BAB II LANDASAN TEORI GROUND FAULT DETECTOR 2.1.FUNGSI ALAT GROUND FAULT DETECTOR (GFD) Ground Fault Detector (GFD) adalah alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya arus lebih atau gangguan hubung singkat antara fasa ketanah pada saluran kabel tegangan menengah (SKTM) 20 kv. GFD dipasang pada gardu-gardu distribusi dengan ketentuan boleh disetiap gardu maupun dipasang dengan batas antara dua gardu, atau dapat pula dipasang pada gardu yang memasok konsumen yang sangat penting khusus dan industri. GFD akan bekerja atau memberikan sinyal yaitu dengan cara lampu indikator menyala kedap-kedip bilamana GFD yang terpasang pada gardu-gardu distribusi dilewati oleh arus gangguan hubung singkat pada SKTM yang menuju gardu lainnya tidak dilewati oleh adanya arus gangguan maka GFD yang terpasang pada gardu tersebut tidak akan bekerja atau sinyal dari lampu indikator tetap padam Dengan melihat cara kerja GFD tersebut diatas kita dapat menarik kesimpulan bahwa lokasi gangguan pada SKTM berada diantara GFD yang lampu indikatornya menyala dengan GFD yang lampunya indikatornya tidak menyala atau padam. Dengan begitu kita sudah dapat mengisolir kabel yang terganggu sehingga dapat menyalakan segera gardu-gardu yang masih padam. Alat GFD yang dipasang digardu remote kontrol (RC), sinyal indikatornya dapat dikirim ke pusat control Distribution Control Center, sehingga dapat memudahkan operator untuk menentukan zone mana yang terganggu dan langsung dapat memanuver penyalaan kembali 50 % jaringan yang padam. Dengan banyaknya GFD yang dipasang pada gardu-gardu distribusi akan menentukan penambahan kecepatan dalam pengusutan gangguan, karena dengan adanya GFD pada setiap gardu menjadikan petugas manuver lapangan tidak lagi mendeteksi kabel dengan cara menggunakan alat ukur megger yang pelaksanaannya 4
cukup lama dikarenakan harus melakukan membuka-tutup pintu kubikel dan pengukuran kabel per-fasa. [6]. 2.2.BAGIAN-BAGIAN DARI ALAT GFD 1.Kotak Relay Kotak Relay berfungsi menerima arus masukan (induksi) yang dikirim dari hasil tranformasi Trafo Arus (Current Transfomer) karena adanya arus gangguan pada SKTM yang diterima oleh CT itu sendiri dengan menjadikan sinyal yang dapat memerintahkan relai bekerja dengan kontak langsung ke lampu indikator luar gardu sehingga dapat menyala berkedip. Dalam kotak Relay terdapat Battery 4,8 Volt yang dipasang dengan kondisi dischange. Kegunaan dari Battery ini adalah untuk memberikan power pengganti pada kotak relay ketika supply TR 220 Volt hilang akibat dari gangguan, sehingga lampu indikator dapat menyala atau memberikan sinyal selama 2 jam sesuai settingnya atau trus menerus sampai supply 220 V kembali datang. 2.Trafo Arus (Current Transformer) CT berfungsi membaca adanya arus gangguan pada kabel SKTM dengan merubah besaran arus besar menjadi arus kecil (dikonversi) untuk dikirim sebagai informasi ke kotak Relay. Besarnya arus konversi terhadap setting GFD-nya adalah : Pada stetting 80 A : Ip/Is =NS/Np 80/Is = 700/1 Is = 80/700 = 0.11 A Pada setting 120 A : Ip/Is = Ns Np 120/Is = 700/1 Is = 120/700 =0.17 A CT sangat menentukan sekali terhadap kerja GFD sehingga dalam pemasangan CT harus benar-benar diperhatikan ketentuannya. Sedkit kesalahan dalam pemasangan maka akan mengakibatkan banyak perubahan dari rasio CT-nya 5
3. Lampu Indikator Lampu indikator dipasang diatas pintu luar gardu yang berfungsi untuk memberikan sinyal dengan menyala berkedip yang menandakan adanya arus gangguan yang melewatinya. Lampu berkedip disetting selama 2 jam dimaksudkan karena rata-rata untuk pengusutan gangguan diperkirakan paling sekitar 2 jam lamanya. Gambar 2.1. Bagian dan cara pemasangan GFD 2.3. CARA PEMASANGAN GFD A. Pemasangan kotak relay a. Pilih dinding tempat pemasangan kotak relay yang baik. Tempat kotak relay harus terlindungi dari terik sinar matahari langsung, terlindungi dari hujan dan kondensasi air. b. Pastikan bahwa kotak relay terpasang kokoh pada dinding. 6
c. pilih dinding tempat pemasangan lampu luar, dimana sinyal lampu akan mudah terlihat. d. Dilarang menguji lampu luar dengan menggunakan sumber tegangan battery atau power supply,karena lampu luar mempunyai tahanan dalam sangat rendah. Batasi arus hanya sampai 100 ma. e. Tarik kabel lampu luar ke terminal pada kotak relay, pastikan kabel tidak terpasang terbalik pada terminal karena dapat menyebabkan lampu tidak menyala. f. Tarik sumber tegangan 220 Volt ke terminal pada kotak relay. Jika sumber tegangan 220 Volt hidup, maka indikator 220 Volt dalam kotak relay akan menyala. g. Jika indikator 220 Volt tidak menyala, pastikan tegangan 220 Volt ada dan sekering tidak terputus. h. Tekanlah tombol test yang ada pada deretan terminal pada kotak relay dan pastikan lampu akan menyala berkedip-kedip dan akan mati jika sumber tegangan 220 Volt hidup. Jika sumber tegangan 220 Volt tidak hidup maka akan berkedip hingga sumber tegangan 220 Volt hidup atau hingga battery kosong. B. Pemasangan Trafo Arus Trafo arus adalah sensor dari GFD. Cara pemasangn trafo arus yang salah akan menyebabkan sistem tidak bekerja dengan baik. Jika pada celah belahan trafo arus terdapat debu, karat atau kotoran lainnya, maka ketelitian trafo arus akan menurun drastis. Karena itu pastikanlah bahwa celah belahan trafo arus betul-betul bersih sewaktu dikencangkan. a. Ukur diameter Kabel TM dan sesuaikan dengan yang dipasang. b. Buka kunci sabuk pengikat trafo arus dan lingkari kabel TM dan kabel atau kawat pentanahan dengan CT. c. Pastikan bahwa celah belahan trafo Arus bersih dan bebas debu. Lapisi oli atau gemuk anti karat pada celah CT. d. Kencangkan dan kunci sabuk pengikat. e. Sambungkan kabel kuning dengan sepatu kabel dari trafo arus ke kawat pentanahan. 7
f. Tarik dan hubungkan kabel CT NYMHY berwarna putih ke terminal. 2.4. KONDISI GFD YANG BAIK a. Jika direset (tombol test ditekan) GFD akan bekerja, lampu Indikator b. Menyala berkedip. c. Diinject dengan valish test (80 A/100 ms) GFD bekerja. d. Wiring GFD betul (CT, lampu Indikator dan supply TR 220 V terpasang ke e. kotak relay). f. Lampu Indikator dapat menyala berkedip (tidak putus). 2.5. MAINTENANCE a. pengecekan dan pengujian kotak relay GFD. Battery Sumber TR 220 Volt Fuse Setting Arus = 80 A. Fixed delay = 100 ms. Pembersihan. b. Pengecekan lampu indicator Penggantian lampu putus atau rusak dan pembersihan. c. Pengecekan CT. Pembersihan dari karat atau kotor. Pengecekan Ground kabel TM (harus masuk ke CT). Arah pasang (utama di terminal out going). 8
2.6. MERK GFD TERPASANG a. BARDIN DDS b. BARDIN FLAIR 213 c. ALROS 100 d. ALROS 110 e. GEC ALSTHOM TAB 211 f. GFD-SMS (SYNA) Gambar 2.2. Jenis-jenis GFD terpasang 2.7. CARA KERJA GFD Bila suatu kabel SKTM (penyulang) terjadi gangguan maka yang terjadi pada GFD adalah : A. GFD Menyala (dilewati arus gangguan). a. Pertama-tama CT akan merasakan adanya arus gangguan. b. Dari hasil rasio CT (dikonversi) maka arus akan dibaca oleh kotak relay sebagai informasi. 9
c. Kotak relay akan bekerja dengan memberikan sinyal ke lampu indikator sehingga menyala berkedip dengan supply dari battery. Gambar 2.3. Cara GFD bekerja pada penyulang yang terganggu d. Lampu indikator akan menyala sesuai settingnya selama 2 jam, setelah itu lampu akan mati dan GFD siap mendeteksi ulang jika adanya gangguan kabel kembali. e. Pada saat GFD bekerja menyala, dan sebelum 2 jam jaringan dicoba untuk masuk tegangan dan berhasil aman maka GFD akan segera mereset sehingga lampu indikator akan segera padam. B. GFD padam (tidak dilewati arus gangguan). Untuk GFD yang tidak dilalui oleh adanya arus gangguan maka GFD tersebut tidak akan memberikan sinyal (lampu indikator akan tetap padam). Untuk menentukan apakah GFD tersebut benar-benar tidak bekerja atau memang sedang rusak, maka GFD harus ditest dengan cara menekan tombol testnya. Bila saat ditest dengan cara menekan tombol testnya. Bila saat ditest GFD menyala, maka menandakan baik, tetapi pada saat ditest padam maka GFD tersebut rusak. [3] Berikut ini cara kerja beberapa Ground Fault Detector sesuai dengan merknya: 1. GFD SMS/Syna Ground Fault Detector (GFD) SMS berfunsi mendeteksi gangguan hubung singkat pada sistem kabel tegangan menengah yang media penyampaiannya dengan menggunakan fasilitas sms. Spesifikasi GFD-SMS a. Rating kerja arus yang terdeteksi sebesar 40 A, 60 A dan 80 A b. Trafo arus memiliki transformasi 666/2 A c. Berbasis mikrokontroler AT89C2051 10
d. Pengirim media informasi dengan HP siemens seri C55/C60/A65 e. Setting waktu otomatis padamnya lampu indicator selama 1 jam Prosedur kerja GFD-SMS Ketika terjadi gangguan pada salah satu penyulang yang terpasang GFD-SMS, maka arus gangguan tersebut akan ditangkap oleh current transformer (CT). Oleh CT besaran arus tersebut diturunkan. Kemudian dihubungkan ke rangkaian detector GFD. Detector GFD memberikan input data gangguan ke rangkaian kontrol GFD. Data gangguan tersebut. Oleh rangkaian kontrol GFD diproses dan kemudian menyalakan LED indicator Fault dan mengirim SMS GFD-ON melalui HP GFD ke HP receiver. Oleh HP receiver akan terbaca pada PC (Personal Computer) data gangguan tersebut dengan kode (1) beserta nomor GSM HP serta Gardu penyulang yang terpasang GFD SMS yang dialiri arus gangguan. Pada saat penyulang tidak dialiri arus listrik gangguan namun penyulang tersebut tidak dialiri arus listrik/terjadi pemadaman, maka rangkaian control GFD secara otomatis akan mengirim SMS AC OFF melalui HP GFD ke HP receiver. Oleh HP receiver akan terbaca pada PC (personal computer) data tidak adanya aliran listrik tersebut dengan kode (2) beserta nomor GSM HP serta Gardu penyulang yang terpasang GFD SMS yang mengalami pemadaman. [1] Lampu indikator posisi normalnya padam. Pada gangguan trip pertama : a. Bila dilalui arus gangguan, lampu indikator akan MENYALA berkedip selama 1 jam (GFD bekerja tanpa ditest) berarti GANGGUAN ke arah BAWAH GFD akan kirim SMS dengan kode GFD ON b. Bila tidak dilalui arus gangguan, lampu indikator TIDAK MENYALA/GFD tidak bekerja. Berarti GANGGUAN ke arah ATAS. GFD akan kirim SMS dengan kode AC OFF. c. GFD bisa DIRESET pada saat indikator menyala. d. GFD tidak bisa DITEST pada saat normal & gangguan. Pada gangguan trip kedua (Dicoba masuk trip kembali): GFD akan MERESET kembali dan indikasi tegangan yang kedua (terakhir). GFD akan mengirim SMS kembali pada gangguan yang kedua atau berikutnya 11
Gambar 2.4. kotak GFD Gambar 2.5. Bagian dalam GFD SMS 2. BARDIN DDS Lampu indikator posisi normalnya padam Pada gangguan trip pertama: 12
a. Bila dilalui Arus Gangguan, lampu indikator akan MENYALA berkedip/gfd bekerja (tanpa ditest). Berarti GANGGUAN ke arah BAWAH. b. Bila tidak dilalui Arus Gangguan, lampu Indikator TIDAK MENYALA/GFD tidak bekerja berarti GANGGUAN ke arah ATAS. c. Bila saat dating lampu Indikator tidak menyala, tekan TOMBOL TEST apabila lampu Indikator MENYALA berarti kondisi GFD BAIK, bila PADAM berarti kondisi GFD RUSAK. Pada gangguan trip kedua(dicoba masuk,trip kembali): GFD akan MERESET kembali dan indikasi akan membaca gangguan dari sumber tegangan yang kedua (terakhir). 3. ALROS 100 (type lama) Ciri-ciri: a. No seri SN.GB.005.0000 b. Ukuran Trafo besar Pada gangguan trip pertama: Bila dilalui ARUS Gangguan, lampu Indikator akan MENYALA berkedip/gfd bekerja(tanpa ditest). Berarti GANGGUAN ke arah BAWAH. Bila tidak dilalui Arus Gangguan, lampu Indikator TIDAK MENYALA/GFD tidak bekerja. Berarti GANGGUAN ke arah ATAS. Bila saat dating lampu Indikator tidak menyala,tekan TOMBOL TEST apabila lampu Indikator MENYALA berarti kondisi GFD BAIK, bila PADAM berarti kondisi GFD RUSAK. Cara kerja sama dengan BARDIN DDS, yang membedakan adalah: GFD TIDAK BISA mereset kembali saat gangguan kedua (terakhir) karena harus menunggu selama 20 detik untuk RESET setelah tegangan sumber datang. 4.ALROS 110 (type baru) Ciri-ciri: a. No seri SN. 96.11.0000 b. Ukuran Trafo kecil 13
Pada gangguan trip pertama: Bila dilalui arus gangguan, lampu indikator akan MENYALA berkedip/gfd bekerja(tanpa ditest). Berarti GANGGUAN ke arah BAWAH. Bila tidak dilalui Arus Gangguan, lampu indikator TIDAK MENYLA/GFD tidak bekerja. Berarti GANGGUAN ke arah ATAS Bila saat datang lampu indikator tidak menyala, tekan TOMBOL TEST apabila lampu indikator MENYALA berarti kondisi GFD BAIK, bila PADAM berarti kondisi GFD RUSAK. Pada gangguan trip kedua (dicoba masuk,trip kembali): GFD akan MERESET kembali dan akan membaca gangguan dari sumber tegangan yang kedua (terakhir). Cara kerja sama dengan BARDIN DDS. 5. GEC ALSTHOM TAB.211 Pada gangguan trip pertama: a. Bila dilalui arus gangguan, lampu indikator akan MENYALA berkedip/gfd bekerja (tanpa ditest). Berarti GANGGUAN ke arah BAWAH. b. Bila tidak dilalui Arus Gangguan, lampu indikator TIDAK MENYALA/GFD tidak bekerja. Berarti GANGGUAN ke arah ATAS. c. Bila saat datang lampu indikator tidak menyala tekan TOMBOL TEST apabila lampu indikator MENYALA berarti kondisi GFD BAIK, bila PADAM berarti kondisi GFD RUSAK. Pada gangguan trip kedua (Dicoba masuk, trip kembali): GFD akan MERESET kembali dan indikasi akan membaca gangguan dari sumber tegangan yang kedua (terakhir). Cara kerja sama dengan BARDIN DDS, yang membedakan adalah: Posisi normal menyala redup. 6.BARDIN FLAIR 213 Pada gangguan trip pertama: a. Bila dilalui arus gangguan, lampu indikator akan MENYALA berkedip/gfd bekerja (tanpa ditest). Berarti GANGGUAN ke arah BAWAH. 14
b. Bila tidak dilalui arus gangguan, lampu indikator TIDAK MENYALA/GFD tidak bekerja. Berarti GANGGUAN ke arah ATAS. c. Bila saat datang lampu indikator tidak menyala, tekan TOMBOL TEST apabila lampu indikator MENYALA berarti kondisi GFD BAIK, bila PADAM berarti kondisi GFD RUSAK. Cara kerja dengan BARDIN DDS, yang membedakan adalah: GFD bekerja akan menyala selama 2 jam Bila melakukan menekan TOMBOL TEST maka 10 detik kemudian harus segera DIRESET karena GFD akan menyala selama 2 jam (Battery lithium akan cepat habis). Tabel 2.1. jenis dan merk GFD JENIS MERK GFD NO EX.CABANG ALROS BARDIN BARDIN GEC SMS JUMLA DDS FLAIR ALSTHOM (SYNA) H 1 GAMBIR 259 297 260 104 47 967 2 KOTA 189 141 91 66 487 3 TG PRIOK 217 166 118 42 543 4 JATINEGARA 130 211 150 108 7 606 5 KRAMATJATI 210 314 142 119 785 6 KEBAYORAN 332 341 131 101 905 7 TANGGERANG 208 753 250 124 6 1,341 JUMLAH TOTAL 1,545 2,223 1,142 664 60 5,634 2.8. KEGAGALAN KERJA GFD Hal-hal yang dapat menyebabkan terjadinya kegagalan kerja adalah : a. Kotak relay rusak diakibatkan adanya bagian komponen yang terganggu/terbakar. b. Tegangan Battery drop sampai 0 volt. c. Sumber TR 220 Volt terlepas atau kabel putus. d. Fuse 0.1 A pada kotak relay sudah putus. 15
e. CT sudah rusak, kotor dan berkarat atau kabel menuju CT terputus. f. Ground dari kabel TM tidak dimasukkkan ke dalam lingkaran CT. g. Lampu indikator maupun kabelnya terputus. h. Setting arus terlalu tinggi tidak sesuaian pada batas settingnya. i. Sumber TR 220 V ke kotak Relay diambil dari beban TR konsumen yang menggunakan Gen-set, sehingga pada saat Gen-set dinyalakan untuk menggantikan supply dari PLN maka GFD akan langsung mereset mengakibatkan sinyal GFD menjadi terhenti atau padam. 2.9. PENGUJIAN TRAFO ARUS Pada saat selesai pemasangan GFD, yang harus dilakukan agar GFD tersebut bisa bekerja mendeteksi gangguan dengan baik adalah harus melakukan pengujian CTnya, Hal ini dimaksudkan agar besar setting arus yang diinginkan supaya GFD bisa bekerja sesuai dengan besar arus yang mengalir pada CT. Jadi bila diberikan arus terhadap CT sebesar kira-kira 80 A dan setting pada GFD tersebut 80 A maka GFD harus bekerja. Adapun cara pengujian CT-nya adalah: a. Atur sumber arus AC dari alat inject untuk memberikan arus 80 A. b. Selipkan kabel sumber arus AC pada trafo arus yang terpasang pada kabel TM c. Lepaskan pulsa arus AC selama 100 ms. d. Relay pulsa. Relay aux level dan lampu luar akan berkedip menandakan terungkapnya pulsa arus tersebut. [4] 16