Session 10
Session 10
Protection and Control System
Protection and Control System
SISTEM PROTEKSI
SISTEM PROTEKSI
1. Pendahuluan
1. Pendahuluan
2. Komponen Proteksi Pusat Listrik
2. Komponen Proteksi Pusat Listrik
3. Komponen Pusat Listrik yang
3. Komponen Pusat Listrik yang
Memerlukan Proteksi
Memerlukan Proteksi
4. Karakteristik Sistem
SISTEM PROTEKSI
SISTEM PROTEKSI
1. Pendahuluan
1. Pendahuluan
2. Komponen Proteksi Pusat Listrik
2. Komponen Proteksi Pusat Listrik
3. Komponen Pusat Listrik yang
3. Komponen Pusat Listrik yang
Memerlukan Proteksi
Memerlukan Proteksi
4. Karakteristik Sistem
1. PENDAHULUAN
1. PENDAHULUAN
Pusat Listrik merupakan komponen vital dalam Pusat Listrik merupakan komponen vital dalam kehidupan yang modern ini, dimana energi listrik kehidupan yang modern ini, dimana energi listrik menyuplai berbagai kebutuhan yang diperlukan menyuplai berbagai kebutuhan yang diperlukan manusia.
manusia.
Diperlukan kehandalan dari sebuah pusat listrik Diperlukan kehandalan dari sebuah pusat listrik agar berbagai macam kegiatan dapat
agar berbagai macam kegiatan dapat terlaksana.
terlaksana.
Gangguan yang dapat mengganggu pusat listrik Gangguan yang dapat mengganggu pusat listrik antara lain : petir, short circuit, arus berlebih,
antara lain : petir, short circuit, arus berlebih, perilaku manusia, perilaku hewan, arus urutan perilaku manusia, perilaku hewan, arus urutan negatif, arus urutan positif, dsb.
1. PENDAHULUAN
1. PENDAHULUAN
Tujuan :
Tujuan : melepaskanmelepaskan atauatau memisahkanmemisahkan peralatanperalatan yang terganggu dari sistem keseluruhannya guna yang terganggu dari sistem keseluruhannya guna memperkecil kerusakan
memperkecil kerusakan yaang dapat terjadi danyaang dapat terjadi dan sebanyak mungkin
sebanyak mungkin mempertahankan kontinuitasmempertahankan kontinuitas
penyediaan
2. KOMPONEN PROTEKSI PUSAT LISTRIK
2. KOMPONEN PROTEKSI PUSAT LISTRIK
Komponen Utama : Komponen Utama : •
• RRelelaiai •
• PengamPengaman an lebur lebur (Fuse)(Fuse) •
• CirCircuicuit t brebreakeaker r •
• PembuPembumian mian (Groun(Grounding)ding) •
• PelinPelindung dung kompokomponennen •
• PenangPenangkal kal petipetir (Lir (Lightnightning Ang Arresterrester)r)
Komponen Pendukung : Komponen Pendukung : •
• PenPendindinginginanan •
Relai
• Relai adalah saklar otomatis yang dikontrol oleh sinyal listrik untuk menggerakkan posisi on atau off.
• Relai terdiri 2 macam berdasarkan input listrik, yaitu relai a.c. dan d.c.
• Relai dibedakan menjadi 7 macam berdasarkan konstruksi, yaitu : relai tenaga udara, relai tenaga minyak banyak, relai tenaga minyak sedikit, telai tenaga gas SF6, relai tenaga vakum, relai tenaga medan magnet, dan relai tenaga udara tekan.
Circuit Breaker
• Pada saat saklar tegangan (tinggi) membuka biasanya akan terjadi busur listrik
• Busur listrik menyebabkan saklar teroksidasi sehingga kinerjanya dapat menurun
• Dalam rangkaian dengan
tegangan di atas 1.5 kV Saklar dibedakan menjadi
– PMT (pemutus tenaga)/CB (circuit breaker)
– PMB (pemutus beban)/LBS (load break switch)
Circuit Breaker
– CB udara
– CB minyak banyak (bulk oil CB)
– CB minyak sedikit (low oil content CB) – CB gas SF6
– CB vakum
– CB medan magnet (magnetic CB) – CB udara tekan (air blast CB)
Air blast
Vacum
Pengaman Lebur
• Komponen ini memanfaatkan kawat
yang memiliki kemampuan untuk
menghantarkan arus sesuai
kapasitasnya.
• Jika arus yang dihantarkan melebihi
kemampuannya, maka kawat tersebut
akan putus.
• Komponen yang mempengaruhi hal
tersebut adalah : material bahan dan
tebal tipisnya kawat.
Pengaman Lebur
1,7 1090 Tembaga 2,8 665 Alumunium 6,0 419 Seng 11,2 240 Timah 1,6 980 Perak Resistansi Spesifik (mikroOhm/cm) Titik Lebur (0C) logamPenangkal Petir
• Hal ini sangat penting bagi sistem
pembangkit, baik pada pusat pembangkit,
transmisi, dan distribusi listrik untuk masalah petir.
• Petir merupakan kilatan listrik yang high voltage, jika tidak dicegah dapat merusak komponen listrik.
Penangkal Petir
• Penangkal Petir (lighting arrester)
– Komponen-komponen pembangkit listrik yang terletak di luar, rentan akan sambaran petir
– Penangkal petir harus diletak sedekat mungkin dengan unit yang akan dilindungi
– Penangkal petir akan bekerja pada tegangan tertentu di atas tegangan operasi unit yang dilindungi
– Tingkat isolasi penangkal petir harus berada dibawah tingkat isolasi unit yang dilindungi
Pembumian
• Pembumian menggunakan media tanah, sehingga disebut juga pentanahan.
• Tanah yang digunakan proses pembumian
memiliki karakteristik nilai hambatan yang rendah sehingga sinyal listrik akan memilih hambatan
yang rendah.
• Pembumian dilakukan agar arus bocor pada
kerangka komponen pusat listrik menjadi minimal.
• Pembumian dilakukan untuk meminimalisasi efek sambaran petir.
Pembumian
Pembumian harus dihubungkan pada komponen pembangkitan listrik berikut :
• Komponen yang mempunyai dasar logam. • Bagian pembuangan muatan listrik dari
penangkal petir .
• Kawat petir yang ada pada bagian saluran transmisi dan tiang transmisi.
Pembumian
• Titik pembumian dapat dibedakan menjadi 3 jenis
Batang besi (single and double rod)
Pelat tembaga
Anyaman tembaga
Pembumian
• Pentanahan• Pembumian (earthing) = pentanahan (grounding), pembumian menekankan perlunya bagian instalasi tersebut memiliki potensial yang sama dengan bumi • Bagian yang umum ditanahkan
– Logam-logam yang menjadi rangka saluran listrik (berisolas i) • Badan generator, transformator, rangka kabel, dan rel
– Pembuangan muatan listrik
• Penangkal petir (lighting arrester)
– Titik-titik netral pada unit pembangkitan • Titik netral generator dan transformator
Pelindung Komponen
• Pelindung komponen diperlukan untuk menghindari terjadinya kerusakan akibat faktor eksternal, yaitu :
Mahluk hidup (tikus, kucing, dll)
Lingkungan (hujan, kelembaban, dll)
• Komponen yang memerlukan pelindung :
Kabel
Transformator
Pendinginan
• Tujuan proses pendinginan agar tidak terjadi
over-heating pada stator kumparan atau bantalan generator, yang dapat menyebabkan
terkelupasnya pelindung antar lilitan sehingga dapat terjadi short circuit.
• Proses pendinginan diperlukan untuk menaikkan nilai efisiensi dari komponen listrik, yaitu
generator dan transformator.
• Proses pendinginan dapat berupa sirkulasi fluida. • Proses pendinginan juga diperlukan di dalam
ruangan kontrol. Hal ini bertujuan menjaga suhu udara agar sistem kontrol dapat bekerja dengan baik.
Baterai Aki
• Baterai aki diperlukan sebagai sumber
listrik untuk berbagai komponen seperti
relai, motor circuit breaker, pompa cooling
oil emergency, penerangan emergency,
peralatan komunikasi dan peralatan
instumentasi.
• Diperlukan perawatan dan pengecekan
kondisi baterai ini untuk mengetahui
besarnya tegangan pada aki agar sesuai
dengan spesifikasi yang dibutuhkan.
Contoh kegagalan sistem
proteksi
• Contoh kegagalan sistem proteksi
– relai rusak
– Transformator arus sudah jenuh
– Gangguan pada pengawatan sekunder – Baterai lemah/rusak
3. KOMPONEN PUSAT LISTRIK YANG
MEMERLUKAN SISTEM PROTEKSI
• Generator
• Mesin Penggerak Generator • Transformator
• Motor
Generator
• Generator yang umum digunakan adalah generator sinkron 3 fasa • Tegangan generator maksimum saat ini adalah 23 kV
• Pasokan listrik dari generator sampai rel harus rapi dan bersih agar tidak menimbulkan gangguan
Generator
• Relai arus lebih • Relai diferensial
• Relai gangguan hubung tanah
• Relai rotor hubung tanah • Relai penguatan hilang • Relai tegangan lebih
• Relai arus urutan negatif • Relai suhu
• Relai flux berlebih
Untuk generator,Untukgenerator, umumnyaumumnya
trip
trip akanakan terjaditerjadi jika jikarelairelai menerima
menerimainputinput--inputinput berikutberikut
Suhu yangSuhuyangtinggitinggi; bearing, air; bearing, air
pendingin
pendingin,, minyakminyak pelumaspelumas,, generator
generator
Tegangan; over voltage/ Tegangan; over voltage/
under voltage under voltage
Mesin Penggerak Generator
• Relai suhu bantalan
• Relai suhu air pendingin
Transformator
• Trafo penaik tegangan generator
– Dalam hal proteksi, umumnya dianggap satu kesatuan dengan generator
• Trafo unit pembangkit
– Pembangkit (daya>10 MW) umumnya memasok untuk
pemakaian unit pembangkit itu sendiri; motor pendingin, pelumas dan lainnya
• Trafo pemakaian sendiri
– Memasok instalasi penerangan, baterai, mesin-mesin bengkel dan lainnya
• Relai arus lebih di sisi primer dan sekunder • Relai hubung tanah
• Relai diferensial
• Relai hubung tanah terbatas • Relai bucholz
• Relai suhu
• Relai tekanan mendadak • Relai tangki tanah
• Relai arus urutan negatif
Transformator
• Transformator
– Trafo dengan tegangan >60kV, titik netralnya ditanahkan secara langsung (menghemat biaya isolasi)
– Trafo dengan tegangan <60kV, titik netralnya ditanahkan melalui impedansi (menghasilkan arus gangguan hubungan tanah yang mampu menggerakan relai hubungan tanah)
– Trafo untuk daya 70kW-1MW, perlu diamati kualitas minyak dan isolasi bushing
– Minyak; sebagai pendingin dan isolasi, jika buruk trafo cepat panas, berkarat (timbul kandungan air), dan isolasi berkurang – Bushing; jika bushing nilai isolasinya berkurang hubungan
singkat antara fasa ke tangki yang dapat meyebabkan trafo meledak
Motor
• Motor listrik umumnya diproteksi terhadap pembebanan lebih, hubungan singkat dan tegangan rendah
– Relai arus lebih dan sekering lebur – Relai stall
– Relai tegangan rendah/hilang – Relai arus urutan negatif
Rel
• Busbar merupakan komponen penting dalam unit distribusi
• Susunan rel
– Rel Tunggal
– Rel ganda dengan 1 CB – Rel ganda dengan 2 CB – Rel dengan 1 1/
2 CB
• Perlindungan pada rel
– Pemasangan penangkal petir – Pentanahan
– Pemagaran di sekitar rel – Relai proteksi busbar (relai
4. KARAKTERISTIK SISTEM PROTEKSI
Karakteristik sistem proteksi meliputi :
1. Selektivitas
2. Sensitivitas
3. Reliabilitas
4. Daya tanggap
5. Kompatibilitas
SISTEM KONTROL
1.
1. Pendahuluan
Pendahuluan
2.
2. Klasifikasi
Klasifikasi Sistem
SistemKontrol
Kontrol
3. Parameter
3. Parameter Kontrol
Kontrol
4.
1. PENDAHULUAN
• Sistem kontrol adalah sistem yang mencakup penyajian data dan informasi yang terdapat dalam pusat listrik, sehingga dari data
tersebut dapat diproses dan dilakukan pengontrolan untuk mendapatkan dan menyediakan energi listrik.
• Suatu sistem kontrol harus mampu
menjalankan suatu urutan (sequencing) kerja dengan baik dan benar, tujuannya adalah
untuk menghindarkan manusia dan alat dari operasi yang berbahaya dan merugikan (i.e. start/stop).
Istilah Dalam Sistem Kontrol
– Data acquisition• Pengumpulan dan penyajian data
– Threshold values
• Pemberian peringatan atas batas maksimum suatu besaran
– Fault recording
• Merekam kejadian abnormal dan memberikan analisanya
– Predictive maintenance
• Mencatat besaran yang berkaitan dengan pemeliharaan (getaran, suhu bantalan) dan memberikan langkah
pemeliharaan
– Program interupsi
• Selektif memilih data yang urgent untuk ditampilkan
– Program automatic control
• Mengatur otomatisasi besaran, tekanan udara misalnya
1. PENDAHULUAN
1. PENDAHULUAN
Prinsip Sistem Kontrol
Umpanbalik
Kontrol +/-SP PV MV error MV = Measure Variable SP = Set Point PV = Process Variable Error = SP-PV2. KLASIFIKASI SISTEM KONTROL
Berdasarkan otomatisasi :
• Sistem Kontrol Otomatis
• Sistem Kontrol Manual
Berdasarkan area yang
dikontrol :
• Sistem Kontrol Lokal
2. KLASIFIKASI SISTEM KONTROL
Berdasarkan proses kontrol :
• Proporsional
• Proporsional Integrator (PI) • Proporsional Diferensial (PD)
• Proporsional Integrator Diferensial (PID)
Berdasarkan teknologi
• PLC • DCS
PLC
• PLC = Programmable Logic Controller
• Berbasis kontrol sinyal digital dengan logika 1 dan 0 • Belum tersedia aplikasi alarm dan signal conditioning • Kurang fleksibel.
DCS & SCADA
• DCS = Distributed Control System
• SCADA = Supervisory Control and Data Acquisition
• Menggunakan proses PID
• Aplikasi : alarm, diagnostics, fail safe
• Lebih fleksibel penggunaanya, dan friendly. • Mempunyai database
3. PARAMETER KONTROL
• Generator
Tegangan, arus, daya aktif, daya reaktif,
frekuensi, faktor daya, suhu kumparan stator, dan suhu bantalan.
• Transformator
Tegangan, arus, daya aktif, daya reaktif, suhu minyak, dan kadar air dalam minyak.
• Mesin Penggerak Generator Tekanan, suhu, vibrasi, dll
3. PARAMETER KONTROL
• Sistem Air
ph, konduktifitas, sulfur, silica, TDS.
• Boiler
Tekanan, temperatur, flow.
• Turbin
Kontrol Frekuensi
• Pengaturan kopel mekanis dilakukan dengan cara
– Mengatur pemberian uap penggerak turbin (PLTU) – Mengatur pemberian air penggerak turbin (PLTA)
– Mengatur pemberian bahan bakar dalam ruang bakar turbin (PLTG)
– Mengatur pemberian bahan bakar oleh pompa injeksi bahan bakar ke silinder mesin diesel (PLTD)
4. KOMPONEN SISTEM KONTROL
• Aktuator • Interface • Transducer • Mikrokontroler • KomputerAktuator
Aktuator merupakan komponen penggerak dari sistem kontrol, antara lain :
• Sistem Hidrolik = Medium cairan
• Sistem Pneumatik = Medium udara bertekanan • Sistem Motor = Listrik
Interface
Interfacing merupakan sistem komunikasi
yang menghubungkan 2 hardware.
Jenis interfacing antara lain :
• Wiring : PPi 8255, RS 232, RS 485,
TCP/IP
• Wireless : Bluetooth, WiFi, ZigBee, sinyal
satelit, GPRS, GSM
Transducer
• Transducer merupakan sensor yang
mengubah suatu besaran fisik yang ingin
diukur menjadi besaran listrik.
• Didalam sebuah transducer terdapat
sensor konvensional dan sebuah
Mikrokontroler
• Mikrokontroler merupakan perangkat yang digunakan untuk mensampling data analog menjadi data digital kemudian diolah dan dikirim melalui interface menuju komputer pada pusat kendali.
• Bagian mikroprosesor/mikrokontroler
ADC, DAC, SRAM, memory flash, I/O, CPU, EEPROM