BAB III SISTEM PROTEKSI PADA PENYULANG 20kV

(1)

BAB III

SISTEM PROTEKSI PADA PENYULANG 20kV

Sistem proteksi adalah sistem yang memisahkan bagian sistem yang terganggu sehingga bagian sistem lain dapat terus beroperasi dengan cara sebagai berikut :

a. Mendeteksi adanya gangguan atau kondisi abnormal lainnya pada bagian sistem yang diamankannya (fault detection)

b. Melepaskan bagian sistem yang terganggu (fault clearing) c. Memberikan indikasi adanya gangguan.

Komponen-komponen penting dalam sistem proteksi, adalah sebagai berikut :

 Relai Proteksi : sebagai elemen perasa yang mendeteksi adanya gangguan

dan keadaan abnormal lainnya (fault detection).

Pemutus Tenaga (PMT) : Memutuskan arus gangguan dalam sirkit tenaga untuk melepaskan sistem yang terganggu (fault clearing). Secara singkat tugas pokok pemutus tenaga adalah :

1. Keadaan normal, membuka / menutup rangkaian listrik.

2. Keadaan tidak normal, dengan bantuan relay, PMT dapat membuka sehingga gangguan dapat dihilangkan.

 Trafo Arus (CT), Trafo Tegangan (PT) dan Trafo Arus Toroida (zero

sequence current transformer) : Sebagai alat pengubah / pembanding besaran primer menjadi sekunder.

 Battery (Aki) : sebagai sumber tegangan untuk tripping PMT serta catu

daya untuk relai dan relai bantu (auxiliary relay).

3.1 Syarat dan Karakteristik Relai

o Kepekaan ( sensitivity ) :harus peka terhadap gangguan dalam rangsangan minimum.

o Keandalan ( reliability ) :

(2)

 Security : Kepastian untuk tidak salah kerja

o Selektifitas ( selectivity ) : security : Pengaman harus dapat memisahkan bagian sistem yang terganggu sekecilnya yaitu hanya seksi atau peralatan yang terganggu saja yang termasuk kedalam kawasan pengaman utamanya.

o Kecepatan ( speed ) : memisahkan daerah terganggu secepat mungkin sehingga kerugian/ kerusakan akibat gangguan dapat diminimalisasi.

3.2 OCR ( Over Current Relay / Relai Arus Lebih )

OCR bekerja apabila terjadi arus yang melebihi settingannya. Relai ini bekerja untuk melindungi peralatan listrik lainnya apabila terjadi arus lebih akibat:

1. Adanya penambahan beban atau perkembangan beban

2. Adanya gangguan hubung singkat di Jaringan maupun Instalasi listrik

Gangguan hubung singkat terjadi antar fasa yaitu dua fasa maupun tiga fasa yang mengalir melebihi nilai settingnya ( I set ).

Prinsip Kerja

Pada dasarnya relay arus lebih adalah suatu alat yang mendeteksi besaran arus yang melalui suatu jaringan dengan bantuan trafo arus. Harga atau besaran yang boleh melewatinya disebut dengan setting. Relay arus lebih memiliki 2 jenis pengamanan yang berbeda antara lain:

1. Pengamanan hubung singkat fasa

Relay mendeteksi arus fasa. Oleh karena itu, disebut pula “Relay fasa”. Karena pada relay tersebut dialiri oleh arus fasa, maka settingnya (Is) harus lebih besar dari arus beban maksimum.

Ditetapkan :

Is = 1,2 x In

(3)

2. Pengamanan hubung tanah

Arus gangguan satu fasa tanah ada kemungkinan lebih kecil dari arus beban, ini disebabkan karena salah satu atau dari kedua hal berikut: Gangguan tanah ini melalui tahanan gangguan yang masih cukup tinggi. Pentanahan netral sistemnya melalui impedansi/tahanan yang tinggi, atau bahkan tidak ditanahkan

Pada kondisi tersebut, relay pengaman hubung singkat (relay fasa) tidak dapat mendeteksi gangguan tanah tersebut. Agar relay sensitif terhadap gangguan tersebut dan tidak salah kerja oleh arus beban, maka relay dipasang tidak pada kawat fasa melainkan kawat netral pada sekunder trafo arusnya.

Dengan demikian relay ini dialiri oleh arus netralnya, berdasarkan komponen simetrisnya arus netral adalah jumlah dari arus ketiga fasanya.

Arus urutan nol dirangkaian primernya baru dapat mengalir jika terdapat jalan kembali melalui tanah (melalui kawat netral).

Karakteristik Relay Arus Lebih

1. Relai arus lebih seketika ( moment, instant ) 2. Relai arus lebih waktu tertentu ( definit time ) 3. Relai arus lebih waktu terbalik ( inverse time ) 4. Kombinasi waktu seketika dengan waktu tertentu 5. Kombinasi waktu seketika dengan waktu terbalik

3.2.1 Gambaran Karakteristik Relai Arus Lebih

(4)

Karakteristik relai ini bekerja tanpa adanya penundaan waktu. Jangka waktu mulai relai pick up sampai kerja relai sangat singkat ( 20 ms – 50 ms ).

B. Relai Arus Lebih Waktu tertentu ( definit time )

Karakteristik relai ini bekerja dengan settingan waktu. Jangka waktu mulai relai pick up sampai kerja relai diperpanjang dengan harga tertentu tidak tergantung besarnya arus

C. Relai Arus Lebih Waktu Terbalik ( inverse time )

Karakteristik relai ini bekerja berkebalikan dengan waktu. Jangka waktu mulai relai pick up sampai kerja relai berbanding terbalik dengan besarnya arus yang mengerjakannya. Karakteristik yang mengerjakannya terbagi atas :

a. Normal Inverse b. Very inverse c. Extremely Inverse d. Long Time Inverse

PMT

CT

Kum

paran

Trip

F 51

I > I

_s

t

I

s

t

_s

t

(5)

(6)

STANDART WAKTU KERJA RELAI

Karakteristik waktu berdasarkan IEC 255-3

Standart Inverse Very Inverse

Extremlly Inverse Long Time Inverse

D. Kombinasi Relai Arus Lebih Seketika dengan Waktu Tertentu

Relai ini bekerja dengan perpaduan 2 karakteristik. Apabila arus yang melewati melebihi Isetting relai instant dan definit, maka kedua karakteristik tersebut sama – sama bekerja tetapi relai instant lebih cepat bekerja maka indikasi relai menunjukkan instant sedangkan apabila arus yang melewati melebihi Isetting relai definit tetapi dibawah Isetting instant maka yang merasakan dan bekerja adalah karakteristik relai definit sedangkan karakteristik relai instant tidak bekerja.

t

= 0.14

I0.02−1

t

=

13.5 I−1

t

= 80

I2−1

t

=

(7)

E. Kombinasi Relai Arus Lebih Seketika dengan Waktu Terbalik

Relai ini bekerja dengan perpaduan 2 karakteristik. Apabila arus yang melewati melebihi Isetting relai instant dan inverse, maka kedua karakteristik tersebut sama – sama bekerja tetapi relai instant lebih cepat bekerja maka indikasi relai menunjukkan instant sedangkan apabila arus yang melewati melebihi Isetting relai inverse tetapi dibawah Isetting instant maka yang merasakan dan bekerja adalah karakteristik relai inverse sedangkan karakteristik relai instant tidak bekerja.

3.2.2 Pemutus Balik Otomatis (Recloser)

Pemutus balik otomatis (Automatic circuit recloser = Recloser) ini secara fisik mempunyai kemampuan seperti pemutus beban, yang dapat bekerja secara otomatis untuk mengamankan sistem dari arus lebih yang diakibatkan adanya gangguan hubung singkat.

3.3 DGFR ( Directional Ground Fault Relay / Relai Arus Gangguan Tanah )

DGFR adalah perpaduan 2 karakteristik relai yaitu : 1. DGR ( Directional Ground Relay )

Rele ganguan tanah berarah dipasang pada penyulang 20 kV sebagai pengaman utama untuk mengamankan gangguan 1 phasa ke tanah. Rele ini bekerja berdasarkan dua besaran. Yaitu arus Io ( dari ZCT yang baru memang baru muncul kalau ada gangguan tanah ) dan Vo ( dari PT ) Open Delta yang menghasilkan suatu sudut dan arah tertentu. Bila salah satu komponen tidak terpenuhi maka rele tidak akan bekerja.

2. GFR ( Ground Fault Relay/ Earth Faulth )

(8)

Rele arus lebih tanpa arah atau GFR adalah rele yang bekerja apabila dilalui arus yang melebihi settinganya ( dari ZCT ). Arus lebih yang dideteksi rele ini berasal dari ganguan phasa – tanah.

(9)

3.4 DATA GANGGUAN PADA PENYULANG GI. SUNGGUMINASA

Tgl. Uraian Jam Rela_y Signal Beban/Teg. Trip Lepa_s Masu_k

06/1

0 PMT RRI 17.13 17.14 OCR (R,S) 100A/20.4kV 07/1

0 BAROMBONGPMT 06.34 06.35 GFR (T) 190A/20.2kV 10/1

BAROMBONG 13.18 13.18 OCR (R,S,T) 192A/20.1kV 18/1

0

(10)

Tgl. Uraian

Jam _Rela

y Signal Beban/Tegangan Trip Lepa_s Masu_k

03/1 1

PMT RRI 13.28 13.28 GFR (T) 114A/20.1kV PMT P. BANUA 14.11 14.15 OCR (R,S,T) 46A/20.1kV

PMT GMTDC 14.36 14.37 GFR (INST) 134A/20.1kV PMT GMTDC 14.38 14.51 GFR (INST) 134A/20.1kV 04/1

1

PMT GH. MNSA 10.49 10.50 GFR (T) 156A/20.1kV PMT RRI 18.22 18.23 GFR (T) 154A/20.3kV

05/1 1

PMT P. BANUA 15.48 15.48 GFR (T) 44A/20.3kV PMT P. BANUA 15.50 16.35 GFR _(INST)(T) 44A/20.3kV PMT RRI 16.00 16.00 GFR (INST) 101A/20.3kV PMT P. BANUA 16.35 16.58 GFR _(INST)(T) 44A/20.3kV PMT P. BANUA 18.32 18.34 GFR _(INST)(T) 87A/20.3kV 06/1

1 PMT P. BANUA 12.28 12.39 GFR (T) 45A/20.1kV 08/1

1

PMT

BAROMBONG 06.04 06.05 GFR (T) 120A/20.2kV 09/1

1 PMT RRI 08.11 08.11 GFR (T) 118A/20.0kV 10/1

1 BAROMBONGPMT 15.34 15.35 GFR (INST) 149A/20.3kV 14/1

1

PMT RRI 06.36 06.37 GFR (T) 124A/20.3kV PMT RRI 06.37 06.38 GFR (T) 124A/20.3kV PMT RRI 06.38 06.59 GFR (T) 124A/20.3kV PMT RRI 15.04 15.04 GFR (T) 115A/20.0kV 17/1

1

PMT RRI 09.18 09.19 GFR (INST) 124A/20.1kV PMT

BAROMBONG 19.27 19.28 GFR (INST) 188A/20.3kV 18/1

1 PMT RRI 13.19 13.19 GFR (T) 114A/20.1kV 19/1

(11)

1 PMT GMTDC 15.32 15.33 OCR (S,T) 131A/20.4kV

21/1 1

PMT GH. MNSA 06.38 06.39 OCR (T) 164A/20.1kV PMT P. BANUA 11.11 11.11 GFR (T) 118A/20.1kV PMT P. BANUA 13.36 13.37 GFR (T) 47A/20.3kV PMT P. BANUA 13.38 13.39 GFR (T) 47A/20.3kV 22/1

1

PMT

BAROMBONG 05.25 05.30 OCRGFR (R,S)(T) 146A/19.9kV

PMT P. BANUA 21.44 21.48 OCR (R,S) 81A/20.3kV PMT

BAROMBONG 23.14 23.14 GFR (T) 93A/20.0kV 23/1

1 BAROMBONGPMT 14.41 14.47 GFR (INST) 141A/20.4kV

25/1 1

PMT GH. MNSA 03.51 03.51 GFR (T) 167A/20.4kV PMT

BAROMBONG 03.51 03.51 OCR (R,S,T) 77A/20.4kV PMT

BAROMBONG 04.05 07.37 GFR (T) 76A/20.5kV PMT

BAROMBONG 07.55 09.18 OCR (S,T) 76A/20.1kV PMT P. BANUA 13.09 13.09 OCR (R) 48A/20.0kV 26/1

1

PMT GMTDC 10.04 10.05 GFR (INST) 120A/20.0kV PMT