MODUL
PEMBONGKARAN, PENGUJIAN DAN
PEMASANGAN PADA RELE, PROTEKSI
KODE UNIT KOMPETENSI: SKN : KTL.PH.20.317.02 STT : IP.HAR.O.SC.0098-A
PT INDONESIA POWER
APRIL 2007
STANDAR KOMPETENSI
TENAGA TEKNIK KETENAGALISTRIKAN BIDANG PEMBANGKITAN
SUB BIDANG PEMELIHARAAN Kode Unit : KTL.PH.20.317.02
Judul Unit : Memelihara Generator
Deskripsi Unit : Unit kompetensi ini berkaitan dengan analisa data pemeliharaan Generator secara menyeluruh, sesuai standar perusahaan .
ELEMEN KOMPETENSI KRITERIA UNJUK KERJA
1. Merencanakan dan menerapkan standar Pemeliharaan
1.1. Peraturan dan Undang - Undang K2 (Keselamatan Ketenagalistrikan) untuk pemeliharaan diterapkan.
1.2. Perencanaan pemeliharaan Generator dilakukan berdasarkan analisa data historis dan standar perusahaan.
1.3. Perencanaan pemeliharaan Generator dikoordinasikan dengan pihak terkait.
2. Melaksanakan
Pemeliharaan 2.1. perusahaanKesiapan Pemeliharaan Generator diperiksa sesuai standar 2.2. Lokasi kerja dipastikan aman dari bahaya kecelakaan kerja
2.3. Pemeliharaan Generator dipastikan sesuai dengan standar perusahaan
2.4. Hasil Pemeliharaan Generator dipilah dan diobservasi untuk memastikan penyimpangan dari kondisi normal.
3. Menganalisa dan
menanggulangi masalah 3.1. standar perusahaan.Data hasil Observasi pemeliharaan Generator dianalisa sesuai
3.2. Tindakan koreksi terhadap ketidaknormalan Generator dilakukan sesuai standar perusahaan
3.3. Potensi bahaya pemeliharaan Generator dianalisa serta ditanggulangi sesuai standar perusahaan.
4. Melaksanakan pengujian
Generator 4.1.
Pengujian Generator dilaksanakan sesuai standar perusahaan untuk memastikan unjuk kerjanya
4.2. Tindakan koreksi dilakukan bila unjuk kerja dan hasil pengujian tidak sesuai dengan standar perusahaan
4.3. Hasil Pengujian Unjuk kerja Generator dianalisa dengan tujuan memastikan kondisi normal.
5. Membuat laporan 5.1. Dokumentasi kondisi, ketidak normalan, hasil pengujian dan status Generator dicatat dan dilaporkan menurut standar perusahaan.
1. Batasan Variabel
Dalam melaksanakan Unit kompentensi ini harus didukung dengan tersedianya:
1.1. Peraturan dan Perundangan K2.
1.2. Standar perusahaan yang berlaku.
1.3. Formulir quality control (checklist) atau report sheet yang ditetapkan oleh perusahaan.
1.4. Peralatan dan Instrumen yang terkait dengan pelaksanaan unit kompetensi ini. 1.5. Kompetensi yang dipersyaratkan sebelumnya
1.5.1. KTL.PH.20.221.02, Memelihara Generator.
2. Panduan Penilaian
2.1. Pengetahuan dan keterampilan yang dibutuhkan: 2.1.1. Pengetahuan:
3.Perencanaan Pemeliharaan Generator.
4.Prosedur Pengujian Generator.
5.Analisa Unjuk Kerja Generator. 5.1.1. Keterampilan:
1.Pembuatan Rencana kerja Pemeliharaan Generator.
2.Pemeriksaan dan Pengujian Generator.
3.Trouble Shooting Generator.
4.Pembuatan Laporan.
5.2. Ruang lingkup Pengujian:
Kompetensi harus diujikan ditempat kerja atau ditempat lain secara simulasi dengan kondisi kerja sesuai dengan keadaan normal.
Pengujian pemeliharaan unit Generator ini didukung dengan bukti dokumen, uji tertulis, wawancara dan praktek lapangan.
5.3. Aspek Penting:
Melaksanakan Pekerjaan yang konsisten pada setiap elemen kompetensi.
Memenuhi kriteria unjuk kerja yang tercakup pada setiap elemen kompetensi dengan menggunakan teknik-teknik dan standar perusahaan sesuai dengan tempat kerja.
Menunjukan pemahaman terhadap pengetahuan dan keterampilan yang dibutuhkan serta sikap kerja yang dituntut dari pekerjaan tersebut.
6. Kompetensi Kunci
No Kompetensi Kunci Level
A Mengumpulkan, menganalisa dan mengorganisasikan informasi 3 B Mengkomunikasikan ide dan informasi 3 C Merencanakan dan mengatur kegiatan 3 D Bekerjasama dengan orang lain dan kelompok 3 E Menggunakan ide dan teknik matematika 3
F Memecahkan masalah 3
G Menggunakan teknologi 3
STANDARD TOPIK TRAINING
Kode Topik Training : IP.HAR.O.SC.0098-A
Judul Topik Training : Pembongkaran, Perbaikan, Penggantian Dan Pemasangan Pada Rele, Proteksi & Elektronika Daya
Jumlah Jam : 12 JP OFF JT + 24 JP OJT
Sifat : Core / Stream Core / Support
Kelompok : Teknik
Silabus : 1. Prosedur Pelaksanaan pembongkaran Rele, Proteksi & Elektronika Daya 2. Prosedur Pelaksanaan Perbaikan Rele, Proteksi & Elektronika Daya 3. Prosedur Pelaksanaan Penggantian Rele, Proteksi & Elektronika Daya 4. Prosedur Pelaksanaan Pemasangan Rele, Proteksi & Elektronika Daya 5. OJT Pelaksanaan Pembongkaran, Perbaikan, Penggantian dan Pemasangan
Rele, Proteksi & Elektronika Daya
Tujuan : Setelah menyelesaikan topik Pelaksanaan Pembongkaran, Perbaikan, Penggantian dan Pemasangan pada Rele, Proteksi & Elektronika Daya, peserta mampu menerapkan instruksi kerja pada pelaksanaan pembongkaran, perbaikan, penggantian dan pemasangan pada Rele, Proteksi & Elektronika Daya serta alat bantunya dengan baik dan benar, sesuai Standar Perusahaan yang berlaku. Level dan kode Profesi
Pengguna : Level V :IP.HAR.O.REL Kompetensi yang
dipersyaratkan Sebelumnya
:
-Metode Penilaian : Test Tertulis / Lisan dan Pengamatan Lapangan
Referensi : Buku Standar Perusahaan
Kata kunci : Pembongkaran, perbaikan, penggantian dan pemasangan Rele, Proteksi & Elektronika Daya
URAIAN RINCI TOPIK TRAINING
Jam Pel Materi Sub Materi Tujuan Khusus Aktivitas
4 Prosedur Pelaksanaan pembongkaran Rele, Proteksi & Elektronika Daya
- Prosedur Pelaksanaan pembongkaran Rele, Proteksi & Elektronika Daya
Setelah menyelesaikan materi Prosedur Pelaksanaan pembongkaran Rele, Proteksi & Elektronika Daya, peserta mampu menerapkan Prosedur Pelaksanaan pembongkaran Rele, Proteksi & Elektronika Daya dengan baik dan benar sesuai Standar Perusahaan yang berlaku
Tutorial dan belajar mandiri 4 Prosedur Pelaksanaan Perbaikan Rele, Proteksi & Elektronika Daya - Prosedur Pelaksanaan Perbaikan Rele, Proteksi & Elektronika Daya
Setelah menyelesaikan materi Prosedur Pelaksanaan Perbaikan Rele, Proteksi & Elektronika Daya peserta mampu menerapkan Prosedur Pelaksanaan Perbaikan Rele, Proteksi & Elektronika Daya dengan baik dan benar sesuai Standar Perusahaan yang berlaku
Tutorial dan belajar mandiri 4 Prosedur Pelaksanaan Penggantian Rele, Proteksi & Elektronika Daya - Prosedur Pelaksanaan Penggantian Rele, Proteksi & Elektronika Daya
Setelah menyelesaikan materi Prosedur Pelaksanaan Penggantian Rele, Proteksi & Elektronika Daya, peserta mampu menerapkan Prosedur Pelaksanaan Penggantian Rele, Proteksi & Elektronika Daya sesuai Standar Perusahaan yang berlaku
Tutorial dan belajar mandiri
24 OJT Pelaksanaan Pembongkaran, Perbaikan, Penggantian dan Pemasangan Rele, Proteksi & Elektronika Daya
- Persiapan sesuai prosedur Persiapan alat kerja Safety personel SOP + IK - Pelaksanaan
Pembongkaran, Perbaikan, Penggantian dan
Pemasangan Rele, Proteksi & Elektronika Daya - Laporan
Setelah menyelesaikan topik OJT Pelaksanaan Pembongkaran, Perbaikan, Penggantian dan Pemasangan Rele, Proteksi & Elektronika Daya , peserta mampu menerapkan instruksi kerja pada pelaksanaan pembongkaran, perbaikan, penggantian dan pemasangan pada Rele, Proteksi & Elektronika Daya serta alat bantunya dengan baik dan benar, sesuai Standar Perusahaan yang berlaku.
Tutorial dan belajar mandiri + Praktek Lapangan
DAFTAR ISI
STANDAR KOMPETENSI NASIONAL………... i
STANDAR TOPIK TRAINING……….. iii
DAFTAR ISI……….. v
DAFTAR GAMBAR ……….... vi
SINGKATAN ………... vii
PETUNJUK UNTUK MENGGUNAKAN MODUL INI………. vii
1. PROSEDUR DAN PELAKSANAAN K3 ………..… 1
1.1. Prosedur Penanganan Kecelakaan dan Kebakaran……….………1
2. SISTEM PROTEKSI PEMBANGKIT ……… 3
2.1. Pengertian Dasar ……….. 3
2.2. Klasifikasi Relai Proteksi ……….. 4
2.3. Simbol dan Kode Relai Proteksi ………..4
3. SISTEM PROTEKSI GENERATOR ……… 6
3.1. Macam-macam Gangguan Pada Generator dan Akibatnya ………. 6
3.2. Macam-macam Relai Proteksi Generator dan Fungsinya ………. 8
3.3. Diagram Proteksi Peralatan Pembangkit ……… 10
4. SISTEM PROTEKSI TRAFO PEMBANGKIT ……… 12
4.1. Macam-macam Gangguan Pada Trafo Pembangkit dan Akibatnya …… 12
4.2. Macam-macam Relai Proteksi Trafo Pembangkit dan Fungsinya ……… 13
5. SISTEM PROTEKSI MOTOR PEMAKAIAN SENDIRI ………. 15
5.1. Macam-macam Gangguan dan Akibat Pada Motor Pembangkit ……….. 15
5.2. Macam-macam Relai Proteksi Motor Pemakaian Sendiri dan Fungsinya.16 6. PEMELIHARAAN RELAI PROTEKSI PEMBANGKIT ……….. 18
6.1. Pengertian Pemeliharaan………. 18
6.1.1.Macam-macam Pemeliharaan Relai ………. 18
6.2. Pedoman dan Petunjuk Pengujian Instalasi Proteksi atau Modifikasi Instalasi ……….. 19
6.3. Pengujian Macam-macam Relai ……… 20
7. ANALISA KEGAGALAN RELAI PROTEKSI ……….. 34
DAFTAR GAMBAR DAN TABEL
GAMBAR.
3.1 One line diagram relai proteksi generator……….. 10
6.1 Pengawatan dasar relai differensial ……… 20
6.2 Gangguan internal ……….. 21
6.3 Gangguan eksternal ……… 21
6.4 Diagram/skematic relai differensial ……….. 22
6.5 Relai arus lebih pada pentanahan impendansi ……….. 23
6.6 Relai tegangan lebih pada pentanahan dengan trafo distribusi ….. 23
6.7 Filter urutan negatif dan urutan nol ………... 24
6.8 Kurva If (t) relai arus lebih urutan negatif dengan parameter K …... 26
6.9 Karakteristik relai arus lebih urutan negatif ………..26
6.10 Kurva If (t) relai arus lebih urutan negatif dengan parameter dial setting ……… 26
6.11 Skematic diagram relai arus urutan negatif untuk pengujian …….. 27
6.12 a. Diagram pengawatan relai arus lebih urutan negatif ……… 28
6.12 b. Rangkaian kontrol DC ……… 28
6.13 Skema proteksi daya balik CRV-1 Westinghouse ………. 29
6.14 Rangkaian pengujian relai daya balik di laboratorium ……….. 29
6.15 Rangkaian pengujian relai daya balik di lapangan ……… 30
6.16 Skema proteksi relai kehilangan medan penguat tipe KLF ……….. 31
6.17 Rangkaian pengujian relai kehilangan medan penguat ………. 31
TABEL 2.1 Klasifikasi relai proteksi ……….. 4
2.2 Simbol dan kode relai proteksi ……….. 4
3.1 Macam-macam relai proteksi generator dan fungsinya ……….8
4.1 Macam-macam relai proteksi trafo pembangkit dan fungsinya …… 13
5.1 Macam-macam relai proteksi motor pemakaian sendiri dan fungsinya ………... 16
6.1 Pedoman dan Petunjuk Pengujian Instalasi Proteksi atau Modifikasi Instalasi ………..19
PETUNJUK UNTUK MENGGUNAKAN MODUL INI
Modul ini ditulis sedemikian rupa agar belajar lebih efektif dan menarik. Dalam menggunakan modul ini , anda hampir seperti memiliki guru-pembimbing pribadi, karena modul ini disusun sedemikian rupa sehingga proses pembelajaran dilakukan
step-by-step disesuaikan dengan kecepatan kemampuan belajar anda.
Masing-masing modul terdiri dari beberapa sub topik, masing-masing sub topik akan diajarkan satu per satu sesuai dengan standar topik training (STT) dan acuan penugasan pada paspor profesi. Adapun hal-hal yang harus diperhatikan pada saat anda memulai menggunaka buku ini adalah:
1. Mulailah sub topik yang telah disusun pada tiap halaman sesuai dengan urutan pada STT.
2. Bacalah dengan baik, teliti dan berusaha untuk memahami isi setiap pembahasan pada setiap halaman dan kerjakanlah semua petunjuk yang diminta.
3. Hampir setiap sub topik yang diajarkan anda akan diminta untuk menanggapi sesuatu yang tujuannya untuk mengevaluasi sejauh mana pengertian anda akan keterangan yang diberika pada setiap materi, dan anda akan dapat langsung membandingkan jawaban anda tersebut dengan jawaban yang benar pada halaman berikutnya.
4. Dianjurkan untuk tidak melihat dahulu halaman berikutnya sebelum anda memberikan tanggapan.
5. Pada setiap tahap anda akan dituntun untuk tetap berada pada arah pelatihan yang sesuai dengan tujuan acuan kinerja pada direktori kompetensi.
6. Pada akhir pembahasan setiap sub topic anda akan diminta untuk melakukan penugasan yang sesuai dengan sub topic yang dibahas dengan tujuan untuk menselaraskan pengetahuan yang anda terima dengan kondisi dilapangan yang sesungguhnya.
7. Penugasan-penugasan diarahkan langsung dilapangan dan anda diminta untuk menanggapi setiap penugasan dengan membuat laporan kepada mentor yang ditunjuk.
8. Walaupun anda sudah tahu akan sub topic yang diajarkan, tetaplah ikuti langkah-langkah yang diberikan dengan baik karena hal ini akan menjadi penyegaran yang berguna bagi anda.
9. Ingatlah dalam modul ini, penugasan akan membuat anda kompeten baik pengetahuan (knowledge), keterampilan (skill) maupun perilaku (attitude) pada unit kompetensi yang anda pelajari.
10.
SINGKATAN
AC Alternating current
DC Direct Current
GGL Gaya gerak listrik
PMG Permanent Magnet Generator. STT Standar topik training
SKN Standar kompetensi nasional SOP Standard operation procedure
IK Instruksi kerja
1. PROSEDUR DAN PELAKSANAAN K3
PROSEDUR PENANGANAN KECELAKAAN KERJA DAN KEBAKARAN
Seperti yang kita ketahui, kecelakaan kerja dan kebakaran dapat saja terjadi dimana saja dan kapan saja, setiap adanya kecelakaan atau kebakaran baik itu terjadi pada manusia atau peralatan di PT Indonesia Power harus dilaporkan kepada supevisor operasi atau operator control room yang bertugas yang selanjutnya berdasarkan laporan yang diterima oleh supervisor operasi tersebut dilakukan tindakan-tindakan penanganan kecelakaan kerja atau kebakaran tersebut.
Pada saat menerima laporan kecelakaan atau kebakaran, supervisor atau operator control room harus menanyakan kepada penelpon atau yang menyampaikan Informasi hal-hal sebagai berikut:
- Nama yang memberikan Informasi kecelakaan atau keadaan emergency. - Nama korban kecelakaan atau peralatan yang terjadi emergency.
- Penyebab terjadinya kecelakaan atau kebakaran.
- Bantuan apa yang diperlukan segera (ambulan, pemadam kebakaran, dll) jika tahu.
- Lokasi terjadi kecelakaan atau kebakaran.
- Rute yang paling aman/baik yang dapat dilalui dengan segera.
- Akses kendaraan yang paling cepatdan aman sampai lokasi kejadian. - Jika kecelakaan atau kebakaran tidak dapat dikontrol atau ditangani. - Tanggal dan waktu laporan.
Segera setelah saudara memperoleh Informasi tersebut, telephone atau hubungi pejabat-pejabat dan bagian-bagian yang berkepentingan serta berikan semua informasi diatas. Hubungi pihak keamanan unit dan yakinkan bahwa yang bersangkutan telah mengetahui semua informasi yang anda berika secara benar. Nomor-nomor telepon yang dapat dihubungi jika terjadi keadaan darurat:
1. Control room :……… 2. Keamanan/satpam :……… 3. Supervisor Operasi :……… 4. Supervisor keamanan :……… 5. Polisi :………. 6. Pemadam kebakaran :………. 7. Petugas kesehatan :………. 8. Pejabat penanggung jawab:……….
Salinlah daftar tersebut dalam buku catatan anda dan hafalkan nomor-nomor penting tersebut.
Setelah anda mempelajari prosedur penanganan kecelakaan kerja dan kebakaran pada halaman sebelumnya, dan untuk melihat apakah anda benar-benar telah memahami prosedur penanganan kecelakaan kerja dan kebakaran tersebut, tutuplah halaman 1 sebelumnya dan tuliskan :
1. Hal-hal apa saja yang harus ditanyakan kepada pelapor jika pada saat anda bertugas menerima laporan terjadinya kecelakaan kerja atau kebakaran.
2. Coba anda sebutkan kepada siapa saja anda harus melaporkan kejadian tersebut.
3. berdasarkan pertanyaan nomor 2, coba tulis kan nomor-nomor telepon yang anda harus hubungi.
Setelah anda selesaikan semuanya, bukalah halaman berikutnya dan periksalah hasil anda.
Inilah hasilnya. Periksalah pekerjaan anda dengan seksama dan berilah catatan khusus untuk jawaban yang salah.
1. Hal-hal yang harus ditanyakan kepada pelapor
- Nama yang memberikan Informasi kecelakaan atau keadaan emergency. - Nama korban kecelakaan atau peralatan yang terjadi emergency.
- Penyebab terjadinya kecelakaan atau kebakaran.
- Bantuan apa yang diperlukan segera (ambulan, pemadam kebakaran, dll) jika tahu.
- Lokasi terjadi kecelakaan atau kebakaran.
- Rute yang paling aman/baik yang dapat dilalui dengan segera.
- Akses kendaraan yang paling cepatdan aman sampai lokasi kejadian. - Jika kecelakaan atau kebakaran tidak dapat dikontrol atau ditangani. - Tanggal dan waktu laporan.
2/3. Nomor-nomor telepon yang dapat dihubungi jika terjadi keadaan darurat:
1. Control room :……… 2. Keamanan/satpam :……… 3. Supervisor Operasi :……… 4. Supervisor keamanan :……… 5. Polisi :………. 6. Pemadam kebakaran :………. 7. Petugas kesehatan :……….
8. Pejabat penanggung jawab :……….
Bila jawaban anda tidak semua betul, sebaiknya lihatlah kembali halaman 1 , dan pelajari lagi.
BAB II
SISTEM PROTEKSI PEMBANGKIT
2.1. PENGERTIAN DASAR
Nilai investasi peralatan listrik pada suatu pembangkit listrik sedemikian besarnya, sehingga perhatian yang khusus harus diutamakan agar setiap peralatan tidak hanya dapat beroperasi dengan efisiensi yang optimal, tetapi juga harus teramankan dari kecelakaan/kerusakan yang fatal.
Kerusakan yang fatal dapat menimbulkan : 1. Kerugian biaya investasi.
2. Kerugian operasi (long outage) 3. Terganggunya pelayanan (service)
Untuk itu relai proteksi sangat diperlukan pada peralatan pembangkit. Hampir semua peralatan tidak dibiarkan beroperasi tanpa menggunakan peralatan proteksi. Relai Proteksi adalah suatu perangkat kerja proteksi yang mempunyai fungsi dan peranan :
a. Memberikan signal alarm/melepas pemutus tenaga (circuit breaker) dengan tujuan mengisolir gangguan/kondisi yang tidak normal seperti adanya :
• Beban lebih, tegangan rendah
• Kenaikan suhu, beban tidak seimbang
• Daya kembali, frekuensi rendah
• Hubung singkat dan kondisi tidak normal lainnya
b. Melepas/mentripkan peralatan yang berjalan tidak normal untuk mencegah timbulnya kerusakan. Contohnya : Proteksi beban lebih (overload) berfungsi untuk mengamankan mesin listrik dan kerusakan isolasi.
c. Melepas/mentripkan peralatan yang terganggu secara cepat dengan tujuan mengurangi kerusakan yang lebih berat.
Contohnya : Bila suatu mesin listrik secara cepat distop/dilepas setelah terjadinya gangguan pada belitan, maka hanya sebagian kumparan saja yang perlu diperbaiki. Tetapi apabila gangguan terjadi secara terus-menerus maka kemungkinan seluruh belitan akan rusak dan memerlukan perbaikan total/overhoul.
d. Melokalisir kemungkinan dampak akibat gangguan dengan memisahkan peralatan yang terganggu dari sistem. Peralatan yang terganggu dapat menyebabkan gangguan pada peralatan yang lain yang berada pada sistemnya.
e. Melepas peralatan/bagian yang terganggu secara cepat dengan maksud menjaga stabilitas sistem, kontinuitas pelayanan dan unjuk kerja sistem.
2.2 KLASIFIKASI RELAI PROTEKSI
No ASAS KERJA TIPE KONSTRUKSI PENGGUNAAN
1 Tarikan Magnit Listrik (Electromagnetic Attraction)
a) Plunger type
b) Balanced beam type c) Hinged armature type d) Polarized moving iron type e) Permanent magnet moving
coil type
Relai seketika
(Instantaneous Relay)
2 Induksi Magnit Listrik (Electromagnetic Induction)
a) Induction disc type b) Induction cup type
Relay dengan waktu tunda (Time Delay Relay)
3 Relai suhu/panas (Thermal Relay)
a) Bimetal strip type b) Thermocouple type c) Electronic
Proteksi motor, generator dan trafo
4 Relai yang digerak-kan oleh gas
a) Bucholz relay
b) Sudden pressure relay (gas pressure relay)
Proteksi trafo
5 Static relay a) Rangkaian elektronik Complex protective system pada generator, motor
Tabel 2.1 Klasifikasi Relai Proteksi 2.3 SIMBOL DAN KODE RELAI PROTEKSI
No NAMA RELAI SIMBOL KODE
1 Relai jarak (distance relay)
Z <
21 2 Relai periksa sinkron (Synchro check relay)Uf=
25 3 Relai tegangan kurang (Under voltage relay)U <
27 4 Relai daya balik (Reverse power relay)P
32 5 Relai arus kurang (Under current relay)I <
37 6 Relai kehilangan medan penguat (Loss ofexcitation relay)
B = O
40 7 Relai urutan phasa negatif (Negatif
sequence relay)
Ii >
46
8 Relai suhu (Thermal relay) 49
9 Relai arus lebih seketika ( Instantaneous
Over current relay)
I >
50 10 Relai arus lebih dengan waktu tunda (Time
Over current Relay)
I >
5111 Relai fluksi lebih (Over excitation relay)
V/f
59/81 12 Relai tegangan lebih (Over voltage relay)U >
59No NAMA RELAI SIMBOL KODE
13 Relai tegangan seimbang (Voltage balance
relay)
Ud
60 14 Relai waktu tunda (Time auxiliary relay) 62 15 Relai tekanan gas (Gas pressure relay)
P
63 16 Relai hubung tanah (Ground fault relay) 64 17 Relai frekuensi (Frequency relay)f
8118 Lock out relay 86
19 Relai differensial (Differential Relay)
I
8720 Relai Bucholz 95
Tabel 2.2 Simbol dan Kode Relai Proteksi
PERTANYAAN :
1. Jelaskan pengertian relai proteksi sesuai buku petunjuk yang berlaku.
2. Uraikan peranan relai proteksi, dan persyaratannya.
3. Sebutkan macam-macam relai proteksi dan fungsinya.
4. Tuliskan simbol dan kode relai proteksi sesuai buku petunjuk yang berlaku.
BAB III
SISTEM PROTEKSI GENERATOR
3.1. MACAM-MACAM GANGGUAN PADA GENERATOR DAN AKIBATNYA
Macam-macam gangguan pada generator dapat diklasifikasikan sebagai berikut : a. Gangguan listrik/electrical fault
Jenis gangguan ini adalah gangguan yang timbul dan terjadi pada bagian-bagian listrik dari generator.
Gangguan-gangguan tersebut antara lain :
1. Hubung singkat 3 phasa
Terjadinya arus lebih pada stator yang dimaksud adalah arus lebih yang timbul akibat terjadinya hubungan singkat 3 phasa/ 3 phase fault. Gangguan ini akan menimbulkan loncatan bunga api dengan suhu yang tinggi yang akan melelehkan belitan dengan resiko terjadinya kebakaran, jika isolasi tidak terbuat dari bahan yang anti api /nonflammable.
2. Hubung singkat 2 phasa
Gangguan hubung singkat 2 phasa/unbalance fault lebih berbahaya dibanding gangguan hubung singkat 3 phasa/balance fault, karena disamping akan terjadi kerusakan pada belitan akan timbul pula vibrasi pada kumparan stator. Kerusakan lain yang timbul adalah pada poros/shaft dan kopling turbin akibat adanya momen puntir yang besar.
3. Stator hubung singkat 1 phasa ke tanah/stator ground fault
Kerusakan akibat gangguan 2 phasa atau antara konduktor kadang-kadang masih dapat diperbaiki dengan menyambung taping atau mengganti sebagian konduktor, tetapi kerusakan laminasi besi (iron lamination) akibat gangguan 1 phasa ke tanah yang menimbulkan bunga api dan merusak isolasi dan inti besi adalah kerusakan serius yang perbaikannya dilakukan secara total. Gangguan jenis ini meskipun kecil harus segera diproteksi.
4. Rotor hubung tanah/field ground
Pada rotor generator yang belitannya tidak dihubungkan oleh tanah (ungrounded system). Bila salah satu sisi terhubung ke tanah belum menjadikan masalah. Tetapi apabila sisi lainnya terhubung ke tanah, sementara sisi sebelumnya tidak terselesaikan maka akan terjadi kehilangan arus pada sebagian belitan yang terhubung singkat melalui tanah. Akibatnya terjadi ketidakseimbangan fluksi yang menimbulkan vibrasi yang berlebihan serta kerusakan fatal pada rotor.
5. Kehilangan medan penguat/Loss of excitation
Hilangnya medan penguat akan membuat putaran mesin naik, dan berfungsi sebagai generator induksi. Kondisi ini akan berakibat pada
rotor dan pasak/slot wedges, akibat arus induksi yang bersirkulasi pada rotor. Kehilangan medan penguat dapat dimungkinkan oleh :
a) Jatuhnya/trip saklar penguat (41AC) b) Hubung singkat pada belitan penguat
c) Kerusakan kontak-kontak sikat arang pada sisi penguat d) Kerusakan pada sistem AVR
6. Tegangan lebih/Over voltage
Tegangan yang berlebihan melampaui batas maksimum yang diijinkan dapat berakibat tembusnya (breakdown) design insulasi yang akhirnya akan menimbulkan hubungan singkat antara belitan. Tegangan lebih dapat dimungkinkan oleh mesin putaran lebih/overspeed atau kerusakan pada pengatur tegangan otomatis/AVR.
b. Gangguan mekanis/panas (mechanical/thermal fault) Jenis-jenis gangguan mekanik/panas antara lain :
1. Generator berfungsi sebagai motor (motoring)
Motoring adalah peristiwa berubah fungsi generator menjadi motor akibat daya balik (reverse power).
Daya balik terjadi disebabkan oleh turunnya daya masukkan dari penggerak utama (prime mover). Dampak kerusakan akibat peristiwa motoring adalah lebih kepada penggerak utama itu sendiri. Pada turbin uap, peristiwa motoring akan mengakibatkan pemanasan lebih pada sudu-sudunya, kavitasi pada sudu-sudu turbin air, dan ketidakstabilan pada sudu turbin gas.
2. Pemanasan lebih setempat
Pemanasan lebih setempat pada sebagian stator dapat dimungkinkan oleh :
• Kerusakan laminasi
• Kendornya bagian-bagian tertentu di dalam generator seperti : pasak-pasak stator (stator wedges).
3. Kesalahan paralel
Kesalahan dalam memparalel generator karena syarat-syarat sinkron tidak terpenuhi dapat mengakibatkan kerusakan pada bagian poros dan kopling generator, dan penggerak utamanya karena terjadinya momen puntir. Kemungkinan kerusakan lain yang timbul, kerusakan PMT dan kerusakan pada kumparan stator akibat adanya kenaikan tegangan sesaat.
4. Gangguan pendingin stator
Gangguan pada media sistem pendingin stator (pendingin dengan media udara, hidrogen, atau air) akan menyebabkan kenaikan suhu belitan stator. Apabila suhu belitan melampaui batas ratingnya akan berakibat kerusakan belitan.
c. Gangguan sistem (system fault)
Generator dapat terganggu akibat adanya gangguan yang datang/terjadi pada sistem. Gangguan-gangguan sistem yang terjadi umumnya adalah :
1. Frekuensi operasi yang tidak normal (abnormal frequency operation)
Perubahan frekuensi keluar dari batas-batas normal di sistem dapat berakibat ketidakstabilan pada turbin generator. Perubahan frekuensi sistem dapat dimungkinkan oleh tripnya unit-unit pembangkit atau penghantar (transmisi).
2. Lepas sinkron (Loss of synhcron)
Adanya gangguan di sistem akibat perubahan beban mendadak, switching, hubung singkat dan peristiwa yang cukup besar akan menimbulkan ketidakstabilan sistem. Apabila peristiwa ini cukup lama dan melampaui batas-batas ketidakstabilan generator, generator akan kehilangan kondisi paralel. Keadaan ini akan menghasilkan arus puncak yang tinggi dan penyimpangan frekuensi operasi yang keluar dari seharusnya sehingga akan menyebabkan terjadinya stress pada belitan generator, gaya puntir yang berfluktuasi serta resonansi yang akan merusak turbin generator. Pada kondisi ini generator harus dilepas dari sistem.
3. Arus beban kumparan yang tidak seimbang (unbalance armature current)
Pembebanan yang tidak seimbang pada sistem/adanya gangguan 1 phasa dan 2 phasa pada sistem yang menyebabkan beban generator tidak seimbang yang akan menimbulkan arus urutan negatif. Arus urutan negatif yang melebihi batas, akan mengiduksikan arus medan yang berfrekuensi rangkap yang arahnya berlawanan dengan putaran rotor akan menyebabkan adanya pemanasan lebih dan kerusakan pada bagian-bagian konstruksi rotor.
3.2. MACAM-MACAM RELAI PROTEKSI GENERATOR DAN FUNGSINYA
No Nama Relai Fungsi Relai
1 Relai jarak (distance
relay) Untuk mendeteksi gangguan 2 phasa/ 3 phasa di muka generator sampai batas jangkauannya 2 Relai periksa sinkron
(synchron check relay)
Pengaman bantu generator untuk mendeteksi persyaratan sinkronisasi atau paralel
3 Relai tegangan kurang (undervoltage relay)
Untuk mendeteksi turunnya tegangan sampai di bawah harga yang diijinkan
4 Relai daya balik (reverse power relay)
Untuk mendeteksi daya balik sehingga mencegah generator bekerja sebagai motor
5 Relai kehilangan medan penguat (loss of excita-tion relay)
Untuk mendeteksi kehilangan arus penguat pada rotor 6 Relai phasa urutan
negatif (negative phase sequence relay)
Untuk mendeteksi arus urutan negatif yang disebabkan oleh beban tidak seimbang dari batas-batas yang diijinkan
7 Relai arus lebih seketika (instantaneous over cur-rent relay)
Untuk mendeteksi besaran arus yang melebihi batas yang ditentukan dalam waktu seketika
No Nama Relai Fungsi Relai
8 Relai arus lebih dengan waktu tunda (time over current relay)
Untuk mendeteksi besaran arus yang melebihi batas dalam waktu yang ditentukan
9 Relai penguat lebih (over excitation relay)
Untuk mendeteksi penguat lebih pada generator 10 Relai tegangan lebih
(over voltage relay) 1. Bila terpasang di titik netral generator atau trafo tegangan yang dihubungkan segitiga, untuk mendeteksi gangguan stator hubung tanah
2. Bila terpasang pada terminal generator : untuk mendeteksi tegangan lebih
11 Relai keseimbangan te-gangan (voltage balance relay)
Untuk mendeteksi hilangnya tegangan dari trafo tegangan ke pengatur tegangan otomatis (AVR) dan ke relay
12 Relai waktu Untuk memperlambat/mempercepat waktu 13 Relai stator gangguan
tanah(stator ground fault relay)
Untuk mendeteksi gangguan hubung tanah pada stator 14 Relai kehilangan
sinkroni-sasi (out of step relay)
Untuk mendeteksi kondisi asinkron pada generator yang sudah paralel dengan sistem
15 Relai pengunci (lock out relay)
Untuk menerima signal trip dari relai-relai proteksi dan kemudian meneruskan signal trip ke PMT, alarm, dan peralatan lain serta penguncinya
16 Relai frekuensi (frequen-cy relay)
Untuk mendeteksi besaran frekuensi rendah/lebih di luar harga yang ditentukan
17 Relai differensial (diffe- rential relay)
Untuk mendeteksi gangguan hubung singkat pada daerah yang diamankan
Tabel 3.1 Macam- macam Relai Proteksi Generator dan Fungsinya
3.3. DIAGRAM PROTEKSI PERALATAN PEMBANGKIT
Gambar 3.1 One Line Diagram Relai Proteksi Generator
PERTANYAAN :
1. Sebutkan macam-macam gangguan dan akibatnya pada generator pembangkit sesuai buku petunjuk yang berlaku
2. Sebutkan macam-macam relai proteksi generator pembangkit dan fungsinya
3. Sebutkan prinsip kerja relai proteksi generator pembangkit
BAB IV
SISTEM PROTEKSI TRAFO PEMBANGKIT
4.1. MACAM-MACAM GANGGUAN PADA TRAFO PEMBANGKIT DAN AKIBATNYA
Yang dimaksud transformator pembangkit dalam pembahasan ini adalah :
a. Transformator Generator (Generator Transformer) / Transformator Utama (Main Transformer)
b. Transformator bantu utama (Main Auxiliary Transformer) / Transformator Pemakaian Sendiri
c. Transformator bantu cadangan (Reserve Auxiliary Transformer) / Transformer start (Starting Transformer)
d. Transformator lainnya yang digunakan untuk pemakaian motor-motor bertegangan rendah
Macam-macam gangguan transformator pembangkit dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
A. Gangguan luar / External fault
Gangguan luar dimaksud adalah gangguan yang diakibatkan oleh, atau terjadi di luar daerah pengamanan transformator yang dapat mengakibatkan kerusakan pada transformator. Contoh :
a. Beban lebih/over load.
Pembebanan lebih yang melampaui kapasitasnya menyebabkan pemanasan yang berlebihan akibat kenaikan suhu.
Suhu yang tinggi dapat mengakibatkan :
• Memperpendek umur transformator/lifetime
• Merusak isolasi dan material belitan b. Hubung singkat di sisi luar/external short circuit
Terjadinya hubung singkat phasa ke phasa atau phasa ke tanah di luar daerah pengaman transformator itu sendiri dapat merusak bagian-bagian transformer.
B. Gangguan dalam / internal fault
Gangguan dalam yang dimaksud adalah gangguan yang bersumber dari dalam trafo itu sendiri. Gangguan dalam transformator dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Gangguan listrik / electrical fault
Gangguan ini tergolong gangguan berat yang dapat menyebabkan kerusakan pada bagian-bagian transformator. Gangguan ini biasanya dapat terdeteksi langsung oleh relai-relai arus dan tegangan.
Gangguan tersebut antara lain :
• Gangguan hubung singkat phasa ke phasa atau phasa ke tanah pada terminal belitan tinggi atau rendah
• Gangguan hubung singkat phasa ke phasa atau phasa ke tanah pada belitan tinggi atau rendah
• Hubung singkat diantara gulungan belitan tegangan tinggi atau rendah (interturn fault) yang disebabkan karena kerusakan laminasi di dalam gulungan
• Hubung singkat pada belitan tertier 2. Gangguan awal
Gangguan ini sering diistilahkan incipient fault yaitu gangguan yang tergolong ringan dan berawal dari gangguan kecil namun kemudian secara perlahan-lahan berkembang menjadi gangguan besar/berat dan mengakibatkan kerusakan, apabila tidak segera terdeteksi.
Keadaan gangguan seperti ini tidak dapat terdeteksi oleh relai-relai arus dan tegangan. Gangguan tersebut antara lain :
• Kendornya baut-baut / ring pada terminal konduktor
• Gangguan pada inti besi akibat kerusakan laminasi isolasi yang menimbulkan percikan bunga api di bawah minyak
• Gangguan di sistem pendingin, seperti kerusakan pada pompa sirkulasi minyak, kipas pendingin dan bagian-bagian dari sistem pendingin lainnya yang dapat menyebabkan kenaikan suhu operasi yang tinggi sementara transformator masih beroperasi di bawah beban penuh
• Adanya kemungkinan pengentalan minyak atau kebuntuan pada bagian-bagian tertentu, sehingga sirkulasi minyak menjadi terganggu yang dapat mengakibatkan pemanasan setempat atau lokal hot spot pada sebagian belitan.
• Gangguan atau tidak berfungsinya bagian-bagian mekanik dari tap perubahan pembebanan atau load tap changer akibat pemasangan yang kurang sempurna (loss contact, getaran, dsb)
• Kebocoran minyak dari bagian las-lasan, perapat packing, dsb.
• Gangguan pada terminal bushing akibat adanya kontaminasi, keretakan, penuaan, binatang, dsb.
4.2. MACAM-MACAM RELAI PROTEKSI TRAFO PEMBANGKIT DAN FUNGSINYA
No Nama Relai Fungsi Relai
1 Relai suhu Relai ini adalah relai mekanis yang berfungsi mendeteksi suhu minyak dan kumparan secara langsung yang akan membunyikan alarm serta mengeluarkan/mentripkan PMT.
Relai suhu ini dipasang pada semua transformator 2 Relai beban lebih Relai ini berfungsi untuk mengamankan transformator
terhadap suhu yang berlebihan akibat beban lebih 3 Relai Bucholz Relai ini berfungsi untuk mendeteksi adanya gas yang
ditimbulkan oleh loncatan bunga api dan pemanasan setempat dalam minyak transformator
No Nama Relai Fungsi Relai 4 Relai tekanan lebih
(sudden pressure relay)
Bagi transformator tanpa konservator, dipasang relai tekanan mendadak yang dipasang pada tangki, dan bekerja dengan pertolongan membran.
Relai ini dipasang pada semua transformator.
5 Relai arus lebih Relai ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap gangguan hubung singkat antar phasa di dalam maupun di luar daerah pengamanan transformator. Relai ini juga diharapkan mempunyai sifat komplementer dengan relai beban lebih. Relai ini berfungsi juga sebagai pengaman cadangan bagi bagian instalasi lainnya
6 Relai gangguan tanah Relai ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap hubung tanah, di dalam dan di luar daerah pengamanan.
7 Relai differensial Relai ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap gangguan hubung singkat yang terjadi di dalam daerah pengamanan transformator
8 Relai gangguan tanah terbatas (Restricted earth fault relay)
Relai ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap gangguan tanah dalam daerah pengamanan transformator khususnya untuk gangguan di dekat titik netral yang tidak dapat dirasakan oleh relai differensial 9 Relai fluksi lebih Relai ini berfungsi untuk mengamankan transformator
generator. Relai ini mendeteksi besaran fluksi /perbandingan tegangan dan frekuensi
Tabel 4.1 Macam- macam Relai Proteksi Trafo Pembangkit dan Fungsinya
PERTANYAAN :
1. Sebutkan macam-macam gangguan dan akibatnya pada trafo pembangkit sesuai buku petunjuk yang berlaku
2. Sebutkan macam-macam relai proteksi trafo pembangkit dan fungsinya 3. Sebutkan prinsip kerja relai proteksi trafo pembangkit
BAB V
SISTEM PROTEKSI MOTOR PEMAKAIAN SENDIRI
5.1. MACAM-MACAM GANGGUAN DAN AKIBAT PADA MOTOR PEMBANGKIT Peralatan listrik yang ada pada sistem pemakaian sendiri umumnya terdiri dari motor-motor listrik, sebagai penggerak alat-alat bantu pembangkit, seperti : pompa air pengisi, pompa air pendingin, kipas tekan paksa, dsb.
Peralatan ini mempunyai nilai investasi yang besar, maka untuk itu gangguan-gangguan yang timbul perlu segera ditanggulangi. Kondisi operasi yang tidak normal dan menyebabkan gangguan pada motor dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Beban lebih mekanis (mechanical overload)
Beban lebih mekanis yang diderita oleh motor listrik antara lain : a. Prolonged overloading
Dapat disebabkan oleh beban lebih mekanis yang kontinu atau beban lebih yang berubah-ubah dalam periode sesaat (cyclic overloading)
b. Stalling
Stalling adalah keadaan dimana motor tidak dapat berputar pada waktu start akibat beban yang berlebihan (beban macet, dsb). Stalling menyerap arus/tenaga listrik yang sangat besar yang dapat menimbulkan kerusakan total pada motor akibat panas yang berlebihan.
2. Kondisi sistem penyaluran tenaga (power supply) yang tidak normal
Adanya ketidaknormalan pada sistem penyaluran tenaga untuk motor-motor listrik dapat terjadi antara lain :
a. Tegangan tidak seimbang (unbalance voltage) Suplai tegangan yang tidak seimbang menyebabkan terjadinya pemanasan rotor akibat adanya arus urutan negatif pada belitan stator. Tegangan yang tidak seimbang dapat dimungkinkan oleh :
Putusnya salah satu pengaman lebur (fuse)
Rangkaian terbuka (opened circuit) atau loss contact pada salah satu terminal suplai motor
Hubung singkat pada sistem
b. Urutan phasa terbalik (Phase Reversal)
Arah putaran motor-motor induksi tergantung dari urutan phasa tegangan suplai. Terbaliknya urutan phasa biasanya disebabkan kesalahan pemasangan kembali terminal suplai setelah perbaikan motor.
Urutan phasa yang terbalik menyebabkan motor berputar dengan arah yang salah (kebalikkan). Untuk motor-motor tertentu, putaran motor yang terbalik akan sangat berbahaya bagi peralatan/beban yang diputar. Relai proteksi urutan phasa terbalik harus direkomendasikan untuk jenis-jenis motor ini (misalnya : Boiler Feed Pump).
c. Tegangan kurang/lebih (Under voltage/Over voltage)
Suplai tegangan yang kurang/rendah dapat menyebabkan kenaikan arus motor pada beban yang sama, sehingga belitan motor akan mengalami pemanasan lebih.
Sementara tegangan yang berlebihan dapat menyebabkan umur isolasi menurun.
d. Frekuensi rendah (under frequency)
Turunnya frekuensi suplai menyebabkan turunnya putaran motor yang berarti turunnya kemampuan motor. Apabila motor dipaksa untuk memutar beban yang sama, motor akan menderita beban lebih.
5.2. MACAM-MACAM RELAI PROTEKSI MOTOR PEMAKAIAN SENDIRI DAN FUNGSINYA
No Macam Gangguan Akibat Gangguan Alternatif Jenis Proteksi Yang Dipasang 1 Beban lebih/overload Terjadi kenaikan suhu yang
berakibat :
Umur belitan menjadi pendek/menurun
Kerusakan isolasi/tembus
•Overload release
•Relai beban lebih thermis
•Relai arus lebih seketika (instantaneous over current relay) atau menggunakan MCB (Miniatur Circuit Brea-ker with built in trip coil) 2 Hubung singkat antar
phasa dan phasa ke tanah
Kerusakan isolasi dan material belitan akibat arus hubung singkat yang besar
Kerusakan hubung inti besi akibat busur api/ar-cing antara belitan dengan inti besi
•Pengaman lebur dengan kapasitas pemutusan yang tinggi/High recture capacity fuse (HRC fuse)
•Relai arus lebih seketika (phase to phase and phase to ground instantaneous over current relay)
•Pengaman differensial 3 Tegangan kurang/lebih
(under voltage/over vol-tage)
Kerusakan isolasi akibat panas yang berlebihan Tembusnya (breakdown)
design isolasi
•Relai tegangan kurang (under voltage relay)
•Relai tegangan lebih (over voltage relay)
4 Tegangan tidak seim-bang (unbalance vol-tage)
Kerusakan rotor akibat panas berlebih yang ditimbulkan oleh arus urutan negatif pada stator
•Relai arus urutan phasa negatif (negative phase sequence relay)
5 Urutan phasa terbalik (Reversal Phase Se-quence)
Kerusakan pada beban yang diputar oleh motor •
Pengaman urutan phasa terbalik (Phase Reversal Protection)
6 Satu phasa terbuka
(single phasing) Kerusakan material isolasi dan belitan akibat panas yang berlebihan
•Relai beban lebih thermis (Thermal overload relay)
•Pengaman khusus pence-gah satu phasa terbuka 7 Motor tidak berputar
akibat beban lebih / ma- Kerusakan berat pada material isolasi dan belitan •
Relai thermis (Thermal relay)
cet (stalling) •Relai arus lebih seketika (Instantaneous over current relay)
Tabel 5.1 Macam-Macam Relai Proteksi Motor Pemakaian Sendiri dan Fungsinya
PERTANYAAN :
1. Sebutkan macam-macam gangguan dan akibatnya pada motor pemakaian sendiri sesuai buku petunjuk yang berlaku
2. Sebutkan macam-macam relai proteksi motor pemakaian sendiri dan fungsinya 3. Sebutkan prinsip kerja relai proteksi motor pemakaian sendiri
BAB VI
PEMELIHARAAN RELAI PROTEKSI PEMBANGKIT
6.1. PENGERTIAN PEMELIHARAAN RELAI
Pemeliharaan relai adalah memelihara peralatan/komponen dari perangkat proteksi, untuk menjaga perangkat relai proteksi tersebut tetap dalam kondisi baik, sehingga bila terjadi gangguan pada sistem pembangkit maka peralatan relai proteksi dapat bekerja dengan semestinya.
6.1.1. Macam-macam Pemeliharaan Relai
Pemeliharaan peralatan relai proteksi pembangkit pada dasarnya dilakukan dalam kurun waktu 2 tahun dengan keadaan pembangkit tidak beroperasi, kecuali untuk relai statik yang diperlukan pemeriksaan rutin setiap tahun dalam keadaan pembangkit beroperasi.
Adapun jenis-jenis kegiatan pemeliharaan relai adalah : 1. Pemeliharaan Rutin
A. Pemeliharaan Tahunan Khusus Untuk Relai Static Bersihkan tutup panel relai
Bersihkan komponen-komponen relai dari debu/kotoran Ukur tegangan output dc to dc
Injeksi sekunder pada posisi setting dan bandingkan hasilnya dengan karakteristik dalam buku petunjuk pabriknya
B. Pemeliharaan Dua Tahunan
- Untuk relai static , cara pemeliharaannya sama dengan pemeliharaan tahunan.
- Untuk relai elektromekanik : Bersihkan tutup panel relai
Bersihkan komponen-komponen relai dari debu/kotoran Periksa pegas dan rotor, lumasi dengan pelumas
Bersihkan kontak-kontak relai dengan contact cleaner
Injeksi sekunder pada relai sesuai dengan posisi setting (menguji relai) dan bandingkan hasilnya dengan karakteristik dalam buku petunjuk pabriknya
Ukur tahanan isolasi dari relai - Untuk instalasi proteksi :
Ukur tahanan isolasi pengawatan ac atau dc Periksa terminal sambungan kabel
Ukur besaran tahanan dari relai ke rangkaian trafo arus
Test indikator / annunciator Test rangkaian trip
Uji rangkaian trafo arus dan trafo tegangan
2. Pemeliharaan Korektif
Pemeliharaan korektif biasanya dilakukan bila terjadi penyimpangan-penyimpangan karakteristik dari relai proteksi sehingga diperlukan untuk mengadakan koreksi penyetelan (penyetelan kembali), dan disamping itu juga adanya penggantian komponen relai atau penggantian relainya sendiri (perangkat proteksi). Oleh karena itu perlu diadakan suatu pengujian kembali, dan pelaksanaan test individual relai seperti pada pemeliharaan rutin.
Pemeliharaan korektif dapat meliputi pekerjaan-pekerjaan sebagai berikut : a. Pemeriksaan terhadap kegagalan atau salah kerja relai proteksi b. Perbaikan-perbaikan peralatan dari sistem proteksi untuk mengembalikan kepada kondisi yang standard/diterima sesuai pedoman dan petunjuk yang berlaku
c. Penggantian-penggantian peralatan untuk peningkatan keandalan
Ketiga jenis pekerjaan tersebut diatas lingkup kegiatannya dapat meliputi : a) Pemeriksaan fisik instalasi
b) Pengujian peralatan/komponen sistem proteksi c) Function test sistem proteksi
Pelaksanaan kegiatan-kegiatan di atas, dapat dilihat pada pedoman dan petunjuk pemeliharaan tahunan tanpa padam atau pemeliharaan dua tahunan dengan pemadaman.
3. Pemeliharaan Darurat
Pemeliharaan darurat biasanya dilaksanakan apabila terjadi suatu gangguan pada unit pembangkit dimana salah satu perangkat relai proteksi gagal beroperasi untuk mentripkan PMT.
Setelah sumber kegagalan dalam perangkat relai proteksi ditentukan, maka diteruskan dengan perbaikan dan penggantian komponen yang rusak dan setelah perbaikan diperlukan pengujian kembali.
Pemeliharaan darurat merupakan pekerjaan penggantian peralatan sistem proteksi, sebagai usaha penormalan kembali operasi sistem proteksi dari kondisi gangguan/kerusakan.
Penggantian peralatan-peralatan yang merupakan komponen/subsistem proteksi perlu dilakukan individual dan function test.
6.2. PEDOMAN DAN PETUNJUK PENGUJIAN INSTALASI PROTEKSI ATAU MODIFIKASI INSTALASI
No Komponen Yang Diuji Metode Pengujian Ket
1 Trafo arus (CT) Individual test :
a. Pengukuran ratio IP/IS 19
(arus primer/arus sekunder)
b. Pengukuran magnetisasi c. Pengukuran tahanan searah kumparan sekunder
d. Pemeriksaan polaritas (kumparan)
e. Pengukuran tahanan isolasi
No Komponen Yang Diuji Metode Pengujian Ket
2 Relai Sekunder/individual test
3 Trafo Tegangan a. Pengukuran ratio Teg. Primer/Teg. Sekun-der (VP/VS)
b. Pengukuran tahanan isolasi 4 Pengawatan/wiring a. Pengujian kontinuitas rangkaian
b. Pengukuran beban (burden) rangkaian CT / PT ke relai
c. Pengukuran tahanan isolasi diantaranya :
•Rangkaian CT/PT ke relai
•Rangkaian tripping
•Rangkaian alarm/signal trip 5 Sistem proteksi Function test meliputi :
Pemeriksaan sumber DC
Pengujian secara primer setiap phasa dari CT ke relai dan ke PMT sampai bekerja yang meliputi :
a) Tripping test b) Closing test c) Alarm/signal test
Tabel 6.1 Pedoman Dan Petunjuk Pengujian Instalasi Proteksi Atau Modifikasi Instalasi
6.3. PENGUJIAN MACAM-MACAM RELAI A. Relai Differensial
1. Prinsip Kerja
Relai differential merupakan pengaman utama pada generator maupun trafo generator untuk gangguan hubung singkat antar phasa dan phasa ke tanah untuk generator dengan pentanahan langsung.
Prinsip kerja proteksi differensial berdasarkan pada prinsip keseimbangan atau balance, yaitu membandingkan arus-arus sekunder dari trafo arus yang terpasang pada terminal peralatan yang diproteksi.
Diagram skema dasar proteksi differensial dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 6.1 Pengawatan dasar relai differensial
Jika relai proteksi (differensial) dipasang antara terminal 1 dan 2, maka dalam kondisi beban normal tidak ada arus yang mengalir melalui relai (lihat gambar 6.1)
Bila terjadi gangguan di luar daerah pengamanannya/eksternal, maka arus yang mengalir akan bertambah besar, akan tetapi sirkulasi arusnya akan tetap seimbang. Sehingga relai tetap tidak bekerja (lihat gambar 6.3). Bila terjadi gangguan di dalam daerah pengamanannya/internal maka arah sirkulasi arus di salah satu sisi akan terbalik dan menyebabkan keseimbangan pada kondisi normal terganggu, akibatnya arus Id akan mengalir melalui relai dari terminal 1 ke terminal 2. Bila arus tersebut (Id) lebih besar dari settingnya, maka relai akan bekerja mengisolir peralatan yang diproteksinya dari sistem. (Lihat gambar 6.2)
Gambar 6.2 Gambar 6.3
Gangguan Internal Gangguan Eksternal 21
2. Diagram/skematic relai differensial untuk pengujian
Gambar 6.4 Diagram/skematic Relai Differensial B. Relai Stator Hubung Tanah
1. Prinsip Kerja
Prinsip penggunaan relai stator hubung tanah pada generator, dipengaruhi oleh sistem pentanahannya.
Sistem pentanahan pada generator dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu :
a. Pentanahan dengan trafo distribusi b. Pentanahan dengan tahanan c. Pentanahan dengan reaktansi d. Pentanahan langsung
e. Tidak ditanahkan
Pentanahan dengan tahanan dan reaktansi disebut pentanahan impedansi.
Sistem pentanahan impedansi
Pada sistem pentanahan impedansi, arus urutan nol pada rangkaian digunakan sebagai besaran ukurannya. Relai yang digunakan untuk mendeteksi arus urutan nol adalah relai arus lebih. Letak relai arus lebih pada pentanahan impedansi tersebut dapat dilihat pada gambar 6.5
Gambar 6.5 Relai arus lebih pada pentanahan impendansi
Prinsip kerja relai arus lebih ini (51GN) berdasarkan adanya arus urutan nol (Io) yang mengalir pada rangkaian relai. Arus urutan nol terjadi, apabila belitan pada generator hubung tanah. Apabila arus urutan nol yang mengalir melebihi besaran arus setting pada relai maka relai akan bekerja melepas PMT generator.
Sistem pentanahan dengan trafo distribusi
Pada sistem pentanahan dengan trafo distribusi, tegangan urutan nol digunakan sebagai besaran ukurannya. Dalam hal ini relai tegangan lebih digunakan untuk mendeteksi besaran tegangan urutan nol yang terjadi. Letak relai tegangan lebih pada sistem pentanahan dengan trafo distribusi ini dapat dilihat pada gambar 6.6
Gambar 6.6 Relai tegangan lebih pada pentanahan dengan trafo distribusi
Relai tegangan lebih ini (59) akan bekerja, apabila besaran tegangan urutan nol melebih setting tegangan pada relai tersebut.
Sistem pentanahan langsung
Untuk generator yang ditanahkan langsung, gangguan stator hubung tanah dapat diamankan dengan relai differensial.
C. RELAI ARUS LEBIH URUTAN NEGATIF 1. Prinsip Kerja
Relai arus lebih urutan negatif ini berfungsi untuk mendeteksi arus urutan negatif yang timbul bila terjadi gangguan tak seimbang. Arus urutan negatif ini akan menimbulkan medan magnit yang berlawanan arah terhadap rotor dan menghasilkan arus pusar (eddy current) pada permukaan rotor. Arus pusar ini akan menimbulkan panas, dan bila panas berlebihan dapat membahayakan/merusak peralatan generator.
Agar relai tidak tanggap terhadap arus urutan positif dan nol, maka relai ini dilengkapi juga dengan filter yang dapat membedakan kedua arus tersebut terhadap arus urutan negatif (seperti pada gambar 6.7)
Gambar 6.7 Filter urutan negatif dan urutan nol
Relai arus lebih urutan negatif mempunyai karakteristik yang disesuaikan terhadap generator yang diproteksi, hubungan secara rumus adalah :
(I
2)
2x t = k
dimana : I2 = arus urutan negatof (pu : perunit)
t = waktu dalam detik k = karakteristik kerja
Rumus diatas menunjukkan hubungan antara arus urutan negatif dan batas waktu yang diijinkan mengalir pada generator.
Setiap jenis mesin SINKRON mempunyai harga K yang berbeda-beda seperti terlihat pada tabel di bawah ini :
JENIS DARI MESIN SINKRON HARGA K = (I2)2 x t
Generator untuk PLTU 30
Generator untuk PLTA 40
Generator untuk PLTD 40
Synchronous Condenser 30
Frequency converter 30
Dari hubungan tersebut diatas dapat dilihat bahwa kurva I2 vs t adalah
inverse, yang artinya makin besar arus urutan negatif yang mengalir makin cepat kerja relai tersebut. (Gambar 6.8)
Hubungan antara harga K (waktu kerja, bila arus urutan negatif yang mengalir sama dengan harga tapnya) dan posisi dial waktu (time dial) dapat dilihat pada gambar 6.9. Bila setting dibuat untuk (I2)2 x t = 30
maka dial diset pada posisi tap 4.
Bila dial diset seperti tersebut diatas dan t = 30 sesuai terhadap waktu kerjanya, maka I2 = 1,0. Tetapi bila I2 membesar, grafiknya sedikit
bergeser dan kerja relai mengarah lebih cepat (grafik (I2)2 x t = 30 pada
harga-harga arus yang besar).
Dengan perkataan lain, bila I2 mendekati daerah 1, maka radiasi panas
yang terjadi hanya sedikit, tetapi bila I2 naik lagi akan mengakibatkan
radiasi panas yang serius.
Pada gambar 6.8, diperlihatkan karakteristik waktu kerja untuk (I2)2 x t = 90
dan (I2)2 x t = 30. Untuk maksud tersebut, dial diset pada 11 untuk K = 90
dan pada 4 untuk K =30 seperti pada gambar 6.9.
Bila setting dari dial diubah, karakteristik waktu kerjanya juga berubah seperti pada gambar 6.10
Gambar 6.8 Gambar 6.9
Kurva If (t) relai arus lebih urutan Karakteristik relai arus lebih negatif dengan parameter K urutan negatif
Gambar 6.10 Kurva If (t) relai arus lebih urutan negatif dengan parameter dial setting
2. Pengujian Relai arus urutan negatif
a. Alat-alat yang dibutuhkan untuk melakukan pengujian relai arus urutan negatif :
- Ampere meter - Saklar - Timer/time counter - Voltmeter - Tahanan geser
Gambar 6.11 Skematic Diagram Relai Arus Urutan Negatif Untuk Pengujian 3. Prosedur pengujian
a. Pengujian arus kerja/pickup
1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 6.11 2. Yakinkan saklar S dalam keadaan terbuka 3. Masukkan saklar S
4. Atur arus memakai tahanan geser agar ampere meter menunjuk
5. Naikkan arus ampere sampai relai bekerja 6.Catat besar arus I2 pada blanko uji
7. Lepas saklar S b. Pengujian karakteristik waktu
1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 6.11 2. Masukkan saklar S
3. Naikkan arus sampai 150% dari arus kerja awal 4. Lepas saklar S dan reset timer
5. Masukkan saklar S, timer bekerja dan timer akan mati bila kontak relai menutup, catat nilai besaran timer tersebut dalam blanko uji.
6. Turunkan arus sampai 0 dan reset timer serta lepas saklar S 7. Ulangi item-item 2 s/d 4 dengan arus yang lebih besar (200 %, 300 %, 400 %)
Gambar 6.12 a. Diagram pengawatan relai arus lebih urutan negatif b. Rangkaian kontrol DC
D. Relai Daya Balik 1. Prinsip kerja
Relai daya balik berfungsi untuk mendeteksi aliran daya aktif yang masuk ke arah generator. Berubahnya aliran daya aktif ke arah generator berakibat berubahnya kerja generator menjadi sebagai motor. Perubahan ini disebabkan oleh pengaruh rendahnya input penggerak mula dari generator (prime mover). Maka relai daya balik ini harus mempunyai respon yang sangat sensitif terhadap gejala awal dari daya balik.
Contoh proteksi daya balik dengan menggunakan relai CRV-1 dapat dilihat pada gambar 6.13
Gambar 6.13 Skema proteksi daya balik CRV-1 Westinghouse
Prinsip kerja relai ini pada dasarnya sama dengan Wattmeter, kontak elemen arah (D) akan menutup apabila aliran daya aktif menuju ke generator. Masuknya kontak D akan mengerjakan relai CRV-1 yang kontaknya masuk setelah setting waktu tercapai dan kemudian mentripkan PMT.
2. Pengujian relai daya balik
a. Alat-alat yang dibutuhkan untuk melakukan pengujian relai daya balik :
- Ampere meter - Slide regulator
- Volt meter - Suplai DC - Timer standard / pencatat waktu - Suplai AC - Tahanan geser
Gambar 6.14 Rangkaian pengujian relai daya balik di laboratorium
Gambar 6.15 Rangkaian pengujian relai daya balik di lapangan 3. Prosedur pengujian
a. Pengujian daya kerja minimum (pickup)
1. Buat rangkaian seperti gambar 6.14 atau gambar 6.15 2. Masukkan switch (on)
3. Atur tegangan sampai harga dari kumparan tegangan tersebut (dengan slide regulator)
4. Untuk mendapatkan arus pick-up naikkan arus perlahan-lahan (atur tahanan geser sampai piringan (disc) bergerak ke arah menuju kontak). Catat nilai arus tersebut pada blanko uji
5. Turunkan arus dan tegangan sampai nol 6. Buka switch (off)
b. Pengujian karakteristik waktu
1. Buat rangkaian seperti gambar 6.14 atau gambar 6.15 2. Masukkan switch (on)
3. Atur tegangan sampai harga nominal dari kumparan tegangan tersebut (dengan slide regulator)
4. Naikkan arus sampai 150 % dari arus pick-up
5. Buka switch dan reset timer
6. Masukkan switch, timer akan bekerja bila relai bekerja, ketika arus mencapai 150 % dari arus pick-up kontak relay akan menutup dan timer akan berhenti. Catat besaran nilai waktu kerja relai.
7. Buka switch dan reset timernya.
8. Ulangi item no. 2 s/d 7 pada harga-harga arus yang lain misalnya 200 %, 300 %, dan 400 % dari I pick-up.
E. Relai Kehilangan Medan Penguat (Loss Of Field) 1. Prinsip Kerja
Di bawah ini, tergambar contoh salah satu relai kehilangan medan penguat tipe KLF Westinghouse
Gambar 6.16 Skema proteksi relai kehilangan medan penguat tipe KLF Kontak directional unit (D) menutup bila daya reaktif mengalir ke arah mesin (generator), sedangkan kontak off-set impedansi unit (Z) menutup apabila impedansi mesin kurang dari nilai yang telah ditentukan (lihat setting). Bila penguatan hilang, impedansi bergerak masuk ke dalam lingkaran operasi. Bekerjanya kedua off-set impedansi dan directional unit (D dan Z) memberikan signal alarm dan kemudian mentripkan PMT.
2. Pengujian relai kehilangan medan penguat (loss of field)
a. Alat-alat yang dibutuhkan untuk melakukan pengujian relai kehilangan medan penguat (loss of field) :
- Ampere meter - Slide regulator
- Volt meter - Phase angle
- Breaker dan Power suplai 3 phasa - Phase shifter - Kabel power dan kabel jumper - Tahanan geser 3. Prosedur pengujian
a. Pengujian Distance Unit (A)
1. Buatlah rangkaian seperti gambar 6.17 2. Buatlah tap setting sebagai berikut :
TA = 11,5 SA = 2 MA = - 0,03 ( L lead = 0 ) ( R lead = 0,03 ) TC = 2,55 SC = 1 MC = - 0,09 ( L lead = 0 ) (R lead = 0,09 ) TC link + TC direction ZA = 23,7 ZC = 2,8
Atur phasa shifter supaya arus ketinggalan 900 terhadap tegangan
(sebelumnya saklar power diposisikan on).
3. Buatlah tegangan 50 VAC dan naikkan arus sampai kontak Z menutup, besarnya arus diantara 2,05 s/d 2,20 Ampere (2,11 Amp ± 3%). Catat pada blanko uji
4. Atur phase shifter, sehingga arus mendahului 900 terhadap
tegangan. Naikkan arus dengan diiringi menjaga tegangan tetap 50 VAC sampai kontak (Z) menutup, besarnya arus 17,9 Amp ± 3%. Catat pada blanko uji.
5. Turunkan arus dan tegangan dan saklar power posisikan off. Ukur gap contact (Z) ± 0,04 inch dengan filler gauge.
b. Pengujian Directional Unit (D)
1. Buatlah rangkaian seperti gambar 6.17 2. Masukkan saklar power (on)
3. Atur tegangan sampai 1 VAC dan arus 5 Amp. Atur phase shifter sampai arus mendahului tegangan 430. Kontak D akan menutup.
Posisi ini merupakan test torsi maksimum. Catat pada blanko uji.
Gambar 6.17 Rangkaian Pengujian Relai Kehilangan Medan Penguat
4. Atur tegangan sampai 69 VAC dan atur phase shifter agar arus mendahului tegangan 1330. Kontak (D) menutup. Dan atur phase
shifter kembali agar arus mendahului tegangan sebesar 3130.
Kontak (D) menutup. Catat pada blanko uji.
5. Turunkan arus dan tegangan dan saklar power posisikan off. Ukur gap contact (D) ± 0,02 inch dengan filler gauge.
c. Pengujian Under Voltage Unit
1. Buatlah rangkaian seperti gambar 6.17 2. Masukkan saklar power (on)
3. Naikkan tegangan diatas 55 VAC, kurangi tegangan tersebut pelan-pelan sampai kontak (V) menutup. Catat nilai besaran tegangan tersebut pada blanko uji.
4. Turunkan tegangan sampai 0 VAC dan matikan saklar power.
PERTANYAAN :
1. Bagaimana cara memelihara relai proteksi pada suatu generator 2. Jelaskan prinsip kerja relai differensial
3. Uraikan pedoman dan petunjuk pengujian instalasi proteksi atau modfikasi instalasi.
4. Jelaskan prosedur pengujian relai proteksi untuk relai kehilangan medan penguat (loss of field)
BAB VII
ANALISA KEGAGALAN RELAI PROTEKSI
7.1 Ruang Lingkup Operasi Relai Proteksi
Kegagalan pada relai proteksi dapat terjadi baik pada relai proteksi itu sendiri, pengawatan dan PMT dimana ruang lingkup operasi relai proteksi dapat dijabarkan sebagai berikut :
A. Indikator
Indikator yang dimaksud adalah indikator operasi dari suatu relai proteksi. Keluarnya indikator terjadi ketika suatu relai proteksi bekerja. Perlu diteliti apakah relai tersebut bekerja dengan baik dan benar sesuai setting dan persyaratan yang ada.
Indikator-indikator operasi yang ada pada relai proteksi antara lain : 1. Flag Indicator (Indikator Bendera)
Indikator bendera adalah indikator operasi yang biasa digunakan pada relai-relai elektromekanik berbentuk bendera berwarna dan tersembunyi. Indikator tersebut akan lepas dan tertarik keluar apabila relai bekerja. Bila terjadi gangguan, indikator ini penting sekali untuk diketahui dan dicatat oleh operator/petugas relai guna penelitian lebih lanjut.
Mengembalikan flag indicator ke posisi semula disebut mereset relai. Mereset flag indicator dapat dilakukan secara mekanis atau secara listrik melalui selenoid tergantung konstruksi yang dibuat oleh pabrik.
2. Lamp Indicator (Indikator Lampu)
Indikator operasi sesuai relai proteksi dapat pula berupa indikator lampu yang fungsinya sama dengan indikator bendera. Indikator lampu banyak dipakai pada relai-relai static atau electronic dengan lampu berwarna. Untuk mereset kembali setelah dicatat, tersedia tombol reset.
3. Alarm
Alarm berupa lampu yang berkedip atau menggunakan bunyi (horn). Biasanya dipusatkan di control room dan dipasang secara end
gate/paralel bersamaan dengan bekerjanya indikator-indikator tersebut di atas.
B. Analisa
Analisa yang akan dibahas berikut ini hanya terbatas kepada analisa kegagalan dari sistem relai proteksi bukan menganalisa sumber, lokasi, atau penyebab gangguan. Untuk menganalisa kegagalan suatu sistem relai proteksi kita perlu memahami dan mengerti bahwa relai proteksi tidak berdiri sendiri.
Kegagalan suatu relai proteksi dapat dimungkinkan oleh kegagalan dari salah satu perangkat proteksi berikut ini :
1. Relai proteksi
2. Trafo tegangan (PT) 3. Trafo arus (CT) 4. Pengawatan (wiring)
5. Sumber daya arus searah (Battery station) 6. Pemutus tenaga/PMT (Circuit Breaker) 1. Relai Proteksi
Relai proteksi bertugas menerima besaran-besaran arus, dan atau tegangan, frekuensi dan lain sebagainya. Adanya ketidaknormalan masukan besaran-besaran listrik melampaui batas settingnya, relai akan membunyikan dan atau melepas PMT untuk mengisolir gangguan pada peralatan yang terganggu.
Pada dasarnya kegagalan yang umumnya terjadi, terletak pada relai proteksi itu sendiri. Misalnya :
a. Bekerja tetapi salah (False operation)
False operation dapat dipisahkan menjadi dua :
• Dalam kondisi gangguan, relai proteksi yang seharusnya tidak bekerja tetapi bekerja (terlalu sensitif/selektif)
• Dalam kondisi tidak terjadi gangguan, relai proteksi bekerja (tidak handal)
b. Gagal bekerja (Fail to trip)
• Dalam kondisi gangguan, relai proteksi tidak bekerja dan tidak memutus PMTnya (tidak sensitif).
• Dalam kondisi gangguan, sistem relai proteksi bekerja tetapi tidak memutus PMT (tidak handal), namun dalam hal ini kemungkinan gangguan lebih kepada kegagalan perangkat lainnya.
Kemungkinan-kemungkinan gangguan yang terjadi pada relai proteksi itu sendiri dan menyebabkan relai proteksi tidak berfungsi sebagaimana mestinya antara lain disebabkan oleh :
Karakteristik relai sudah berubah
Kerusakan/gangguan pada komponen-komponen relai (kesalahan posisi setting)
Hilangnya catu daya DC. 2. Trafo tegangan (PT) dan Trafo arus (CT)
