i
ii
PROTEKSI SISTEM TENAGA LISTRIK 2
Oleh:
Mohammad Noor Hidayat
Penerbit:
Polinema Press
iii
Proteksi Sistem Tenaga Listrik 2
Hak Cipta © Mohammad Noor Hidayat Hak Terbit pada POLINEMA PRESS
Penerbit POLINEMA PRESS, Politeknik Negeri Malang Jl. Soekarno-Hatta no.09 PO BOX 04 Malang 65141 Telp. (0341) 404424, 404425
Fax. (0341) 404420
UPT. Percetakan dan Penerbitan Gedung AU ground floor
polinemapress@gmail.com www.polinemapress.org press.polinema.ac.id
Anggota APPTI (Asosiasi Penerbit Perguruan Tinggi Indonesia) no.
207/KTA/2016
Anggota IKAPI (Ikatan Penerbit Indonesia) no. 177/JTI/2017 Cetakan Pertama, November 2019
ISBN : 978-623-7408-51-2
x;112 hlm.; 21 x 29.7 cm
Setting & Layout : S. Hariyanto Cover Design : Avin Rizaldi
Penyunting : Rizki Putri Ramadhani
Hak cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak karya tulis ini dalam bentuk dan dengan cara apapun, termasuk fotokopi, tanpa izin tertulis dari penerbit. Pengutipan harap menyebutkan sumber.
iv
Sanksi Pelanggaran Pasal 113 Undang-Undang Nomor 28 Tahun 2014
Tentang Hak Cipta
1) Setiap Orang yang dengan tanpa hak melakukan pelanggaran hak ekonomi sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf i untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 1 (satu) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp100.000.000 (seratus juta rupiah).
2) Setiap Orang yang dengan tanpa hak dan/atau tanpa izin Pencipta atau pemegang Hak Cipta melakukan pelanggaran hak ekonomi Pencipta sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf c, huruf d, huruf f, dan/atau huruf h untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 3 (tiga) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp500.000.000,00 (lima ratus juta rupiah).
3) Setiap Orang yang dengan tanpa hak dan/atau tanpa izin Pencipta atau pemegang Hak Cipta melakukan pelanggaran hak ekonomi Pencipta sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf a, huruf b, huruf e, dan/atau huruf g untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 4 (empat) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp1.000.000.000,00 (satu miliar rupiah).
4) Setiap Orang yang memenuhi unsur sebagaimana dimaksud pada ayat (3) yang dilakukan dalam bentuk pembajakan, dipidana dengan pidana penjara paling lama 10 (sepuluh) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp4.000.000.000,00 (empat miliar rupiah).
v
PRAKATA
Alhamdulillahi robbil ‘alamin. Segala puji bagi Allah Tuhan semesta alam atas limpahan rahmat dan karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan buku Proteksi Sistem Tenaga Listrik. Buku ini merupakan salah satu buku ajar bagi mahasiswa Diploma III Program Studi Teknik Listrik dan Diploma IV Program Studi Sistem Kelistrikan Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Malang. Penulisan buku ini bertujuan untuk memberikan pengetahuan dan pemahaman kepada mahasiswa berkaitan dengan teori, konsep, perencanaan serta analisis penerapan sistem proteksi pada suatu sistem tenaga listrik.
Buku ini terdiri atas 4 bab. Latar belakang, tujuan dan sistematika penulisan buku terdapat pada bab 1.
Selanjutnya dalam bab 2, dijelaskan tentang jenis proteksi internal dan eksternal dari suatu transformator. Bab ini juga dilengkapi dengan contoh aplikasi proteksi transformator, meliputi jenis, tipe dan cara kerja rele proteksinya.
Bab 3 membahas proteksi sistem penyaluran, meliputi pembahasan tentang beberapa jenis rele yang dipakai, di antaranya adalah rele jarak, rele arah, rele diferensial serta rele gangguan tanah.
Buku ini ditutup dengan penjelasan tentang sistem proteksi jaringan distribusi pada bab 4 yang berkaitan dengan pengaman arus lebih, pengaman tegangan sentuh, pengaman tegangan lebih transient serta pengaman tegangan lebih. Bab ini juga menjelaskan beberapa penyebab kegagalan sistem proteksi pada suatu sistem tenaga listrik.
Penulis menyadari bahwa penulisan buku ini masih belum sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diperlukan guna melengkapi informasi yang telah disampaikan dalam buku ini.
Ucapan terima kasih yang tulus penulis sampaikan kepada semua pihak yang telah membantu terselesaikannya penulisan buku ini, terutama kepada jajaran pimpinan Politeknik Negeri Malang yang telah memberikan kesempatan untuk mempublikasikan buku ini, rekan-rekan staf pengajar atas sharing ilmu dan pengalamannya, serta tak lupa ucapan terima kasih kepada orang tua, istri dan anak- anak yang selalu setia memberikan support dalam setiap pekerjaan.
Malang, Mei 2019
Mohammad Noor Hidayat
vi
DAFTAR ISI
PRAKATA ... v
DAFTAR ISI ... vi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Tujuan Penulisan Buku ... 1
1.3. Sistematika Penulisan Buku ... 2
BAB II PROTEKSI TRANSFORMATOR... 3
2.1. Tujuan pemasangan rele proteksi Trafo Tenaga. ... 3
2.2. Gangguan pada Trafo Tenaga ... 3
2.3. Sistem Pentanahan Titik Netral Trafo Tenaga. ... 4
2.3.1. Tujuan Pentanahan Titik Netral Trafo Tenaga. ... 4
2.3.2. Metoda Pentanahan Titik Netral Trafo Tenaga. ... 4
2.4. Jenis Proteksi Internal Trafo Tenaga ... 5
2.4.1. Rele Arus Lebih ( Over Current Relay ) ... 6
2.4.2. Rele Differensial ... 7
2.4.3. Rele Gangguan Tanah Terbatas ( Restricted Earth Fault Relay ) ... 7
2.4.4. Rele Arus Lebih Berarah ... 8
2.4.5. Rele Gangguan Tanah ... 9
2.4.6. Rele Tangki Tanah... 10
2.4.7. Rele Suhu ... 11
2.4.8. Rele Beban Lebih ... 11
2.4.9. Rele Bucholtz... 11
2.4.10.Rele Jansen ... 12
2.4.11.Rele Tekanan Lebih ( Sudden Pressure Relay) ... 13
2.4.12.Peralatan Tambahan untuk Pengaman Transformator – Pemadam kebakaran (transformator - transformator besar ) ... 14
2.5. Proteksi Eksternal transformator ... 16
2.5.1. Relai Diferensial ... 16
2.5.2. Restricted Earth Fault (REF) ... 16 2.5.3. Rele arus lebih (Over current Relay) dan Rele hubung tanah
vii
(Ground Fault Relay) ... 18
2.5.4. Rele thermis (Thermal Relay) ... 19
a. Thermometer pengukur langsung. ... 19
b. Thermometer pengukur tidak langsung ... 19
2.6. Parameter/pengukuran Transformator ... 20
2.7. Aplikasi Proteksi Transformator... 26
2.7.1. Gambaran Umum Proteksi Trafo ... 26
2.7.2. Macam- macam Gangguan Pada Trafo ... 26
2.7.3. Wiring diagram sistem proteksi Transformer 750kVA ke atas, MV Windings ... 27
2.7.4. Power Transformers, Gulungan Sekunder Ganda MV ... 29
2.7.5. Power Transformers, HV Windings ... 31
2.7.6. Power Transformers, HV Windings, Dual-Breaker Sumber ... 32
2.7.7. Auto-Transformer ... 34
2.7.8. Auto-Transformer, Dual-Breaker Terminals ... 36
2.7.9. Auto with Dual-Breaker on both sides and loaded tertiary ... 37
2.7.10.Generator Step Up Transformer ... 39
2.7.11.Thermal Overload Protection ... 41
2.7.12.Distribution Transformer with no load-side Circuit Breaker... 43
2.8. Latihan Soal ... 45
BAB III PROTEKSI SISTEM PENYALURAN ... 46
3.1. Gangguan Pada Sistem Penyaluran ... 46
3.2. Proteksi Penghantar ... 47
3.3. Sistem Proteksi SUTET ... 48
3.4. Rele Jarak ( Distance Relay) ... 49
3.4.1. Prinsip Kerja Relai Jarak ... 50
3.4.2. Pengukuran Impedansi Gangguan Oleh Relai Jarak ... 52
3.4.3. Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa ... 52
3.4.4. Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa... 52
3.4.5. Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah ... 53
3.5. Karakteristik Rele Jarak ... 54
3.5.1. Karakteristik impedansi ... 54
3.5.2. Karakteristik Mho ... 55
viii
3.5.3. Karakteristik Reaktance ... 56
3.5.4. Karakteristik Quadrilateral ... 57
3.6. Pola Proteksi ... 57
3.6.1. Pola Dasar (Basic Scheme) ... 57
3.6.2. Permissive Underreach Transfer Trip (PUTT) ... 58
3.6.3. Pola POTT (Permissive Overreach transfer Trip) ... 58
3.6.4. Pola Blocking (Blocking Scheme) ... 59
3.7. Penyetelan Daerah Jangkauan pada Rele Jarak ... 59
3.7.1. Penyetelan Zone-1 ... 60
3.7.2. Penyetelan Zone-2 ... 60
3.7.3. Penyetelan zone-3 ... 60
3.7.4. Peyetelan zone-3 reverse ... 61
3.7.5. Penyetelan Starting ... 61
3.7.6. Penyetelan Resistif reach ... 61
3.8. Directional Comparison Relay. ... 61
3.9. Current Differential Relay ... 62
3.10. Pilot Relay... 63
3.11. Phase Comparison Relay ... 63
3.12. Super Imposed Directional Relay ... 64
3.13. Relai tanah selektif (selection ground relay) ... 65
3.14. Relai tanah terarah (directional ground relay) ... 66
3.15. Rele Cadangan (Back Up Protection) ... 66
3.16. Operating Time dan Fault Clearing Time ... 67
3.17. Latihan Soal ... 69
BAB IV PROTEKSI JARINGAN DISTRIBUSI ... 70
4.1. Pengaman Arus lebih ... 70
4.1.1. Fuse Cut Out ... 70
4.1.2. Klasifikasi Fuse Cut Out ... 71
4.1.3. Standar PLN : SPLN 64 1985 ... 81
4.1.4. Cara Pemilihan Arus Pengenal ( Rating ) Fuse Link FCO untuk Proteksi Percabangan ... 85
4.1.5. Koordinasi Proteksi Antar Fuse Cut-0ut ... 87 4.1.6. Pemilihan Arus pengenal ( Rating ) fuse link FCO untuk
ix
Proteksi Trafo Distribusi... 91
4.2. Relai Arus Lebih ... 93
4.2.1. Relai Arus Lebih Seketika ... 93
4.2.2. Relai Arus Lebih Waktu Tertentu ... 94
4.2.3. Relai Arus Lebih dengan Tunda Waktu Terbalik ... 94
4.3. Penutup Balik Otomatis (P B O) ... 95
4.4. Pengaman Terhadap Tegangan Sentuh... 96
4.4.1. Akibat arus listrik dalam tubuh ... 96
4.4.2. Tegangan Sentuh yang Berbahaya ... 97
4.4.3. Cara Pengamanan Terhadap Tegangan Sentuh ... 98
4.4.4. Fungsi Pentanahan TR ... 99
4.5. Pengaman Terhadap Tegangan Lebih Transient ... 99
4.5.1. Sebab Timbulnya Tegangan Lebih Transient ... 99
4.5.2. Tegangan lebih atmosfir ( petir ) ... 100
4.5.3. Tegangan lebih hubung. ... 100
4.6. Pengamanan Terhadap Tegangan Lebih ... 101
4.7. Kegagalan Pengamanan dan Sebab-Sebabnya ... 104
4.8. Latihan Soal ... 107
DAFTAR PUSTAKA ... 108
BIOGRAFI PENULIS ... 110
RINGKASAN BUKU ... 111
x
