RE
LE
P
RO
TE
KS
I
PR IN S IP DAN APLIKAS I
Hendra Marta Yudha
Pro teksi Rele: Prinsip dan A plikasi
@2 0 0 8, Dipublikasikan o leh Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
TIDA K SA TUPUN DA RI BA GIAN BUKU IN I DA PA T DIREPRODUKSI DA LA M BEN TUK APAPUN TA N PA IZIN
DITULIS OLEH : Hendra Marta Yudha, Ir, MSEE.
A LA MA T : Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Unsri
Jl. Raya Prabum ulih KM 32 Inderalaya OI – 30 662 ; Telp ( 0 711) 580 2 83- 318373
E- m ail :
hm ym sc@yaho o .co m
KA TA PEN GA N TA R
Rele Pro teksi m erupakan bagian penting dalam sebuah sistem tenaga elektrik, tidak m em iliki m anfaat pada saat sistem berada dalam ko ndisi no rm al, nam un sangat dibutuhkan bilam ana sistem tengah m engalam i gangguan dan ko ndisi tidak no rm al. Rele Pro teksi dibutuhkan untuk m en ginisiasi pem utusan dan m engiso lasi daerah yan g m engalam i gan gguan dan m enjaga agar daerah yang tidak m en galam i gangguan tetap dapat m enjalankan fungsinya.
Penulis,
DA FTA R ISI
1.10 FAKTOR- FAKTOR YAN G MEMPEN GARUHI SISTEM PROTEKSI 1.11 KLASIFIKASI RELE
1.12 UN JUK KERJA RELE
1.13 IN FORMASI UN TUK APLIKASI RELE 1. 14 TATAN AMA DAN N OMOR PERALATAN
2. 4 MAN IPULASI BESARAN - BESARAN KOMPLEKS 2. 5 BESARAN RAN GKAIAN DAN KON VEN SI
4. 6 RIN GKASAN EVALUASI UN JUK KERJA CT PADA KEADAAN TUN AK
4. 7 CON TOH UN JUK KERJA CT PADA KEADAAN TUN AK 4. 8 UN JUK KERJA CT AKIBAT PEN GARUH UN - EN ERGIZE 4. 9 TRAN SFORMATOR ARUS PEN JUMLAHAN FLUKS TOROIDA 4.10 UN JUK KERJA CT PADA KOMPON EN ARUS DC
4.11 EVALUASI UN JUK KERJA CT
4.12 FLUKS RESIDU CT DAN TRAN SIEN SUSIDEN CE 4.13 CT BAN TU PADA RAN GKAIAN SEKUN DER CT
4.14 APLIKASI TRAN SFORMATOR TEGAN GAN DALAM PROTEKSI BAB 5 DASAR- DASAR PROTEKSI
5. 1 PEN DAHULUAN 5. 2 PRIN SIP DIFEREN SIAL
5. 3 MASALAH DASAR SISTEM PROTEKSI 5. 4 RELE- RELE ARUS LEBIH- WAKTU
SISTEM DAN BAHAYA OPERASION AL. 7.10 PROTEKSI GROUN D FIELD
7.11 PROTEKSI GEN ERATOR PADA KON DISI OFF- LIN E 7.12 PROTEKSI OUT- OF- STEP
7.13 BEBERAPA GEN ERATOR TERHUBUN G LAN GSUN G PADA SEBUAH TRAN SFORMATOR
7. 14 PROTEKSI GEN ERATOR TURBIN PEMBAKARAN 7. 15 PROTEKSI SIN KRON OUS KON DEN SER
7.16 SISTEM TRIPPIN G PADA GEN ERATOR 7.17 RIN GKASAN PROTEKSI
8. 4 KARAKTERISTIK RELE DIFEREN SIAL TRAN SFOR MATOR 8. 5 APLIKASI DAN HUBUN GAN RELE DIFEREN SIAL PADA TRAN SFORMATOR
8. 6 CON TOH HUBUN GAN PROTEKSI DIFEREN SIAL UN TUK BAN K TRAN SFORMATOR DUA BELITAN HUBUN GAN WYEI –
DELTA
8. 7 PERUBAH TAP BEBAN TRAN SFORMATOR
8. 8 CON TOH: PROTEKSI DIFEREN SIAL UN TUK BAN K TRAN SFORMATOR MULTI BELITAN
8. 9 APLIKASI ALAT BAN TU UN TUK MEN YEIMBAN GKAN ARUS 8.10 PARALEL CT PADA RAN GKAIAN DIFEREN SIAL
8.11 HUBUN GAN KHUSUS RELE DIFEREN SIAL TRAN SFORMATOR 8.12 PROTEKSI DIFEREN SIAL BAN K TRAN SFORMATOR TIGA FASA DARI UN IT TRAN SFORMATOR SATU FASA
8. 13 PROTEKSI DIFEREN SIAL TAN AH ( URUTAN N OL) TRAN SFORMATOR
8.14 PERALATAN GUN A PEMIN DAHAN SISTEM PEMUTUSAN 8.15 DETEKSI GAN GGUAN MEKAN IS TRAN SFORMATOR 8.16 PROTEKSI PEN TAN AHAN TRAN SFORMATOR
8.17 PROTEKSI DIFEREN SIAL TAN AH DEN GAN RELE TAN AH 8.18 PROTEKSI BAN K TRAN SFORMATOR DEN GAN
PEN GGESER FASA TERKEN DALI
8.19 PROTEKSI ARUS LEBIH PADA TRAN SFORMATOR
8.20 BEBAN LEBIH PADA TRAN SFORMATOR MELALUI STAN DAR KETAHAN AN GAN GGUAN
8. 21 CON TOH: PROTEKSI ARUS LEBIH PADA TRAN SFORMATOR 8.22 PROTEKSI THERMAL SEBUAH TRAN SFORMATOR
8.23 TEGAN GAN LEBIH PADA TRAN SFORMATOR
8.24 RIN GKASAN : TIPE PROTEKSI TRAN SFORMATOR
9. 3 KARAKTERISTIK MOTOR YAN G MEMPEN GARUHI PROTEKSI 9. 4 RAN GKAIAN EKIVALEN MOTOR IN DUKSI
9. 5 PROTEKSI MOTOR SECARA UMUM 9. 6 PROTEKSI GAN GGUAN FASA 9. 7 PROTEKSI DIFEREN SIAL
9. 8 PROTEKSI GAN GGUAN TAN AH
9. 9 PROTEKSI THERMAL DAN ROTOR TERKUN CI
9.10 PROTEKSI ROTOR TERKUN CI PADA MOTOR MOTOR BESAR 9.11 MOTOR DAN KETIDAK SEIMBAN GAN SISTEM
9.12 KETIDAK SEIMBAN GAN DAN PROTEKSI PERUBAHAN FASA 9.13 PROTEKSI TEGAN GAN KURAN G
9.14 PEN UTUP BALIK DAN BUS PEN GALIH
9.15 PEN GASUTAN BERULAN G DAN PROTEKSI JOGGIN G 9.16. PROTEKSI MOTOR SIN KRON
BA B 1
PEN DA HULUA N DA N PHILOSOFI UMUM
1. 1 PEN DA HULUAN DA N PHILOSOFI UMUM
Kegunaan sistem tenaga elektrik adalah untuk m endistribusikan energi elektrik ke berbagai titik beban. Sistem tenaga elektrik harus didesain dan dikelo la sehingga dapat m endistribusikan energi elektrik dengan tingkat ketersedian yang tinggi dan eko no m is. Dua hal ini m erupakan suatu yan g sangat ko ntradiktif, hal ini dapat dilihat dari hubungan keduanya seperti yang disajikan dalam Gam bar 1- 1. Dalam gam bar diperlihatkan relasi antara keandalan dan biaya untuk berbagai jum lah pelanggan. Sangat penting untuk dipaham i bahwa sistem hanya viable antara dua titik persinggu ngan A dan B. Diagram dalam Gam bar 1- 1 m em perlihatkan hubungan penting antara desain dan tingkat keandalan sistem dan besarnya biaya yang dibutuhkan untuk m encapai tingkat keandalan yang diinginkan. Dengan kata lain tingkat keandalan tidak dapat dicapai dengan cara m engurangi biaya, tetapi dibutuhkan ko m pro m i antara keduanya, dengan tetap m em pertim bangkan fakto r- fakto r lainnya.
Gam bar 1- 1: Hubungan antara keandalan suplai, biaya dan harga bagi ko nsum en
penting untuk tetap m enjaga ketersediaan sistem sebaik m ungkin, sehingga tingkat layanan kepada ko nsu m en dapat tercapai, dengan dem ikian dapat dipero leh tingkat pengem balian investasi yang diharapkan. Terbebas dari gan gguan dan kegagalan sistem tidak m ungkin dapat dihindari secara to tal, sem akin luas sistem berarti sem akin banyak ko m po nen sistem yang terlibat , sehingga kem ungkinan terjadinya gangguan dan kegagalan juga m enin gkat. Sebuah sistem tidak didesain dan dikelo la secara baik bilam ana sistem tersebut tidak dipro teksi secara baik. Hal ini m erupakan ukuran tentang pentingnya suatu sistem pro teksi.
Jenis gan gguan yang serin g kali terjadi pada sistem tenaga elektrik yang m en ggu nakan saluran udara terbuka adalah hubung singkat satu fasa ke tanah yang diakibatkan o leh induksi tegangan akibat sam baran petir atau akibat gangguan dahan atau po ho n yang m enyentuh ko n dukto r. Dalam sistem distribusi yang m enggunakan saluran udara, gangguan akibat tum bangnya dahan atau po ho n m erupakan penyebab utam a m unculnya gangguan jenis ini. Dalam banyak kasus flasho ver yang terjadi akibat ko ndisi- ko ndisi diatas tidak m en ghasilkan kerusakan perm anen bila sirkit yan g m engalam i gangguan dengan cepat dapat diiso lir. Pada um um nya, setelah sirkit tersebut diiso lir, arc yang terjadi dapat dipadamkan secara alam i, dan sirkit kem udian dihubungkan kem bali. Dalam banyak kasus, kejadian ini hanya m en gakibatkan gangguan sem entara dan dip tegangan. Tipikal waktu gangguan adalah antara 0 ,5 sam pai 2 m enit. Gangguan yang terjadi, um um nya m engakibatkan perubahan yang cukup berarti pada besaran sistem, sehingga dapat digunakan untuk m em bedakan antara ko ndisi yang dapat dito lerir atau tidak dapat dito lerir. Perubahan besaran ini m eliputi: arus lebih, tegangan lebih atau kurang, daya, fakto r daya atau sudut fasa, im pedansi frekuensi, tem peratur, tekanan dan besaran lainnya. Indikato r um um yan g m enunjukkan adanya gan gguan adalah perubahan arus yang terjadi secara tiba- tiba, sehingga pro teksi arus lebih adalah jenis pro teksi yang paling luas penggunaan nya. Pro teksi adalah science, skill dan seni dalam aplikasi dan setting rele dan atau fuse untuk m endapatkan sensitivitas m aksim um dalam mendeteksi ko ndisi yang tidak no rm al, tetapi tetap bero perasi pada ko ndisi no rm al atau ko ndisi yang m asih dapat dito lerir. Pendekatan dasar yang digunakan dalam buku ini adalah bagaim ana m endefinisikan ko ndisi yang dapat dito lerir dan tidak dapat ditolerir yang m ungkin m u ncul dan untu k m endefinisikan perbedaan ( penanganan) o leh rele atau fuse sehingga dapat m endeteksi keadaan tersebut.
Sangat penting untuk disadari bahwa ‘tim e windo w” dalam m engam bil keputusan pada suatu sistem pro teksi sangat sem pit, dan bila terjadi gangguan, pem eriksaan u ntuk verifikasi atau pro sedur pengam bilan keputusan yang m em erlukan tam bahan waktu tidak diperkenankan. Sangat vital:
2. Bahwa sistem proteksi hanya beroperasi bila diharuskan untuk m engisolir areal yang m engalam i gangguan secepat m ungkin dengan tetap m elayani areal yang tidak m engalam i gangguan sem aksim um m ungkin.
Waktu gangguan ini m un gkin dan seringkali berhubungan dengan high extraneo us no ise yang seharusnya tidak m enjadikan peralatan ‘fo o l’ atau m engakibatkan kesalahan o perasi. Kegagalan o perasi dan kesalahan o perasi, keduanya dapat m engakibatkan bertam bah banyak peralatan yang m en galam i kerusakan, m enin gkatkan jum lah bahaya bagi m anusia, dan kem ungkinan pem utusan pelayanan yang lebih lam a. Keadaan ini m em buat Insinyur Pro teksi m enjadi ko nservatif, dan m ereka cenderung m enggunakan peralatan pro teksi yang m em iliki sejarah keandalan yang baik. Masalah dan kegagalan peralatan pro teksi selalu m ungkin terjadi, karena tidak ada hal yang sem purna. Untuk m em inim isasi kem ungkinan kerusakan dan kegagalan akibat gagalnya sistem pro teksi dalam praktek seringkali digu nakan beberapa rele atau sistem rele yang bero perasi secara paralel. Hal ini dapat ditem patkan pada lo kasi yang sam a ( prim ary backup) , atau pada Gardu yang sam a ( lo cal backup) , dan atau pada Gardu yang berbeda ( rem o te backup) . Dalam banyak aplikasi ketiga cara dapat digunakan secara bersam a. Pada sistem tenaga listrik tegangan tinggi, ko nsep ini diperluas lagi dengan m en ggu nakan peralatan pengukur arus/ tegangan yang terpisah, belitan pem utus ( tripping co il) yang terpisah, dan sum ber batere yang terpisah pula. Sem ua peralatan pro teksi yang terpasang harus diko o rdinasikan dengan baik sehingga pada saat terjadi gangguan rele utam a harus bero perasi lebih dahulu bila gangguan yang t erjadi berada dalam zo na o perasi rele utam a tersebut. Apabila sistem pro teksi utam a gagal, sistem pro teksi cadan gan haru s bekerja untuk m engiso lir gan gguan yang terjadi, o leh karena itu dibutuhkan suatu sistem pro teksi yang m em iliki kapabilitas redundan yang tinggi.
1. 2 TIPIKAL RELE PROTEKSI DA N SISTEM RELE
Tipikal representasi lo gic dari rele diberikan dalam Gam bar 1- 2. Ko m po nen- ko m po nen sistem dapat berupa elektro m ekanik, so lid state, atau ko m binasi keduanya. Fungsi lo gic yang digu nakan sangat um um , sehin gga dalam setiap unit dapat berupa ko m binasi keseluruhan atau dalam banyak kasus tidak dibutuhkan keseluruhan nya.
Gam bar 1- 2: Presentasi lo gig dari sebuah Rele Pro teksi
Meski kecenderun gan ini sem akin m enin gkat, m ungkin m em butuhkan waktu yan g lam a sebelum tipe elektro m ekanis betul- betul ditinggalkan. Peralatan tipe so lid state m em iliki keunggulan dalam akurasi waktu, senso r frekuensi, dan untuk sistem yan g butuh keputusan lo gic yang lebih dari satu, seperti pro teksi ‘pilo t’. So lidstate um um nya digunakan pada sistem tenaga tegangan rendah dim ana rele dan PMT keduanya m erupakan satu kesatuan.
Gam bar 1- 3: Tipikal representatip rele pro teksi yang dipergunakan bagi pro teksi sistem tenaga
Penggunaan rele elektro m ekanis dalam sistem ini dirasakan kuran g akurat, kadangkala tidak sensitif, dan sukar m elaku kan pen gujian. Saat ini rele tipe so lidstate sem akin banyak dipakai dalam sistem tenaga listrik. Karakteristik dasar dari desain rele perlu dipaham i, penjelasan lebih detil m engenai hal ini diberikan pada bab berikutnya. Bagi yang belum m engenal rele pro teksi, sebuah ko leksi rele tipe elektro m ekanis diperlihatkan dalam Gam bar 1- 3. Rele- rele ini telah dilepaskan dari kasingnya. Unit-unit rele m aupun kasingn ya, sam a seperti yang diperlihatkan pada Gam bar 1- 3. Penyam bungan rele den gan sirkit- sirkit penduku ng dan sirkit lainnya dilakukan m elalui plug atau saklar yang tersedia.
Gam bar 1- 4: Tipikal rele pro teksi, kendali dan saklar instrum entasi pada Gardu sistem tenaga m o dern
Dua panel rele so lid state yang sedang dalam pengujian diperlihatkan Gam bar 1- 5. Penutup m uka dari panel tengah dibuka sehingga bagian dalam dari panel dapat diakses. Salah satu bagian dari rele sedang dikeluarkan
1. 3 KEA N DA LA N
Pentingnya m em pertahankan tingkat keandalan sistem tenaga elektrik telah dikem ukakan dalam subbab 1.1. Kesalahan o perasi pada suatu sistem tenaga elektrik dapat terjadi disebabkan o leh salah satu dari keadaan berikut:
a. Kesalahan desain b. Kesalahan Instalasi c. Penuaan
1. 3.1 Desain
Hal ini m erupakan sesuatu yang san gat penting. Keadaan sebuah sistem tenaga elektrik harus dipaham i den gan baik u ntuk m en ghasilkan sebuah desain yan g baik. Pengujian secara ko m prehensif sangat dibutuhkan, dan pengujian ini harus m encakup sem ua aspek dari suatu sistem pro teksi sedekat m ungkin sebagaim ana ko ndisi sesun gguhnya. Untuk sistem pro teksi um um nya, sangat perlu untuk m elakukan pengujian pada rele, transfo rm ato r arus dan peralatan bantu lainnya. Pengujian harus dapat m ensim ulasikan ko ndisi gan gguan yan g m ungkin terjadi.
1. 3.2 Instalasi
Instalasi sebuah sistem pro teksi yang baik sangat dibutuhkan, tetapi ko m pleksitas rangkaian dalam sebuah instalasi sistem pro teksi akan m enyulitkan dalam m elakukan pem eriksaan dan pengujian sistem . Pengujian m enjadi hal yang m utlak diperlukan untuk m enguji apakah instalasi terpasang secara benar dan seluruh ko m po nen sistem bekerja sesuai dengan fungsinya. Mengin gat san gat sulit untuk m ensim ulasikan seluruh ko ndisi gangguan secara benar, pengujian ini harus dilaksanakan untuk m elihat ko ndisi instalasi sistem . Inilah gunanya pengujian ditem pat, yang dapat dilakukan secara terbatas dan sederhana dan langsung gu na m em buktikan bahwa ko neksi yang dilakukan telah benar dan bebas dari kem ungkinan kerusakan peralatan.
1. 3.3 Penuaan Dalam Operasi
rele pro teksi harus selalu diuji dari waktu kewaktu untuk m enjam in agar sistem tetap dapat bekerja pada saat dibutuhkan.
Pengujian sistem pro teksi dilaksanakan tanpa harus m enggan ggu hubungan- hubungan perm anen ran gkaian. Hal ini dapat dilakukan dengan cara m elakukan pen gujian perblo k atau pengalihan. Bila diperlukan pem utusan tem po rer, m aka untuk m enghindari kesalahan penyam bungan ulang digunakan bendera penanda yang diletakkan pada titik- titik atau term inal penyam bungan. Kualitas perso nel yang m elaksanakan pengujian juga sangat m enentukan. Perso nel harus benar- benar m enguasai tugasnya dan m em iliki ko m petensi yang dibutuhkan dan bekerja m engikuti standar kerja yang diharuskan. Sirkit- sirkit yang penting, khususnya yang vurnerable harus dipantau secara ko ntinyu seperti rangkaian pem utus Pem utus Tenaga dan sirkit pengendalinya.
1. 4 SELEKTIVITA S
Pro teksi disusun dalam zo na o perasi tertentu, yang m encakup keseluru han sistem tenaga elektrik tanpa terkecuali sehingga tidak ada daerah yang tidak terlindungi. Bila terjadi gangguan, sistem pro teksi dibutuhkan untuk m em ilih dan m em utuskan Pem utus Tenaga yang terdekat dengan titik gangguan. Sifat pem utusan yang selektif ini dikenal juga dengan sebutan diskrim inasi yang dapat dicapai dengan dua m eto da, yaitu: a. Sistem Tingkatan Waktu
Sistem pro teksi pada zo na yang berdekatan diatur untuk bero perasi dengan tingkatan waktu o perasi yang berbeda- beda m elalui pengaturan urutan kerja peralatan, sehingga pada saat terjadi gangguan, m eski sejum lah peralatan pro teksi akan bero perasi m erespo n adanya gan gguan, nam un han ya peralatan pro teksi yan g relevan dengan zo na gangguan yan g akan m enyelesaikan keseluruhan urutan pro ses pem utusan, sedangkan sistem lain tidak akan menyelesaikan urutan pem utusannya dan akan kem bali kepo sisi awalnya.
b. Sistem Unit
Dim ungkinakan u ntuk m endesain sistem pro teksi yang hanya akan m erespo n ko ndisi gangguan yan g berada dalam zo na yan g didefinisikan. Pro teksi seperti ibi atau daerah pro teksi ini dapat diterapkan dalam suatu sistem tenaga elektrik, m engingat bahwa o perasi sistem tidak dipengaru hi o leh waktu, m aka o perasi sistem dapat lebih cepat. Pro teksi Unit um um nya dicapai dengan m em bandingkan besaran- besaran sistem dalam batasan daerah o perasi tertentu. Beberapa sistem pro teksi diturunkan dari sifat ‘keterbatasan’ dari ko nfigurasi sistem tenaga dan m ungkin saja dapat diklasifikasikan sebagai pro teksi unit.
dengan m em pertim bangkan beberapa hal, seperti arus gangguan, arus beban m aksim um , im pedansi sistem dan sebagainya sesuai dengan kebutuhan.
1. 5 ZON A PROTEKSI
Idealnya, zo na pro teksi seperti yang disebutkan terdahulu harus o verlap m elewati Pem utus Tenaga ( PMT atau CB) seperti yang diperlihatkan dalam Gam bar 1- 6, dim ana PMT m enjadi bagian dari kedua zo na.
Gam bar 1- 6: Lo kasi CT pada kedua sisi PMT
Karena alasan fisis, ko ndisi ideal ini kerapkali sukar dicapai, sehingga dalam beberapa kasus hanya dim un gkin kan CT berada pada salah satu sisi PMT, seperti pada Gam bar 1- 7. Keadaan ini m engakibatkan bagian antara CT dan PMT A m enjadi tidak terlindungi dengan baik bilam ana terjadi gangguan didaerah tersebut. Dalam Gam bar 1- 7, gangguan pada titik F akan m engakibatkan pro teksi busbar bekerja dan m em buka PMT, nam un dem ikian gan gguan tetap berlanjut karena suplai datang dari arah penyulang.
Gam bar 1- 7: Lo kasi CT pada satu sisi PMT
m engatasi gangguan ini, m eski dengan pem batasan o perasi ini untuk m em beri kesem patan bagi pro teksi busbar bero perasi dan waktu tundapun dapat dikurangi. Titik penyam bungan dari sistem pro teksi den gan sistem tenaga elektrik um um nya m enjadi batasan bagi setiap zo na o perasi dan berhubungan den gan lo kasi CT. Sistem pro teksi dapat saja m enggunakan tipe Unit, dan dalam kasus ini batasan setiap zo na didefinisikan dengan jelas dengan lo o p tertutup. Gam bar 1- 8 m em perlihatkan tipikal pengaturan zo na pro teksi yang o verlap. Alternatif lainnya, zo na o perasi tidak terlalu ketat, titik awal terdefinisi secara jelas, tetapi zo na tam bahan tergantung pada bagaim ana pengukuran besaran sistem dan karenaya akan bervariasi tergantung pada sistem tersebut dan kesalahan yang m ungkin terjadi.
Gam bar 1- 8: Zo na tumpang tindih dari suatu sistem pro teksi
1. 6 STABILITA S
Term ino lo gi ini berlaku juga dalam sistem pro teksi sebagai pem beda dari jaringan sistem tenaga, yang m engacu pada kem am puan sistem untuk tetap lebam dalam segala ko ndisi beban dan gangguan eksternal diluar zo na pro teksinya
1. 7 KECEPATA N
kem ungkinan pem bebanan sistem . Dalam Gam bar 1- 9 diperlihatkan tipikal relasi antara pem bebanan sistem dan waktu pem utusan gangguan untuk berbagai tipe gangguan. Dapat dilihat bahwa, gangguan fasa m em iliki pengaruh yang lebih besar terhadap stabilitas sistem bila dibanding dengan ganggu an tanah. Oleh karena itu diperlukan waktu pem utusan yang lebih cepat.
Gam bar 1- 9: Tipikal besar daya yang dapat ditransm isikan sebagai fungsi dari waktu pemulihan
Tidak cukup hanya u ntuk m enjaga stabilitas sistem , kerusakan yang tidak diharapkan harus pula dihindari. Daya rusak dari sem buran akibat gangguan m em bawa arus yan g sangat besar yang dapat m engakibatkan ko ndu kto r tem baga terbakar atau m elelehkan lam inasi inti transfo rm ato r atau m esin- m esin elektrik dalam waktu singkat. Meski lo kasinya jauh dari sum ber gangguan itu sendiri, arus gangguan yang san gat besar dapat m enim bulkan kerusakan pada pem bangkit bilam ana gangguan ini dibiarkan lebih dari beberapa m enit. Terlihat bahwa peralatan pro teksi harus bero perasi sesegera m ungkin. Kecepatan m enjadi hal penting, nam un pertim bangan eko no m is tetap m enjadi perhatian. Oleh karena alasan tersebut, sistem distribusi yang tidak begitu terpengaruh o leh kecepatan o perasi sistem pro teksi biasanya m enggunakan m eto da perbedaan waktu pada sistem pro teksinya, nam un pada sistem transm isi EHV m em erlukan peralatan pro teksi yang m em iliki kecepatan o perasi tingggi, pertim bangan penentuan kecepatan o perasi hanya dipengaruhi o leh fakto r kebenaran o perasi rele.
1. 8 SEN SITIVITA S
m em iliki range penyetelan arus yang cukup lebar, ko il yang ada m em iliki im pendasi yang berbanding terbalik terhadap kuadrat harga arus penyetelan, sehingga VA u ntuk setiap penyetelan tetap sam a. Hal ini m erupakan m asukan yang benar yang dibutuhkan untuk m enggerakkan rele dan juga m enjadi ukuran sensitifitas rele tersebut.
1. 9 PROTEKSI UTAMA DA N PROTEKSI CA DAN GA N
Keandalan sistem tenaga elektrik telah didiskusikan pada subbab sebelum nya. Banyak kasus dapat m enjadi fakto r penyebab kegagalan pro teksi dan selalu ada kem ungkinan kegagalan PMT. Karena alasan inilah, sangat um um untuk selalu m enam bahkan pada sistem pro teksi utam a suatu sistem pro teksi lain sebagai cadangan bagi sistem utam a dan untuk m enjam in bahwa pro ses pengiso liran gangguan dapat terlaksana. Proteksi cadangan m u ngkin dipero leh secara o to m atis sebagai bagian dari skem a pro teksi utam a, atau terpisah sebagai sebuah peralatan tambahan. Skem a pro teksi dengan perbedaan tingkatan waktu seperti pada pro teksi arus lebih atau jarak adalah co nto h dari pro teksi cadangan yang m enjadi bagian dari pro teksi ut am anya. Seksi atau bagian dari daerah yang m engalam i gan gguan yan g akan didiso lir dibedakan berdasarkan tingkatan waktu, tetapi bilam an rele gagal atau PMT gagal untuk m em buka, m aka rele berikutnya yang terletak paling dekat dengan daerah gangguan diharapkan dapat m enyelesaikan urutan o perasi pem utusannya sehingga PMT dapat terbuka, dengan cara interipsi satu seksi lebih jauh, m aka cadangan pro teksi dapat dipero leh. Meto da pem bukaan satu seksi kebelakang dim ungkinkan, nam u n hal ini tidak berguna bila gangguan justru terjadi pada PMT. Untuk sistem interko neksi, hal ini m enjadi lebih rum it, o perasi diatas akan dilakukan berulang sehingga sem ua jaringan paralel dapat diiso lir keseluruhan.
Tam bahan dan tipe pro teksi cadangan yang akan digunakan tergantun g pada resiko kegagalan yan g m u ngkin terjadi dan berhubun gan den gan m asalah eko n o m is sistem . Pada sistem Distribusi dim ana waktu pem utusan gangguan tidak kritis, pro teksi cadangan rem o te dengan waktu tunda sudah cukup, tetapi untuk sistem Transm isi EHV dim ana stabilitas sistem m enjadi sesuatu yang penting, kecuali bila gangguan dapat diiso lir secepat m ungkin, m aka pro teksi cadangan lo kal diperlukan. Idealnya pro teksi cadangan terpisah dengan pro teksi utam a. CT, PT , rele bantu, ko il pem utusan dan suplai dc juga digandakan. Ko ndisi ini sedikit sukar diterapkan. Tipikal ko m pro m i yang sering m enjadi pilihan adalah sebagai berikut:
a. CT Terpisah ( hanya belitan sekunder dan inti) digunakan u ntuk m asing- m asin g rele pro teksi. Cara ini hanya m em erlukan tam bahan dan ruang yang lebih besar akibat penggunaan ko m binasi burden.
b. Menggunakan PT Bersam a. Mengingat bahwa keam anan keluaran PT sangat penting, karena itu dibutuhkan supali daya terpisah untuk m asing- m asing rele dan dilengkapi dengan sistem pem antau kegagalan suplai daya dengan m em asang rele pem antau yang akan m engaktifkan alarm bila terjadi kegagalan pada suplai daya dan juga o perasi yang tidak diharapkan pada sistem pro teksi.
c. Suplai Pem utus Terpisah bagi kedua sistem pro teksi. Duplikasi batere dan ko il pem utus pada PMT juga diperlukan. Rangkaian harus dipantau secara ko ntinyu. d. Pro teksi Utam a dan Cadangan ( atau duplikasi pro teksi utam a) harus bero perasi
dengan prinsip yang berbeda, sehingga pada saat terjadi gangguan yang m engakibatkan kegagalan pada salah satu sistem , m aka sistem lainnya tidak m engalam i hal yang sam a.
1.10 FA KTOR- FA KTOR YA N G MEMPEN GARUHI SISTEM PROTEKSI
Ada 4 fakto r utam a yang m em pengaruhi suatu sistem pro teksi, yaitu:
1. 10 . 1 Eko no m i
Masalah eko no m i m erupakan m asalah pentin g. Pro teksi tidak m enghasilkan sesuatu dan tidak dibutuhkan pada ko ndisi no rm al, sayangnya gangguan dan m asalah tidak selalu m uncul, jadi dapat dengan m udah diputuskan untuk tidak m em buang- buan g uang untuk pro teksi bila tidak ada m asalah. Setiap engineer berharap sistem pro teksi tidak dibutuhkan, nam un bila m uncul ganggu an, pro teksi m enjadi sangat vital dan berarti.
1. 10 . 2 Fakto r Perso nalitas
yang dapat m en gatasi sem ua kem u ngkinan yan g terjadi berdasarkan perhitungan dan pengalam an m asa lam pau. Hal ini m enjadikan pro teksi sebagai sebuah SEN I selain sebagai SCIEN CE. Meskipun telah banyak tekno lo gi yang dikem bangkan, dan sistem pro teksi yang disarankan nam u n belum ada standard yang berlaku u ntuk itu. Jadi sistem pro teksi sangat m erepleksikan perso nalitas dari engineer yang m endesainnya.
1. 10 . 3 Lo kasi Pem utus dan Peralatan Masukan
Pro teksi hanya dapat diterapkan dim ana PMT atau peralatan pem utus lain dan CT beserta PT berada guna m engiso lir dan m em an tau info rm asi m engenai gangguan dan m asalah dalam sistem tenaga.
1. 10 . 4 Indikasi Gangguan
Masalah, gangguan dan ko ndisi yang tidak dapat dito lerir harus m em iliki perbedaan yang signifikan dengan ko ndisi no rm al dan m am pu dito lerir. Beberapa sinyal atau perubahan besaran harus m am pu ditangani dan rele dapat m endeteksi perubahan itu. Besaran- besaran yang harus ditangani antara lain : arus, tegangan, im pedansi, reaktansi, daya, fakto r daya, arah arus atau daya, frekuensi, tem peratur, dan tekanan. Perubahan yang cu kup signifikan dari besaran diatas m un gkin m enjadi indikasi adanya m asalah atau ko ndisi tidak no rm al dan rele harus dapat bero perasi.
Kunci dari selektivitas dan aplikasi pro teksi yang pertam a adalah m enentukan besaran apa yang harus ditangani untuk m em bedakan keadaan no rm al dan tidak no rm al. Dari info rm asi ini, rele atau sistem rele dapat m enentukan apakah harus bereaksi atau tidak. Jika tidak terdapat perbedaan yang cukup signifikan antara ko ndisi no rm al dan tidak no rm al, m aka pro teksi tidak m ungkin bereaksi. Co nto h yan g serin g terjadi pada sistem distribusi. Pada saat terjadi accident atau keadaan yang m engakibatkan jaringan ter-energize atau terjadi hubung tanah, hal ini tidak bo leh terjadi, nam un bila gangguan ini sangat kecil atau m endekati no l, sedangkan besaran lain tidak berubah, m aka dalam ko ndisi ini tidak satupun rele yang m am pu m endeteksinya.
1.11 KLA SIFIKA SI RELE
Rele dapat diklasifikasikan dengan berbagai cara, seperti berdasarkan fungsi, m asukan, karakteristik kerja atau berdasarkan prinsip o perasi. Berdasarkan fungsi, ada 5 fungsi dasar rele, yaitu:
1. 11. 1 Rele Pro teksi
listrik, yaitu m ulai dari generato r, bus, transfo rmato r, sistem Transm isi, sistem Distribusi dan Penyulang, Mo to r, Beban, Bank kapasito r, Reakto r, dan sebagainya.
1. 11. 2 Rele Regulasi
Rele jenis ini berhubungan dengan sistem pengendalian peubah Tap transfo rm ato r dan gaverno r. Rele ini digunakan pada ko ndisi no rm al dan tidak bereaksi bila ada gangguan kecuali bila gangguan yan g terjadi berlangsung cukup lam a.
1. 11. 3 Rele Sinkro nisasi dan Reclo ser
Rele sinkro nisasi, penguji sinkro nisasi, dan reclo ser adalah tipe rele yang term asuk sebagai ‘pro gram m ing’. Rele jenis ini digunakan untuk keperluan energize atau resto ring jaringan setelah gangguan guna m en ghubungkan bagian sistem setelah sistem deenergize.
1. 11. 4 Rele Pem antau
Rele jenis ini dipergunakan u ntuk verifikasi ko ndisi sistem atau ko ndisi rele pro teksi. Rele digunakan untuk m em antau gangguan, tegangan sistem , arah daya/ arus, nam u n tidak secara langsung m endeteksi gangguan. Dalam sistem pro teksi, rele ini dibutuhkan untuk m em antau ko ntinuitas sirkit seperti pada pilo t wire atau sirkit triping. Alarm juga m em iliki fungsi m o nito ring pula.
1. 11. 5 Rele Bantu
Unit- unit bantu yang digunakan sepenuhnya pada sistem proteksi pem akaiannya sangat bervariasi. Secara um um ada 2 katago ri, yaitu: co ntact m ultiplicatio n dan circuit iso latio n. Dalam sistem rele dan sistem kendali rele bantu diperlukan untuk:
a. Mem perbanyak keluaran gu na keperluan m ulti tripping, alarm , dan m engo perasikan peralatan lain.
b. Ko ntak- ko ntak yang akan m elayani arus dan tegangan tinggi pada sistem sekunder. c. Iso lasi elektrik dan m ekanik pada sirkit sekunder.
1. 11. 6 Klasifikasi Lain Rele
rele jarak, reaktansi, directio nal o vercurrent, inverse tim e, phase, gro und, definite, high speed, slo w speed, phase co m pariso n, o ver- current, under/ o ver vo ltage.
1.12 UN JUK KERJA RELE
Sangatlah sulit untuk m enentukan secara specifik atau m engevaluasi unjuk kerja rele dengan teknik statistik. Seperti yang dikem ukakan, rele terhubung pada sistem tenaga dan energize, tetapi rele tidak aktif ( dalam m o de diam ) sam pai suatu ko ndisi yang tidak diinginkan terjadi pada zo na o perasin ya. Jadi tidaklah m un gkin untuk m engetahui dari pengalam an atau ko ndisi no rm al apakah sebuah rele akan bereaksi dengan benar dan bero perasi dengan benar pada keadaan yang dibutuhkan. Hal ini m enjadi alasan utam a m engapa pem eliharaan sistem rele sangat dibutuhkan. Dengan tingkat gangguan yan g relatif rendah, m uncul pertanyaan ‘akankah rele bekerja secara benar bila gangguan terjadi ?”Apabila terjadi kegagalan atau ko ndisi yang tidak diinginkan pada sistem tenaga, m aka bukti bahwa rele bekerja belum akan didapat sam pai kejadian berikutnya terjadi. Oleh karena itu, pem eliharaan rele hanyalah untuk m enjam in rele dapat bekerja, bukan untuk m em perbaiki kesalahan. Tidak heran bila ada rele yang telah digunakan lebih dari 40 tahun.
Apabila terjadi gangguan pada sistem tenaga, rele utam a diharapkan bekerja dan m engiso lir gangguan. N am un dem ikian, rele- rele yang daerah o perasinya berada disekitar titik gangguan akan m enerim a sinyal gangguan dan m ulai pula bereaksi. Rele-rele ini tidak akan m enginisiasi pem bukaan PMT apabila Rele-rele utam a m am pu bekerja secara benar. Info rm asi m engenai unjuk kerja rele cadangan ini tidak akan didapat apabila rele tidak trip, nam un dem ikian rele ini tetap penting. Ham pir sem ua sistem pro teksi m am pu m erespo n gangguan yan g terjadi, tetapi hanya 1 rele yang sebetulnya m engaktifkan triping ko il dari PMT m eski tidak ada bukti tentang ini. Unjuk kerja rele terdo kum entasi apabila ada bukti yang m em perlihatkan tentang itu. Unjuk kerja dapat digo lo ngkan dalam 3 katago ri utam a, yaitu:
1. 12 . 1 Operasi Benar
Operasi benar diperlihatkan o leh:
• Paling sedikit terdapat 1 buah rele prim er yang bero perasi dengan benar.
• Tidak ada satupun rele cadangan yang bekerja karena gangguan yan g sam a.
• Areal gangguan dapat diiso lir secepat yang diharapkan.
1. 12 . 2 Operasi Salah
Operasi yang salah dapat terjadi akibat kesalahan atau kegagalan fungsi atau o perasi sistem pro teksi yang tidak diharapkan. Ko ndisi ini dapat m enyebabkan pengiso liran yang tidak dibutuhkan. Alasan terjadinya o perasi tidak benar dapat berupa satu atau beberapa ko m binasi hal- hal berikut ini:
• Aplikasi rele yang salah.
• Setting yang salah
• Kesalahan perso nal
• Masalah peralatan atau kegagalan ( rele, breaker, CT, PT, batere, wiring, pilo t channel, auxilliary, etc) .
1. 12 . 3 Tanpa Kesim pulan
Tanpa kesim pulan m erujuk kepada kasus dim ana satu atau beberapa rele nam paknya bero perasi yang dibuktikan den gan terbukanya PMT, tetapi tidak ada penyebab yang dapat dipastikan. Tidak ada bukti sistem m engalam i m asalah atau gangguan, tidak ada kerusakan peralatan. Kasus tanpa kesim pulan m em butuhkan investigasi yang cuku p lam a dan pada um u m nya kasus ini tidak dicat at dan dilapo rkan. N am un dem ikian, penggunaan peralatan m o dern, seperti o scillo graph dan data reco rding m em buktikan atau m enjadi kunci bukti terjadinya hal tersebut.
1.13 IN FORMA SI UN TUK APLIKASI RELE
Aspek tersulit yang kerap ditem ui dalam penggunaan rele adalah akurasi yang dibutuhkan. Hal ini sangat berarti dan m eno lo n g dalam so lusi praktis dan dibutuhkan bagi perso nal yang terlibat dalam m enyelesaikan m asalah yan g m u ngkin ada. Beberapa info rm asi yang dibutuhkan, antara lain:
1. 13. 1 Ko nfigurasi Sistem
Diagram segaris dari sistem tenaga, atau diagram tiga fasa dan wiring diagram sistem secara lengkap dibutuhkan. Lo kasi PMT, CT, VT, Generato r, Bus/ Rel, dan sebagainya harus tergam bar secara jelas dan lengkap.
1.13. 2 Im pedansi dan Hubungan A ntar Peralatan, Frekuensi, Tegangan Dan Urutan Fasa Sistem
1. 13. 3 Masalah dan Pro teksi Terpasang
Apabila instalasi sistem tenaga baru terpasang, m aka data ini m ungkin tidak ada, nam u n harus diketahui. Info rm asi m engenai pro teksi yang telah ada dan m asalah yang ada harus diketahui agar update atau penam bahan yang dilakukan dapat lebih baik.
1. 13. 4 Pro sedur Operasi dan Pem akaian
Penam bahan atau perubahan harus diko nfirm asikan pada sistem yang ada, pro sedur dan keinginan yan g akan m em pen garuhi pro teksi.
1. 13. 5 Pentingnya Peralatan Yang Dipro teksi
Hal ini seringkali diperlihatkan o leh ukuran dan level tegangan sistem . Co nto h, sistem Transm isi tegangan tinggi um um nya dipro teksi o leh ‘pilo t’ pro tectio n kecepatan tinggi dan sistem tegangan rendah dipro teksi dengan tim e o vercurrent. N am un dem ikian, hal ini harus diklarifikasi sebagai kebutuhan sistem . Secara um um dapat dikatakan, sem akin penting peralatan yang dilindungi sem akin cepat pro teksi yang dibutuhkan.
1. 13. 6 A nalisis Gangguan Sistem
Studi gangguan sangat penting dalam aplikasi sistem pro teksi. Untuk pro teksi gangguan fasa dibutuhkan studi gangguan tiga fasa, sedangkan untuk pro teksi gan gguan- tanah diperlukan studi gangguan satu fasa ke tanah. Studi harus m encakup tegan gan urutan no l dan tegan gan/ arus urutan negatif. Hal ini dibutuhkan terutam a bila senso r arah gangguan tanah diperlukan. Pada jaringan, info rm asi m engenai besar gangguan dari sisi ujung jarin gan pada saat breaker terbuka diperlukan dalam banyak kasus. Arus yan g tercatat haruslah arus yang akan m elalui rele atau fuse bukan arus gangguan to tal yang terjadi. Studi harus m encantum kan satuan dan besaran yang ada dan digunakan.
1.13.7 Beban Maksim um dan Batasan A yunan Sistem
Beban m aksim um yang diperbo lehkan lewat pada peralatan dalam waktu singkat atau dalam o perasi darurat, dim ana peralatan pro teksi tidak bo leh bekerja harus dinyatakan secara khusus. Apabila diketahui, m aksim um ayu nan sistem dim ana sistem tenaga dapat bertahan setelah terjadi gangguan transien tersebut perlu dicantum kan.
1.13. 8 Lo kasi CT dan PT, Ratio dan Hubungannya
m aka ratio atau tap yang harus digu nakan harus pula dinyatakan den gan jelas. Pentanahan dari PT atau peralatan lain yang bertegangan harus din yatakan dengan jelas pula.
1. 13. 9 Pengem bangan Sistem Kedepan
Perkem bangan sistem atau perubahan yang m u ngkin akan diren canakan terjadi harus pula teridentifikasi.
1. 14 TATA N AMA DA N N OMOR PERALA TAN
Tatanam a dan singkatan sering digunakan di Am erika. Fungsi dari berbagai tipe rele dan peralatan lain diidentifikasikan dengan m enggunakan standar tatanam a AN SI/ IEEE sebagai berikut. Fasa dari sistem tiga fasa ditandai dengan huruf A, B, C atau a, b, c atau r, s, t ( Ero pa) . Penggunaan angka 1, 2, 3 dihindarkan, karena angka- angka ini dipergunakan pula untuk m engidentifikasi hal lainnya. Angka 1 untuk m en gidentifikasi urutan po sitif, angka 2 u ntuk urutan negatif. Huruf kapital dipergunakan disisi m asukan dari bank transfo rm ato r, sedangkan pada sisi lain digunakan huruf kecil.
Peno m o ran dengan m enggunakan akhiran ( suffix) lebih disukai dalam identifikasi fungsi dasar dari peralatan listrik, seperti: PMT, rele, saklar dan seterusnya. Bila peralatan dengan tipe sam a digunakan dalam sirkit atau sistem yang sam a, m aka untuk m em bedakannya ditam bahkan an gka/ n o m o r untuk identifikasinya. Huruf yang disertakan setelah no m o r identifikasi peralatan m erupakan info rm asi tam bahan dalam penggunaan peralatan tersebut. Sayangnya hal ini m en yebabkan huruf yang sam a digunakan den gan ko no tasi dan arti yang sangat berbeda. N am un dem ikian hal ini dapat diketahui dengan m udah dari aplikasinya.
Huruf- huruf dan singkatan berikut sering digunakan sebagai berikut:
A Alarm
AC o r ac Arus bo lak balik
B Rel, bus, batere, blo wer
PB Bypass
BT Bus tie
C Arus, clo se, co ntro l, capacito r CC Clo sing co il, co upling capcito r CS Co ntro l switch, co ntacto r switch CT Current transfo rm er
CCTV Co upling capacito r vo ltage device D Do wn, direct, discharge
G* Gro und, generato r GN D Gro und
H Heater, ho using
L Line, lo wer, level, liquid M Mo to r, m etering
MOC Mechanism - o perated co ntact MOS Mo to r- o perated switch N * N eutral, netwo rk N C N o rm ally clo sed N O N o rm ally o pen
O Open
P Po wer, pressure
PB Pushbutto n
PF Po werfacto r R Raise, reacto r
S Speed
T Transfo rm er, trip TC Trip Co il
U Up
V Vo ltage, vacuum VAR Reactive Po wer VT Vo ltage Transfo rm er
W Watts, water
X,Y,Z Auxiliary relay
N o m o r peralatan yang sering digunakan diberikan dalam daftar berikut ini. Secara lengkap no m o r peralatan yang um um digunakan diberikan dalam standar IEEE C37.2-1979.
1 Master elem ent: um um nya digunakan untuk peralatan yang dio perasikan m anual. Yang u m um m enggunakan adalah PMT tipe spring return to center co ntro l switch, dim ana ko ntak saklar adalah 10 1T ( trip) , 10 1c ( clo se) , 10 1SC ( tertutup bila turned to clo se dan tetap tertutup bila dibuka, terbuka bila turned to trip dan tetap terbuka bila dibuka) . Apabila terdapat beberapa breaker, breaker ini diidentifikasikan dengan m enggunakan no m o r 10 1, 20 1, 30 1 dan seterusnya.
2 Tim e delay starting atau clo sing relay: kecuali untuk fun gsi- fungsi peralatan dengan no m o r identifikasi 48, 62 dan 79.
3 Checking atau interlo cking relay. 4 Master co ntacto r
5 Sto ping device
6 Starting circuit breaker. 7 Ano de circuit breaker
10 Unit sequence switch 11 Overspeed device
12 Synchro n o us- speed device 13 Underspeed device
14 Speed atau frequency m atching device 17 Shunting atau discharge switch
18 Accelerating atau decelerating device 19 Starting to running transitio n co ntacto r 20 Electrically o perated valve
21 Distance relay
22 Equalizer circuit breaker 23 Tem perature co ntro l device
24 Synchro nizing atau synchro nism check device 25 Apparatus therm al device
36 Po larity atau po larizing vo ltage device 37 Undercurrent atau underpo wer relay 40 Field relay
41 Field circuit breaker 42 Running circuit breaker
43 Manual transfer o r selecto r device 46 Reverse- phase atau phase balance relay 47 Phase sequence vo ltage relay
48 Inco m plete sequence relay
49 Machine atau transfo rm er therm al relay
50 Instantaneo us o vercurrent atau rate o f rise relay 51 Ac tim e o vercurrent relay
52 Ac circuit breaker: dengan m ekanism e pem bukaan ko ntak sebagai berikut: a) 52a, 52aa: terbuka bila ko ntak- ko ntak breaker terbuka, tertutup bila
ko ntak- ko ntak breaker tertutup.
b) 52b, 52bb : tertutup bila ko ntak- ko ntak breaker terbuka, terbuka bila ko ntak- ko ntak breaker tertutup. ( 52aa dan 52 bb bero perai hanya sebagai m ekanism e pergerakan start dan dikenal sebagai ko ntak berkecepatan tinggi) 53 Exciter atau dc generato r relay
55 Po wer facto r relay 56 Field applicatio n relay
58 Overvo ltage relay
59 Vo ltage atau current balance relay 62 Tim e delay sto pping atau o pening relay 63 Pressure switch
64 Gro und detecto r relay 65 Go verno r
66 N o tching atau jo gging device 67 AC directio nal o vercurrent relay 68 Blo cking relay
69 Perm issive co ntro l device 70 Rheo stat
71 Level switch 72 DC circuit breaker 73 Alarm relay
76 DC o vercurrent relay 77 Pulse transm itter
78 Phase angle m easuring atau o ut o f step pro tective relay 79 AC reclo sing relay
80 Flo w switch 81 Frequency relay 82 DC reclo sing relay
83 Auto m atic selective co ntro l atau transfer relay 84 Operating m echanism
85 Carrier atau pilo t wire receiver relay 86 Lo cko ut relay
87 Differential pro tective relay 88 Line switch
89 Regulating device
90 Vo ltage directio nal relay
91 Vo ltage and po wer directio nal relay 92 Field changing co ntacto r
93 Tripping atau trip free relay.
1.15 DEFIN ISI DA N TERMIN OLOGI
Beberapa definisi dan term ino lo gi penting yang sering digunakan dalam pem bahasan tentang sistem pro teksi antara lain:
Burden
kem am puan pengenaan beban o leh rele, dan pengenaan ini harus selalu dalam batasan rating arus yang ada.
Diskrim inasi
Kualitas dim ana sistem pro teksi m am pu m em bedakan antara ko ndisi dim ana rele bero perasi atau rele tidak harus bero perasi.
Dro p- Out
Rele dikatakan dro p- o ut bila rele bergerak dari po sisi energise kepo sisi sebaliknya.
Dro p- Out atau Ratio Pick- up
Ratio antara harga batas dari besaran karakteristik dim ana rele reset dan bero perasi. Harga ini seringkali disebut harga diferensial rele.
Kuantitas Energising
Besaran elektrik, baik arus atau tegangan baik secara terpisah ataupun ko m binasi keduanya yan g dapat m enjadi besara energising yan g dapat diterapkan sebagai penggerak rele agar rele dapat pick- up.
Karakteristik Waktu Operasi
Kurva yang m em perlihatkan hubungan antara berbagai perbedaan harga dari besaran karakteristik yang dapat diterapkan kepada rele dan relasi waktu o perasi dari besaran yang diterapkan tersebut.
Kurva Karakteristik
Kurva yang m em perlihatkan besaran- besaran o perasi dari besaran karakteristik yang berhubungan dengan berbagai variasi harga atau ko m binasi dari besaran- besaran energising
Penyetelan Efektif
Penyetelan dari sebuah sistem pro teksi yang telah m em pertim bangkan pengaruh CT. Penyetelan efektif dapat dinyatakan dalam term ino lo gi besaran arus prim er atau arus sekunder dari CT yang didesain untuk keperluan tersebut..
Pro teksi Utam a
Sistem pro teksi yang diharapkan akan bero perasi pada saat terjadi gangguan dalam daerah pro teksinya.
Pick- Up
Rele dikatakan pick- up bila rele berubah dari un- energise m enjadi energise.
Peralatan Pro teksi
Penyetelan
Harga terendah dari besaran karakteristik atau energising yan g diperlukan rele untuk dapat bero perasi dalam berbagai ko ndisi khusus. Beberapa harga biasanya dinyatakan untuk rele tersebut dan dinyatakan dalam harga langsung, persen atau rating atau m ultiples.
Pro teksi Unit
Suatu sistem pro teksi yang didesain untuk hanya bero perasi pada ko ndisi tidak no rm al dengan zo na perlindun gan yang terdefinisi secara jelas.
Rele Instantaneo us
Sebuah rele yang bero perasi dan reset tanpa m emerlukan waktu tunda.
Catatan: Setiap rele m em erlukan waktu untuk bero perasi, karena itu definisi diatas dapat didiskusikan sesuai dengan karakteristik o perasinya.
Rele Inverse Tim e Delay
Rele tipe ini m em iliki waktu o perasi berbanding terbalik dengan fungsi besaran karakteristik elektrik rele tersebut.
Rele Bantu
Beban yang ditim bulkan o leh rangkaian yang terhubung
Rele Pro teksi
Suatu rele yang didesain untuk dapat m enginisiasi pem utusan bagan sistem tenaga elektrik atau untuk m em berikan sinyal, pada saat terjadi gangguan atau ko ndisi tidak no rm al. Rele pro teksi juga term asuk lebih dari satu unit rele elektrik dan aseso ries lainnya.
Sistem Pro teksi Gangguan Tanah
Suatu sistem pro teksi yang didesain hanya akan bereaksi bilam ana terjadi gangguan tanah pada sistem tersebut.
Waktu Operasi
Dengan rele de- energisi dan dalam ko ndisi awalnya, waktu yang dibutuhkan antara saat besaran karakteristik dirasakan dan saat dim ana rele bero perasi.
Waktu Tunda
Waktu yang dibutuhkan untuk m enunda o perasi sebuah sistem rele.
Zo na Pro teksi
1. 16 SISTEM KON TAK RELE
Terdapat dua tipe sistem ko ntak rele, yaitu:
a. Reset Sendiri
Ko ntakto r tetap bekerja selam a besaran pengendalinya diterapkan dan akan kem bali kepo sisi awal bilam ana besaran pengendali hilang atau berkurang
b. Reset Elektris atau Manual
Ko ntakto r akan tetap dalam po sisi o perasi m eskipun besaran pengen dali telah hilang atau berkurang. Ko ntak dapat dikem balikan kepo sisi awal dengan cara m anual atau dengan bantuan elem en elektro m agnetis
Gam bar 1- 10 : Indikasi dari ko ntak- ko ntak dalam sebuah diagram
Kebanyakan elem en rele pro teksi m erupakan tipe reset sendiri dan bila diperlukan dapat dibuat ko ntak keluaran yang reset m anual. Rele dengan ko ntak tipe reset m anual dibutuhkan untuk m enjaga sinyal tetap ko ntinyu atau untuk pengun cian. Ko ntak-ko ntak pada diagram digam barkan dalam po sisi yang berhubungan dengan tidak bero perasinya atau de- energise. Ko ntak ‘pem buat’ adalah suatu po sisi tertutup bila rele pick- up, dim ana ko ntak m em buka adalah ko ndisi m enutup pada saat rele de- energise dan terbuka saat rele pick- up. Co nto h dari ko nvensi ini diperlihatkan pada Gam bar 1- 10
1. 17 IN DIKA TOR OPERA SI
Sebagai flag biasanya digunakan striping diago nal berwarna m erah den gan latar belakang putih. Indikato r elektrik sederhana berupa elem en jangkar yang akan tertarik bila rele energise. Jangkar akan m em buka jen dela untuk m enandai o perasi tersebut. Alternatif indikato r lain berupa silinder m agnetis perm anen.
1. 18 TIPIKA L HUBUN GA N RELE DA N PMT
Rele pro teksi yang digunakan dihubungkan ke sistem tenaga elektrik m elalui CT dan atau VT. Peralatan m asukkan ini atau transfo rm ato r- transfo rm ato r ini digunakan untuk m em isahkan rele dari sistem yang bertegangan tinggi dan m engu rangi m agnitude tegangan atau arus sam pai level sekunder sesuai dengan kem am puan rele pro teksi. Secara skem atis tipikal hubungan rele pro teksi dan PMT diperlihatkan dalam Gam bar 1- 11 berikut. Dalam Gam bar ditunjukkan diagram skem atik dari ‘o n line’ ac dan skem atis sirkit triping dc.
Sistem rele pro teksi dihubungkan ke sistem tenaga elektrik m elalui CT yang um um nya disertai dengan PMT dan bila dibutuhkan juga dilengkapi VT ( PT) . Dalam gam bar keduanya digu nakan pada rel daya Gardu, nam un pada sistem tegan gan tinggi, VT dihubungkan pada jaringan Transm isi. PMT didalam gam bar diberi no m o r 52 sesuai dengan sistem peno m o ran standar AN SI/ IEEE.
Pada dc skem atik, ko ntak- ko ntak selalu diperlihatkan dalam po sisi de- energise Dengan dem ikian bila PMT tertutup dan dalam keadaan bero perasi, ko ntakto r 52a tertutup. Pada saat terjadi gangguan yang diikuti dengan bero perasinya sistem rele, ko ntak keluaran rele m enutup dan akan m enyebabkan ko il trip PMT 52T energize, yang fungsinya m em buka ko ntak- ko ntak PMT dan m em utuskan sirkit daya yan g dihubungkan o leh PMT tersebut.
Ko ntak- ko ntak rele tidak didesain untuk m em utuskan arus ko il triping PMT, jadi dalam prakteknya digunakan rele bantu CS yang berfungsi sebagai seal in atau bypass dari ko ntak- ko ntak rele seperti diperlihatkan dalam gam bar. Bila PMT terbuka, saklar 52a akan terbuka untuk deenergize ko il triping 52T. Interupsi gangguan yan g dikerjakan o leh PMT akan m em buka ko ntak- ko ntak rele pro teksi sebelum m em buka ko ntak 52a.
Ko ntakto r Bantu ( CS) yang dipergunakan sebagai suplem en dalam sebuah sistem pro teksi rele dapat dihubungkan dengan tiga cara, yaitu:
a. Series sealing
Ko il dari ko ntakto r serial m em bawa arus pem utus yang diinisiasi o leh rele pro teksi dan ko ntakto r akan m enutup ko ntak- ko ntak yang terpasang paralele dengan ko ntak- ko ntak rele pro teksi. Keadaan ini m em buat ko ntak- ko ntak rele pro tektif tetap pada po sisinya dan m enjaga agar rangkaian pem utus tetap tertutup, m eski terjadi getaran pada ko ntak utam anya. Tidak ada waktu tam bahan untuk o perasi dan indikato r tidak akan bero persai sam pai arus betul- betul m elewati ko il pem utusan. Kelem ahan dari m eto da ini adalah sem ua elem en seri harus m em iliki keco co kan dengan rangkaian pem utus.
b. Shunt reinfo rced
Disini dipergunakan ko ntak sensitif yang diatur untuk m em utus PMT dan secara sim ultan m eng- energise unit tam bahan, yang kem udian m endo ro ng ko ntak-ko ntak yang akan m eng- energise ntak-ko il pem utu s. Harus dicatat bahwa dibutuhkan dua ko ntak untuk kebutuhan rele pro teksi, karena tidak diperkenankan untuk m engenergise ko il pem utus dan ko ntakto r penguat secara paralel. Jika hal ini terjadi, dan lebih dari satu rele pro teksi yang terhubung pada ko il pem utus PMT yang sam a, seluruh rele bantu akan energise secara paralel untuk setiap o perasi rele dan indikato r akan m em bingu ngkan. Duplikasi ko ntak utam a kerap dipergu nakan untuk m enguran gi jum lah titik ko ntak.
c. Shunt reinfo rced with sealing.
Ini adalah pengem bangan dari cara b, agar m em ungkin kan rele dengan to rka rendah dapat digunakan atau dim ana dapat terjadi kem ungkinan m unculnya lo ncatan bunga api pada ko ntak atau untuk alasan lain.
pro teksi dikem as sebagai suatu unit fasa individual dan unit gro und, sehingga untuk sistem tiga fasa dan gangguan tanah dibutuhkan 4 buah rele. Dalam Gam bar 1- 12 diperlihatkan tipikal hubungan rele tersebut.
BA B 2
SA TUA N - SA TUA N DA SA R: HA RGA PERUN IT DA N PERSEN
2 . 1 PEN DAHULUA N
Sistem tenaga elektrik bero perasi pada tegangan tertentu. Um um nya satuan yang dipergunakan u ntuk m enyatakan besaran tegangan ini adalah kilo vo lt ( kV) . Sistem seperti ini berfungsi pula untuk untuk m endist ribusikan sejum lah besar daya elektrik. Satuan yang dipergu nakan untuk m enyatakan daya elektrik ini adalah kilo vo lt- am pere ( kVA) dan m egavo lt- am pere ( MVA) . Besaran- besaran ini, dan besaran lain seperti kilo watt ( kW) , kilo vars ( kVAR) , am pere ( A) , Ohm (Ω) , fluks dan lainnya biasanya dinyatakan dalam per- unit ( pu) atau dalam persen ( %) dari harga dasarnya atau harga acuannya. Penggunaan besaran pu dan persen kerap digunakan karena m udah m enyatakan dan m enghitun gnya, terutam a bila terdapat perbedaan level tegangan dan ukuran peralatan dalam sistem tersebut.
Ko m po nen utam a dari sebuah sistem tenaga elektrik adalah sistem pem bangkitan, sistem Transm isi dan sistem Distribusi. Tipikal sebuah sistem tenaga elektrik diperlihatkan dalam Gam bar 2- 1. Insinyur sistem tenaga elektrik sangat m em perhatikan o perasi sistem dan pengaruh gangguan terhadap sistem yang bila terjadi dapat m enyebabkan kerusakan pem bangkit dan m enghentikan suplai energi elektrik. Gangguan- gan gguan ini dapat berupa hubun g singakat, ko ndukto r terbuka atau pem utusan guna m engiso lir zo na tersebut.
2 . 2 DEFIN ISI PERUN IT DA N PERSEN dinyatakan dalam pu atau % sebagai berikut:
acuan watt, sedangkan besaran dasar atau acuan adalah besaran tertentu yang dipilih sesuai dengan kebutuhan dan ditetapkan sebagai acuan. Jadi sistem pu atau % adalah besaran tanpa dim ensi yang dapat berupa bilangan skalar atau ko m plek.
2 . 3 A LJABA R VEKTOR
Z dan sudut θ disebut argum en atau am plitudo . Meto da ko nvensio nal untuk m engekspresikan vekto r Z adalah Z∠θ. Bentuk ini m erupakan representasi yang spesifik dari suatu vekto r untuk penggabaran secara grafis atau diko nversikan dalam bentuk lain.
Gam bar 2- 2: Vekto r OP=Z= Z∠θ
Agar sebuah vekto r dapat berguna, m aka vekto r tersebut harus diekspresikan dalam bentuk aljabar. Vekto r Z pada Gam bar 2- 2 m erupakan penjum lahan secara vekto ris ko m po nen x dan y. Secara aljabar vekto r ini dapat ditulis sebagai berikut:
jy x
Z = + 2- 3
Dim ana j m enu njukkan bahwa ko m po nen y tegak lurus terhadap ko m po nen x. Tatanam a dalam sistem kelistrikan, sum bu axis OX adalah sum bu REAL atau sefasa, dan sum bu vertikal OY disebut sum bu im aginer atau sum bu kuadratur. Sim bo l j, yang bersatu dengan ko m po nen y, dapat pula dikatakan sebagai sebuah o perato r yang m em perlihatkan perputaran sebesar 900 berlawanan dengan arah putaran jarum jam . Jika vekto r tersebut diputar 1800 , artinya fungsi o perato r j bekerja dua kali, dengan kata lain bilam ana j = −1, m aka jj atau j2 = - 1
Representasi dari sebuah besaran vekto r secara aljabar dalam ko o rdinat rektangular disebut besaran ko m plek, o leh karena itu x + jy adalah besaran ko m plek dan dalam bentuk rektangular Z∠θ, dim ana:
2 2
y x
Z = + sedangkan
x y 1
tan−
=
θ 2- 4a
Dan
θ
cos
Z
Dalam bentuk lain vekto r Z dapat juga dinyatakan dalam bentuk sebagai berikut:
Sehingga vekto r Z dapat dinyatakan dalam bentuk sebagai berikut:
θ
j
e Z
Z = 2- 6
Oleh karena itu sebuah besaran vekto r dapat pula dituliskan dalam bentuk trigo no m etri ataupun ekspo nensial.
2 . 4 MA N IPULA SI BESA RA N - BESARA N KOMPLEKS
Besaran ko m pleks dapat dinyatakan dalam salah satu dari em pat bentuk berikut: a. Ko nvensio nal Z∠θ dalam salah satu ko o rdinat, m aka besaran dalam ko o rdinat lainnyapun dapat dipero leh. Manipulasi besaran ko m ples dapat dilakukan dengan m enggunakan salah satu bentuk ko o rdinat diatas.
2 . 4 .1 Penjum lahan dan Pengurangan
Gam bar 2- 3 m em perlihatkan penjum lahan dua vekto r Z1 = Z1∠θ1 dan Z2 = Z2∠θ2.
Vekto r resultan adalah penjum lahan m asing- m asing ko m po nen dari kedua vekto r, sehingga dengan m enggunakan ko o rdinat kartesian dipero leh:
Gam bar 2- 3: Penjumlahan dua vekto r
Sedangkan untuk pengu rangan, dengan cara yan g sam a dipero leh:
(
) (
)
besaran ko m plek dalam bentuk rektangular dapat dim anipulasi secara aljabar.2 . 4 .2 Pem bagian dan Perkalian
Menggunakan bentuk rektangular dan berdasarkan hukum - hu kum aljabar, perkalian dua buah vekto r dapat dilaksanakan sebagai berikut:
2 Param eter im pedansi dari sebuah rangkaian elektrik adalah sebuah bilangan ko m plek yang m em iliki ko m po nen real dan im aginer yang m asing- m asing m enyatakan besaran resistansi dan reaktansi. Kerapkali kita dibingun gkan o leh vekto r dan bilangan ko m plek. Sebuah vekto r, seperti yang didefinisikan pada bagian terdahulu m ungkin saja m erupakan bilangan ko m plek. Dalam ko nteks ini, vekto r m erupakan penyederhanaan dari suatu besaran fisis yang m em iliki m agnitud ko nstan dan arah yang ko n stan. Bilangan ko m plek, bila m erupakan sebuah besaran fisis, rangsangan dan respo n dari sebuah o perasi yang dikenal sebagai o perato r ko m plek. Dalam ko nteks ini, terlihat jelas bedanya dengan vekto r. Karena bilangan ko m plek dalam setiap kalkulasi diasum sikan m engikuti aturan pasif, m eto da untuk merepresentasikannya ditentukan o leh bagaim ana bentuk variabel tersebut.
2 . 4 .4 Operato r- Operato r
Operato r- o perato r dibedakan o leh satu fitur lebih. Operato r adalah akar dari satuan.
Dim ana m adalah bilangan integer. Darim ana:
n harga nyata. Berikut ini diberikan beberapa fungsi yang berguna dari o perato r a.
3
Gam bar 2- 4: Sim bol- sim bo l um um elem en rangkaian
Dalam Gam bar 2- 4 diperlihatkan beberapa sim bo l elem en rangkaian. Dalam teo ri rangkaian ac tunak, kem am puan ran gkaian unt uk m enerim a aliran arus yang berasal dari sum ber tegangan yang diberikan disebut sebagai im pendansi rangkaian. Karena tegangan dan arus adalah dwiguna m aka param eter rangkaianpun dwiguna, yang disebut dengan adm itansi. Tegangan dan arus m erupakan fungsi sinuso idal terhapap waktu dan m em iliki frekuensi tunggal dan ko nstan. Param eter rangkaian ( baik im pedansi m aupun adm itansi) adalah sebuah sistem linear, bilateral ( bebas arah arus) dan ko nstan dalam harga untuk frekuensi yang ko nstan.
2 . 5.1 Variabel Rangkaian
Tegangan dan arus m erupakan fun gsi sino so idal terhadap waktu, bervariasi pada frekuensi tunggal dan ko nstan, keduanya berhubungan dengan vekto r berputar dan dapat digam barkan sebagai sebuah vekto r bidang ( vekto r yang didefinisikan dengan dua sum bu ko o rdinat) pada sebuah vekto r diagram . Sebagai co nto h, harga sesaat dari e, sebuah tegangan yang bervariasi terhadap waktu adalah:
) t ( sin E
e= m ω +δ 2- 12
Dim ana:
m
E adalah am plitudo m aksim um dari gelo m bang
f
2π
ω = adalah kecepatan angular f = m erupakan frekuensi dan
δ = adalah argum en untuk m enyatakan am plitudo tegangan pada waktu t = 0
Pada t = 0 , harga aktual dari tegangan adalah Em sin δ. Sehingga bila Emm erupakan m o dulus dari suatu vekto r dengan argum en δ , m aka Em sin δ adalah ko m po nen im aginer dari vekto r Em∠δ . Dalam Gam bar 2- 5 diperlihatkan ilustrasi besaran ini
Gam bar 2- 5: Representasi sebuah fungsi sinusoidal
Ko nvensi yang digunakan dalam m enggam barkan kedua vekto r diagram adalah dengan m em ilih salah satu vekto r sebagai acuan dan m erelasikan vekto r lainnya dengan vekto r acuan ini berdasarkan sudut lag dan lead. Besaran Z yang disebutkan sebagai im pedansi rangkaian adalah sebuah o perato r ko m plek dan dibedakan dari sebuah vekto r karena besaran ini tidak m em iliki arah. Ko nvensi laian yang digunakan dalam m enjelaskan besaran- besaran sinuso idal ini, antara lain besaran efekt if atau ro o t m ean square ( rm s) , yang kerapkali ditulis dengan sim bo l ( tanpa akhiran) sebagai berikut:
2 searah yang m engalir dalam rangkaian tersebut.
2 . 5.2 Tegangan Rise, Tegangan Jatuh, A rah Aliran A rus dan N o tasi
adalah representasi dari tegangan rise. Dalam bentuk tunak, persam aan diatas dapat dituliskan m enjadi:
∑ ∑
E = IZ 2- 17Persam aan diatas dikenal dengan persam aan kesam aan tegangan. Untuk kebutuhan analisis fo rm al atau perhitungan, dibutuhkan no tasi yang m enunjukkan arah aliran arus po sitif dan m enyatakan arah po sitif dari tegangan jatuh dan tegangan rise. Untuk kebutuhan ini, dikenal dua m eto da, yaitu: 1. Meto da dua akhiran, yang digunakan untuk analisis sim bo lik dan 2. Meto da satu akhiran atau m eto da diagram atik untuk kebutuhkan perhitungan num eris.
Gam bar 2- 6: Pemo delan Rangkaian Elektrik
Dalam m eto da 2 akhiran, arah arus po sitif diasum sikan bergerak dari sim pul a m enuju sim pul b dan arus din yatakan dengan Iab. Dalam m eto da digram atik arah aliran arus
diperlihatkan o leh arah anak panah. Tegan gan rise adalah po sitif bila arahnya searah dengan aliran arus. Hal ini dapat dilihat dari Gam bar 2- 6, terlihat bahwa E1 dan
an
E dalah tegangan rise po sitif. Dalam diagram , arah ini diperlihatkan dengan arah anak panah, sedangkan untuk m eto da dua akhiran, Ean dan Ebn m enunjukkan bahwa
tegangan rise dalam arah na dan nb. Tegangan jatuh juga dalam arah po sitif bilam ana searah dengan arah aliran arus. Dari Gam bar 2- 6a dapat dilihat bahwa
(
Z1 +Z2 +Z3)
I adalah to tal tegangan jatuh dalam lo o p berdasarkan arah aliran arusdan harus sam a denganE1−E2. Dalam Gam bar 2- 6b, tegangan jatuh antara sim pul a
rendah dari sim pul a dan berharga po sitif bila arus m engalir dari a ke b. Sebaliknya dengan Vba adalah tegangan dengan harga yang berlawanan., secara simbo lik:
bn
Dim ana n adalah titik acuan bersam a.
2 . 5.3 Daya
Perkalian antara beda po tensial yang m em bentang dan arus yang m elalui cabang sebuah rangkaian terukur sebagai perubahan energi persatuan waktu antara kedua titik pada cabang rangkaian tersebut. Jika beda po tensial ini adalah tegangan jatuh po sitif, cabang tersebut m erupakan elem en pasif dan akan m enyerap energi yang ada. Perubahan energi persatuan waktu ini dikenal dengan sebutan daya, dan berdasarkan ko nvensi, daya berharga po sitif bila energi diserap dan negatif bila energi disuplai. Untuk m enentukan apakah energi diserap atau disuplai, diperlukan perhitungan daya rata- rata dari satu siklus penuh. Jika e=Em sin (ω +t δ) dan i=Imsin (ωt+δ −φ), m aka
Besaran S dikenal sebagai daya sem u dan term ino lo gi ini dipergunakan untuk m enjelaskan rating dari sebuah rangkaian.
Gam bar 2- 7 Sistem Tiga Fasa
2 . 5.4 Sistem Satu Fasa dan Po lifasa
Suatu sistem dikatakan satu fasa atau po lifasa tergantung kepada sum ber daya yang m enjadi pem aso k sistem tersebut apakah satu fasa atau po lifasa. Suatu sum ber dikatakan satu atau po lifasa tergantung apakah sum ber tersebut m em iliki tegangan pengendali satu atau po lifasa. Sebagai co nto h, suatu sum ber tiga fasa adalah sebuah sum ber yang m em iliki tiga tegangan pengendali bo lak balik dengan urutan fasa A, B, dan C. Setiap tegangan pengendali fasa berhubungan dengan cabang- cabang terkait sepeti diperlihatkan dalam Gambar 2- 7a.
Jika sistem po lifasa m em iliki tegangan seim bang yang ketiganya m em iliki m agnitud yang sam a dan m encapai harga m aksim u n pada interval waktu sam a serta m em iliki im pedansi cabang yan g idektik, sistem seperti ini disebut dengan sistem seim bang. Sistem dikatakan tidak seim bang bilam ana ko ndisi tersebut tidak terpenuhi.. Bilam ana sistem fasa banyak seim bang, perhitungan m enjadi lebih sederhana karena hanya m em butuhkan perhitungan pada salah satu fasanya saja, penyelesaian bagi fasa lainnya dilakukan secara sim etri. Sistem daya pada um um nya bero perasi sebagai suatu sistem tiga fasa seim bang. Karena alasan tersebut tegangan pada m asing- m asing fasa m em iliki m agnitud yang sam a dan dapat direpresentasikan sebagai tiga buah vekto r yang terpisah
0
Karena ketiga tegangan sim etris, m aka ketiganya dapat diekspresikan dengan salah satu
lama
Gam bar 2- 8: Pem ilihan Tegangan Dasar, kVdasar
Dari Gam bar 2- 8 dapat dilihat bahwa tegangan dasar dari ketiga rangkaian dipengaruhi o leh ratio transfo rm ato r. Oleh karena itu dalam m engacu im pedansi o hm ik dari satu sisi ke sisi lain transfo rm ato r dilakukan dengan m en galikan harga o hm ik im pedansi dengan kuadrat ratio tegangan antara kedua belitan transfo rm ato r tersebut. Meto da pu m erupakan m eto da yang sangat co co k digunakan karena m em iliki berbagai kelebihan. Dua alasan utam a kenapa sistem ini dipilih adalah:
i. Im pedansi akan sam a dilihat dari sisi m anapun bila ratio tegangan dasar dari kedua sisi transfo rm ato r sam a dengan ratio belitan transfo rm ato r.
ii. Kebingungan akibat harus dilakukan perkalian dengan 10 0 dalam perhitungan m enggu nakan persen dapat ditiadakana.
Sebagai co nto h, dalam Gam bar 2- 9, Generato r G1 dan G2 m em punyai reaktansi
Gam bar 2- 9: Co nto h Sistem Tenaga Elektrik Sederhana
Dengan m em ilih dasar MVA sebesar 10 0 MVA dan tegangan dasar 132 kV, tentukan persen im pedansi dari besaran dasar yang baru.
a. Reaktansi Generato r pada harga dasar yang baru:
( )
( )
132 47,1%145 x 66,6
100 x
26 2
2
=
b. Reaktansi Transfo rm ato r pada harga dasar yang baru:
( )
( )
132 20,1%145 x 75 100 x
12,5 2
2
=
BA B 3
PERHITUN GA N GA N GGUA N
3. 1 PEN DA HULUA N
Sistem tenaga pada um um nya diperlakukan sebagai suatu jaringan tiga fasa seim bang. Bila terjadi gangguan, keseim bangan sistem akan terganggu, sehin gga m enyebabkan tim bulnya tegangan dan arus ketidakseim bangan dalam jarin gan tersebut. Hal ini tidak terjadi pada gangguan tiga fasa, karena gan ggu an ini m elibatkan ketiga fasa jaringan yang sam a pada lo kasi yan g sam a, hal ini disebut sebagai gangguan seim bang. Dengan m enggu nakan m eto da ko m po nen sim etris dan m enerapkan teo ri dan ko nsep pergantian sistem sebelum dan setelah gangguan, sehingga dim un gkin kan untu k m enganalisis berbagai ko ndisi sistem pada saat terjadi gangguan.
Dari segi pem akaian peralatan proteksi sangat penting untuk m engetahui distribusi arus gangguan yang m elalui sistem dan perbedaan tegangan yan g terjadi pada seluruh bagian sistem akibat gangguan. Lebih jauh, batasan harga dari arus pada setiap titik dim ana terdapat rele pro teksi harus diketahui. Jika gangguan tersebut harus diiso lir. Info rm asi yang um um dibutuhkan adalah:
i. Arus gangguan m aksim um pada titik dim ana rele terpasang. ii. Arus gangguan m inim um pada titik dim ana rele terpasang. iii. Arus gangguan m aksim um yang akan m elalui rele terpasang.
Untuk m endapatkan info rm asi besaran- besaran diatas, batasan stabilitas generato r dan ko ndisi o perasi yan g m un gkin term asu k m eto da pentanahan sistem harus diketahui dan gangguan selalu diasum sikan den gan im pedan si gangguan n o l gu na m en dapatkan arus m aksim um pada ko ndisi sistem tersebut.
3. 2 KOMPON EN SIMETRIS - A N A LISIS JA RIN GA N TIGA FA SA
