang saling berlawanan sehingga tidak ada arus yang mengalir pada kabel pilot. Secara teoritis arus yang mengalir melalui pilot kabel hanya

23 terjadi pada waktu ada gangguan internal. Apabila terjadi gangguan diatara kedua trafo arus maka kedua tegangan akan menjadi tidak seimbang sehingga akan ada arus sirkulasi yang mengalir sepanjang kabel pilot yang dapat menyebabkan rele untuk bekerja. 2.6.3. Karakteristik Rele Differensial Rele differensial menghitung perbedaan antara arus yang masuk dan keluar zona proteksinya. Rele akan bekerja ketika terdapat perbedaan arus yang melebihi nilai settingannya. Perbedaan arus juga dapat disebabkan oleh adanya gangguan eksternal yang menyebabkan CT mengalami saturasi. Untuk menjaga kestabilan rele saat terjadi kondisi seperti ini rele differensial dilengkapi dengan metode bias. Metode ini efektif untuk mengatur settingan rele secara proporsional dengan kondisi sistem sehingga dapat menghindari terjadinya maloperation. Nilai bias ini dihitung dari nilai rata-rata arus yang masuk dan keluar dari zona proteksi, sehingga karakteristik rele differensial dapat terlihat seperti pada Gambar 2.6. Karakteristik bias atau persentase ini ditentukan oleh empat parameter setting, yaitu : I s1 : Penyetelan arus yang menentukan tingkat pick up minimum rele K 1 : Persentase bias yang lebih rendah digunakan saat arus bias lebih kecil dari I s2. Ini memberikan stabilitas apabila terjadi gangguan pada sisi internal dan memastikan sensitivitas yang baik untuk resistif dalam kondisi beban tinggi.

24 I s2 : Ambang bias arus dengan persentase bias K 2 yang lebih tinggi K 2 : Persentase bias yang lebih tinggi yang digunakan untuk meningkatkan stabilitas apabila terjadi gangguan pada sisi eksternal Gambar 2.6. Karakteristik Rele Differensial Dari empat parameter setting diatas, tiga diantaranya sudah ditentukan besarnya, yaitu : I s2 = 2 x (Arus Charging + Arus Beban Maksimum)/RCT (2.4) K 1 = 30% untuk terminal yang memiliki dua sisi 20% untuk terminal yang memiliki tiga sisi 10% untuk terminal yang memiliki lebih dari tiga sisi K 2 = 100% untuk terminal yang memiliki lebih dari tiga sisi 150% untuk terminal yang memiliki dua sisi

25 Sedangkan besarnya nilai I s1 ditentukan oleh besarnya nilai arus charging, dimana besarnya nilai I s1 harus lebih besar dari arus charging. Hal ini dikarenakan ketika penghantar diberikan tegangan operasi maka akan timbul arus charging yang disebabkan oleh sifat kapasitif disepanjang penghantar, arus charging ini akan memberikan perbedaan nilai arus pada kedua sisi penghantar, oleh karena itu agar rele differensial tidak bekerja maka penyetelan harus lebih besar dari arus charging tersebut. Besarnya I s1 bisa dicari dengan persamaan di bawah ini : I s1 > (2,5 x Ich)/RCT (2.5) Besarnya arus charging dapat dicari dengan persamaan berikut ini : Ich = Vline Xc 3. L (2.6) Dimana : Ich Vline Xc L RCT : Arus charging (Ampere) : Tegangan phasa phasa (Volt) : Reaktansi kapasitif penghantar (ohm/km) : Panjang penghantar (km) : Rasio CT Kondisi operasi rele diklasifikasikan sebagai berikut : Operate : Kondisi dimana rele tersebut memerintahkan peralatan proteksi untuk bekerja Pick-up : Kondisi saat rele mulai mendeteksi adanya kenaikan arus atau tegangan pada sistem

26 Drop-out : Kondisi dimana rele tidak merasakan gangguan lagi. Pada kondisi ini, rele membuka normally open contact Reset : Kondisi dimana rele di-kembalikan ke keadaan semula (reset rele flag). Pada kondisi ini Rele menutup kontak dari rele closed contact. 2.7. Pengenalan Rele GE UR L90 Rele GE UR L90 seperti yang terlihat pada Gambar 2.7. merupakan rele proteksi yang di dalamnya terdapat proteksi line current differential dan juga features proteksi lain seperti yang dapat dilihat pada Lampiran 1 Masing-masing fungsi proteksi ini dapat dipilih untuk bekerja secara bersamaan ataupun terpisah. Gambar 2.7. Rele GE UR L90 2.8. Pengenalan Software Mathcad 14 Mathcad adalah suatu program aplikasi matematika berbasis Windows yang mempunyai unjuk kerja tinggi dalam menangani berbagai macam persamaan, angka, teks, maupun grafik.

27 Menyelesaikan problem-problem matematika dengan menggunakan Mathcad adalah pekerjaan yang menyenangkan, karena dengan Mathcad kita akan mendapati media dan proses penyelesaian masalah sebagaimana kita menyelesaikannya dengan cara manual, yaitu menggunakan secarik kertas dan sebuah pena. Layar interface dari Mathcad merupakan worksheet (lembar kerja) kosong, yang mana pada worksheet tersebut kita bisa mengetikkan persamaan, data grafik, fungsi, teks, dan sebagainya dengan cara yang mudah. Gambar 2.8. Layar interface dari Mathcad