dasar-sistem-proteksi.docx

Dasar-Dasa

Dasar-Dasar Sistem r Sistem ProteksiProteksi 15:59 HaGe

15:59 HaGe 9Komentar 9Komentar 

Keandalan dan kemampuan suatu

Keandalan dan kemampuan suatusistem tenaga listrik sistem tenaga listrik  dalam melayani konsumen sangat dalam melayani konsumen sangat tergantung pada

tergantung padasistem proteksisistem proteksi yang digunakan. Oleh sebab itu dalam perencangan suatu yang digunakan. Oleh sebab itu dalam perencangan suatu

sistem tenaga listrik 

sistem tenaga listrik , perlu dipertimbangkan kondisi-kondisi gangguan yang mungkin teradi, perlu dipertimbangkan kondisi-kondisi gangguan yang mungkin teradi  pada sistem, melalui analisa gangguan.

 pada sistem, melalui analisa gangguan. !ari hasil

!ari hasil analisa gangguananalisa gangguan, dapat ditentukan, dapat ditentukansistem proteksisistem proteksi yang akan digunakan, seperti: yang akan digunakan, seperti: spesi"ikasi

spesi"ikasi switchgearswitchgear, rating, ratingcircuit breakercircuit breaker #$%& serta penetapan besaran-besaran yang #$%& serta penetapan besaran-besaran yang menentukan bekeranya suatu

menentukan bekeranya suaturelayrelay #setting relay& untuk keperluan proteksi. #setting relay& untuk keperluan proteksi. 'rtikel ini akan membahas tentang karakter serta gangg

'rtikel ini akan membahas tentang karakter serta gangg uan-gangguan dan sistem proteksi yanguan-gangguan dan sistem proteksi yang digunakan pada

digunakan padasistem tenaga listrik sistem tenaga listrik  yang meliputi: yang meliputi:generatorgenerator,,transformertransformer, aringan dan, aringan dan

busbar busbar..

Definisi Sistem Proteksi Definisi Sistem Proteksi

proteksi sistem tenaga listrik 

proteksi sistem tenaga listrik  adalah sistem proteksi yang dipasang pada peralatan-peralatan adalah sistem proteksi yang dipasang pada peralatan-peralatan listrik suatu sistem tenaga listrik, misalnya generator, trans"ormator, aringan dan lain-lain, listrik suatu sistem tenaga listrik, misalnya generator, trans"ormator, aringan dan lain-lain, terhadap kondisi abnormal operasi sistem itu sendiri.

terhadap kondisi abnormal operasi sistem itu sendiri. Kondisi abnormal itu dapat berupa antara lain:

Kondisi abnormal itu dapat berupa antara lain:hubung singkathubung singkat,,tegangan lebihtegangan lebih,,beban lebihbeban lebih,,

frekuensi sistem rendah

frekuensi sistem rendah,,asinkronasinkron dan lain-lain. #untuk elasnya lihat artikel: dan lain-lain. #untuk elasnya lihat artikel: (( Keandalan dan Keandalan dan

Kuali

Kualitas tas ListListrikrik((&&

!engan kata lain sistem proteksi itu berman"aat untuk: !engan kata lain sistem proteksi itu berman"aat untuk:

1. menghindari ataupun untuk mengurangi kerusakan peralatan-peralatan akibat gangguan 1. menghindari ataupun untuk mengurangi kerusakan peralatan-peralatan akibat gangguan #kondisi abnormal operasi sistem&. )emakin cepat reaksi perangkat proteksi yang

#kondisi abnormal operasi sistem&. )emakin cepat reaksi perangkat proteksi yang digunakandigunakan maka akan semakin sedikit pengaruh gangguan kepada kemungkinan kerusakan alat.

maka akan semakin sedikit pengaruh gangguan kepada kemungkinan kerusakan alat. *. cepat melokalisir luas daerah yang mengalami gangguan, menadi sekecil mungkin. *. cepat melokalisir luas daerah yang mengalami gangguan, menadi sekecil mungkin.

+. dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen dan uga +. dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen dan uga mutu listrik yang baik.

mutu listrik yang baik.

. mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh

. mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan olehlistrik listrik .. engetahuan mengenai arus-arus yang timbul dari berbagai

engetahuan mengenai arus-arus yang timbul dari berbagaitipe gangguantipe gangguan pada suatu lokasi pada suatu lokasi merupakan hal yang sangat esensial bagi pengoperasian

merupakan hal yang sangat esensial bagi pengoperasiansistem proteksisistem proteksi secara e"ekti". ika secara e"ekti". ika teradi gangguan pada sistem, para operator yang merasakan adanya gangguan tersebut teradi gangguan pada sistem, para operator yang merasakan adanya gangguan tersebut

diharapkan segera dapat mengoperasikan circuit-circuit %reaker yang tepat untuk mengeluarkan diharapkan segera dapat mengoperasikan circuit-circuit %reaker yang tepat untuk mengeluarkan sistem yang terganggu atau memisahkan pembangkit dari aringan ya

sistem yang terganggu atau memisahkan pembangkit dari aringan ya ng terganggu. )angat sulitng terganggu. )angat sulit  bagi seorang operator untuk menga/asi gangguan-gangguan yang mungkin teradi dan

 bagi seorang operator untuk menga/asi gangguan-gangguan yang mungkin teradi dan

menentukan $% mana yang dioperasikan untuk mengisolir gangguan tersebut secara manual. menentukan $% mana yang dioperasikan untuk mengisolir gangguan tersebut secara manual. 0engingat arus gangguan yang cukup besar, maka perlu secepat mungkin dilakukan proteksi. 0engingat arus gangguan yang cukup besar, maka perlu secepat mungkin dilakukan proteksi.

Hal ini perlu suatu peralatan yang digunakan untuk mendeteksi keadaan-keadaan yang tidak Hal ini perlu suatu peralatan yang digunakan untuk mendeteksi keadaan-keadaan yang tidak normal tersebut dan selanutnya menginstruksikan circuit breaker yang tepat

normal tersebut dan selanutnya menginstruksikan circuit breaker yang tepat untuk bekerauntuk bekera memutuskan rangkaian atau sistem yang terganggu. !an peralatan tersebut kita kenal dengan memutuskan rangkaian atau sistem yang terganggu. !an peralatan tersebut kita kenal dengan

relay relay..

ingkasnya proteksi dan tripping otomatik circuit-circuit yang berhubungan,

ingkasnya proteksi dan tripping otomatik circuit-circuit yang berhubungan, mempunyai duamempunyai dua "ungsi pokok:

"ungsi pokok:

1. 0engisolir peralatan yang terganggu, agar bagian-bag

1. 0engisolir peralatan yang terganggu, agar bagian-bag ian yang lainnya tetap beroperasi sepertiian yang lainnya tetap beroperasi seperti  biasa.

 biasa.

*. 0embatasi kerusakan peralatan akibat panas lebih #o2er heating&, pengaruh gaya-gaya *. 0embatasi kerusakan peralatan akibat panas lebih #o2er heating&, pengaruh gaya-gaya mekanik dst.

mekanik dst.

"Koordinasi antara relay dan circuit breaker(

"Koordinasi antara relay dan circuit breaker(CB) dalam mengamati CB) dalam mengamati dan memutuskan gangdan memutuskan gangguanguan disebut sebagai sistem

disebut sebagai sistem proteksi" proteksi" ..

%anyak hal yang harus dipertimbangkan dalam mempertahankan arus kera maksimum yang %anyak hal yang harus dipertimbangkan dalam mempertahankan arus kera maksimum yang aman. ika arus kera bertambah melampaui batas aman yang ditentukan dan tidak ada proteksi aman. ika arus kera bertambah melampaui batas aman yang ditentukan dan tidak ada proteksi atau ika proteksi tidak memadai atau tidak e"ekti", maka keadaan tidak normal dan akan

atau ika proteksi tidak memadai atau tidak e"ekti", maka keadaan tidak normal dan akan

mengakibatkan kerusakan isolasi. ertambahan arus yang berkelebihan menyebabkan rugi-rugi mengakibatkan kerusakan isolasi. ertambahan arus yang berkelebihan menyebabkan rugi-rugi daya pada konduktor akan berkelebihan pula, sedangkan pengaruh pemanasan adalah sebanding daya pada konduktor akan berkelebihan pula, sedangkan pengaruh pemanasan adalah sebanding dengan k/adrat dari arus:

dengan k/adrat dari arus: H 3 1k/adrat..t oules H 3 1k/adrat..t oules !imana4

!imana4

H 3 panas yang dihasilkan #oule& H 3 panas yang dihasilkan #oule&  3 arus listrik #ampere&

 3 arus listrik #ampere&

 3 tahanan konduktor #ohm&  3 tahanan konduktor #ohm& t 3 /aktu atau lamanya

t 3 /aktu atau lamanya arus yang mengalir #detik&arus yang mengalir #detik&

roteksi harus sanggup menghentikan arus gangguan sebelum arus tersebut naik mencapai harga roteksi harus sanggup menghentikan arus gangguan sebelum arus tersebut naik mencapai harga yang berbahaya. roteksi dapat dilakukan dengan )ekering atau $ircuit %reaker.

yang berbahaya. roteksi dapat dilakukan dengan )ekering atau $ircuit %reaker.

roteksi uga harus sanggup menghilangkan gangguan tanpa merusak peralatan proteksi itu roteksi uga harus sanggup menghilangkan gangguan tanpa merusak peralatan proteksi itu sendiri. 6ntuk ini pemilihan peralatan proteksi harus sesuai dengan

sendiri. 6ntuk ini pemilihan peralatan proteksi harus sesuai dengan kapasitas arus hubungkapasitas arus hubung singkat 7breaking capacity8 atau epturing $apacity.

singkat 7breaking capacity8 atau epturing $apacity.

!isamping itu, sistem proteksi yang diperlukan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: !isamping itu, sistem proteksi yang diperlukan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: 1.

1.SekeringSekering atau atau circuit breakercircuit breaker harus sanggup dilalui arus nominal secara terus menerus tanpa harus sanggup dilalui arus nominal secara terus menerus tanpa  pemanasan yang berlebihan #o2erheating&.

 pemanasan yang berlebihan #o2erheating&. *.

*.OverloadOverload yang kecil pada selang /aktu yang pendek seharusnya tidak menyebabkan yang kecil pada selang /aktu yang pendek seharusnya tidak menyebabkan  peralatan bekera.

 peralatan bekera.

+. )istem roteksi harus bekera /alaupun pada o2erload yang kecil tetapi cukup lama, sehingga +. )istem roteksi harus bekera /alaupun pada o2erload yang kecil tetapi cukup lama, sehingga dapat menyebabkan o2erheating pada rangkaian

dapat menyebabkan o2erheating pada rangkaianpenghantarpenghantar..

. )istem roteksi harus membuka rangkaian sebelum kerusakan yang disebabkan oleh arus . )istem roteksi harus membuka rangkaian sebelum kerusakan yang disebabkan oleh arus gangguan yang dapat teradi.

5. roteksi harus dapat melakukan 7pemisahan8 #discriminati2e& hanya pada rangkaian yang terganggu yang dipisahkan dari rangkaian yang lain yang tetap beroperasi.

roteksi o2erload dikembangkan ika dalam semua hal rangkaian listrik diputuskan sebelum teradi o2erheating. adi disini o2erload action relati" lebih lama dan mempunyai "ungsi in2erse terhadap k/adrat dari arus.

roteksi gangguan hubung singkat dikembangkan ika action dari sekering atau circuit breaker cukup cepat untuk membuka rangkaian sebelum arus dapat mencapai harga yang dapat merusak akibat o2erheating, arcing atau ketegangan mekanik.

Persyaratan Kualitas Sistem Proteksi

'da beberapa persyaratan yang sangat perlu diperhatikan dalam suatu perencanaan sistem  proteksi yang e"ekti", yaitu:

a&. Selektivitas dan Diskriminasi

"ekti2itas suatu sistem proteksi dapat dilihat dari kesanggupan sistem dalam mengisolir bagian yang mengalami gangguan saa.

 b&.Stabilitas

)i"at yang tetap inoperati" apabila gangguan-gangguan teradi diluar ona yang melindungi #gangguan luar&.

c&. Kecepatan Operasi

)i"at ini lebih elas, semakin lama arus gangguan terus mengalir, semakin besar kemungkinan kerusakan pada peralatan. Hal yang paling penting adalah perlunya membuka bagian-bagian yang terganggu sebelum generator-generator yang dihubungkan sinkron kehilangan sinkronisasi dengan sistem. ;aktu pembebasan gangguan yang tipikal dalam sistem-sistem tegangan tinggi adalah 1< ms. !imana dimasa mendatang /aktu ini hendak dipersingkat menadi =< ms sehingga memerlukan relay dengan kecepatan yang sangat tinggi #2ery high speed relaying&. d&. Sensitivitas (kepekaan

>aitu besarnya arus gangguan agar alat bekera. Harga ini dapat dinyatakan dengan besarnya arus dalam aringan aktual #arus primer& atau sebagai prosentase dari arus seku nder #tra"o arus&.

e&. Pertimbangan ekonomis

!alam sistem distribusi aspek ekonomis hampir mengatasi aspek teknis, oleh karena umlah "eeder, tra"o dan sebagainya yang begitu banyak, asal saa persyaratan keamanan yang pokok dipenuhi. !alam suatu sistem transmisi ustru aspek teknis yang penting. roteksi relati" mahal, namun demikian pula sistem atau peralatan yang dilindungi dan aminan terhadap kelangsungan  peralatan sistem adalah 2ital.

%iasanya digunakan dua sistem proteksi yang terpisah, yaitu proteksi primer atau proteksi utama dan proteksi pendukung #back up&.

"&. !ealiabilitas (keandalan&

)i"at ini elas, penyebab utama dari 7outage8 rangkaian adalah tidak bekeranya proteksi sebagaimana mestinya #mal operation&.

g& Proteksi Pendukung

roteksi pendukung #back up& merupakan susunan yang sepenuhnya terpisah dan yang bekera untuk mengeluarkan bagian yang terganggu apabila proteksi utama tidak bekera #"ail&. )istem  pendukung ini sedapat mungkin indenpenden seperti halnya proteksi utama, memiliki tra"o-tra"o

dan rele-rele tersendiri. )eringkali hanya triping $% dan tra"o -tra"o tegangan yang dimiliki  bersama oleh keduanya. ?iap-tiap sistem proteksi utama melindungi suatu area atau ona sistem

daya tertentu. 'da kemungkinan suatu daerah kecil diantara o na -ona yang berdekatan misalnya antara tra"o-tra"o arus dan circuit breaker-circuit breaker tidak dilindungi. !alam keadaan seperti ini sistem back up #yang dinamakan, remote back up& akan memberikan  perlindungan karena berlapis dengan ona-ona utama.

ada sistem distribusi aplikasi back up digunakan tidak seluas d alam sistem tansmisi,cukup ika hanya mencakup titik-titik strategis saa. emote back up akan bereaksi lambat dan biasanya memutus lebih banyak dari yang diperlukan untuk mengeluarkan bagian yang terganggu. Komponen-Komponen )istem roteksi

)ecara umum, komponen-komponen sistem proteksi terdiri dari: 1."ircuit #reaker, $% #Sakelar Pemutus, 0?&

*.!elay

+.$rafo arus #"urrent $ransformer% "$& .$rafo tegangan #Potential $ransformer% P$& 5.Kabel kontrol

@."atu daya, )upplay #batere& angkuman

roteksi dan automatic tripping $ircuit %reaker #$%& dibutuhkan untuk:

1. 0engisolir peralatan yang terganggu agar bagian-bag ian yang lainnya tetap beroperasi seperti  biasa.

*. 0embatasi kerusakan peralatan akibat panas lebih #o2erheating&, pengaruh gaya mekanik dan sebagainya.

roteksi harus dapat menghilangkan dengan cepat arus yang dapat mengakibatkan panas yang berkelebihan akibat gangguan

H 3 k/adrat.At oules

eralatan proteksi selain sekering adalah peralatan yang dibentuk dalam suatu sistem koodinasi relay dan circuit breaker 

eralatan proteksi dipilih berdasarkan kapasitas arus hubung singkat B%reaking cap acityC atau Bepturing $apcityC.

)elain itu peralatan proteksi harus memenuhi persyaratan, sebagai berikut: 1. )elekti2itas dan !iskriminasi

*. )tabilitas

+. Kecepatan operasi . )ensiti2itas #kepekaan&. 5. ertimbangan eko nomis.

@. ealibilitas #keandalan&.

D. roteksi pendukung #back up protection& !elay &rus Lebih

1*:1 HaGe 1 comment

!elay arus lebih adalah relay yang bekera terhadap arus lebih, ia akan bekera bila arus yang mengalir melebihi nilai settingnya # set&.

Prinsip Ker'a

ada dasarnya relay arus lebih adalah suatu alat yang mendeteksi besaran arus yang melalui suatu aringan dengan bantuan tra"o arus. Harga atau besaran yang boleh mele/atinya disebut dengan setting.

0acam-macam karakteristik relay arus lebih : a. elay /aktu seketika #nstantaneous relay&

 b. elay arus lebih /aktu tertentu #!e"inite time relay& c. elay arus lebih /aktu terbalik #n2erse elay&

!elay aktu Seketika ()nstantaneous relay

elay yang bekera seketika #tanpa /aktu tunda& ketika arus yang mengalir melebihi nilai settingnya, relay akan bekera dalam /aktu beberapa mili detik #1< E *< ms&. !apat kita lihat  pada gambar diba/ah ini.

Gambar 1. Karakteristik elay ;aktu )eketika #nstantaneous elay&.

elay ini arang berdiri sendiri tetapi umumnya dikombinasikan dengan relay arus lebih dengan karakteristik yang lain.

!elay arus lebih waktu tertentu (definite time relay

elay ini akan memberikan perintah pada 0? pada saat teradi gangguan hubung singkat dan  besarnya arus gangguan melampaui settingnya #s&, dan angka /aktu kera relay mulai pick up

sampai kera relay diperpanang dengan /aktu tertentu tidak tergantung besarnya arus yang mengerakan relay, lihat gambar diba/ah ini.

Gambar *. Karakteristik elay 'rus Febih ;aktu ?ertentu #!e"inite ?ime elay&.

!elay arus lebih waktu terbalik 

elay ini akan bekera dengan /aktu tunda yang tergantung dari besarnya arus secara terbalik #in2erse time&, makin besar arus makin kecil /aktu tundan ya. Karakteristik ini bermacam-macam dan setiap pabrik dapat membuat karakteristik yang berbeda-beda, karakteristik /aktunya dibedakan dalam tiga kelompok :

 )tandar in2ers  ery in2erse

 Itreemely in2erse

Gambar +. Karakteistik elay 'rus Febih ;aktu ?erbalik #n2erse elay&.

Pengaman Pada !elay &rus Lebih

ada relay arus lebih memiliki * enis pengamanan yang berbeda antara lain:

engamanan  hubung singkat "asa. elay mendeteksi arus "asa. Oleh karena itu, disebut pula 7elay "asa8. Karena pada relay tersebut dialiri oleh arus "asa, maka settingnya #s& harus lebih  besar dari arus beban maksimum. !itetapkan s 3 1,* I n #n 3 arus nominal peralatan

terlemah&.

engamanan  hubung tanah. 'rus gangguan satu "asa tanah ada kemungkinan lebih kecil dari arus beban, ini disebabkan karena salah satu atau dari kedua hal berikut:

Gangguan tanah ini melalui tahanan gangguan yang masih cukup tinggi. entanahan netral sistemnya melalui impedansiJtahanan yang tinggi, atau bahkan tidak ditanahkan !alam hal demikian, relay pengaman hubung singkat #relay "asa& tidak dapat mendeteksi gangguan tanah

tersebut. )upaya relay sensiti2e terhadap gangguan tersebut dan tidak salah kera oleh arus  beban, maka relay dipasang tidak pada ka/at "asa melainkan ka/at netral pada sekunder tra"o

arusnya. !engan demikian relay ini dialiri oleh arus netralnya, berdasarkan komponen simetrisnya arus netral adalah umlah dari arus ketiga "asanya. 'rus urutan nol dirangkaian  primernya baru dapat mengalir ika terdapat alan kembali melalui tanah #melalui ka/at netral&

Gambar . )ambungan elay G dan * O$.

6ntuk perhitungan dan kordinasi relay arus lebih dan hubung singkat, dapat dibaca artikel sebelumnya (disini(

BAB V

PROTEKSI SISTEM TRANSMISI TERHADAP

GANGGUAN TANAH

5.1. Fungsi Proteksi

Proteksi dibutuhkan untuk melindungi tiap elemen dari sistem serta

mengamankan secepat mungkin dari gangguan yag sedang terjadi, sebab gangguan dapat membahayakan sistem, antara lain menyebabkan jatuhnya generator-generator dalam sistem. Bagi pihak konsumen akibatnya adalah terganggunya kerja dari alat-alat listrik, terutama didalam industri-industri yang mengakibatkan terganggunya produksi.

Pada umumnya sistem transmisi beroperasi dengan netral trafonya

diketanahkan, baik secara langsung atau melalui suatu impedansi. Karena sebagian besar gangguan !"-#"$% adalah gangguan tanah, maka rele gangguan tanah harus dipasang selain rele fasa untuk proteksi pada ka&at transmisi. 'rus residu atau arus urutan nol bersama-sama dengan tegangan urutan nol dipakai sebagai sumber penggerak dari rele tanah itu.

 (ujuan dari proteksi terutama untuk mencegah terjadinya gangguan atau memadamkan gangguan yang telah terjadi serta melokalisirnya, dan membatasi pengaruh-pengaruhnya, biasanya dengan mengisolir bagian-bagian yang terganggu itu tanpa mengganggu bagian-bagian-bagian-bagian yang lain.

)idalam sistem atan rangkaian yang konstruksinya cukup baik, proteksi yang ada padanya akan memperlihatkan fungsi-fungsinya dengan sangat

memuaskan, dan bilama rangkaian diubah atau diperluas, maka proteksinya  juga harus mengalami perubahan.

5.*. Pengaruh )ari +etode Pengetanahan etral istem dan Kongurasi /angkaian Pada kema 'lat-'lat Proteksi

Pada umunya, prinsip deteksi terhadap gangguan didasarkan pada arus gangguan, dimana harganya cukup besar untuk menggerakan rele. Pada sistem yang diketanahkan besar arus gangguan tanah ditentukan oleh

impdansi pengetnahan sistem itu. istem yang mempunyai tegangan 11" k0 ke atas biasanya diketanahkan langsung jadi arus gangguan satu fasa ke tanah besar.

yang dikompensasi jadi arus gangguan tanah kecil% atau diketanahkan dengan tahanan arus gangguan tanah cukup besar%.

Kongurasi dari rangkaian juga menentukan jenis alat proteksi yang harus digunakan. Proteksi rangkaian radial dengan suplai hanya dari satu ujung adalah yang paling sederhana. /angkaian radial dengan suplai dari dua ujung atau bentuk loop memerlukan elemen arah pada sistem proteksinya. 5.. Filter 'rus 2rutan ol

Filter arus urutan nol adalah suatu pengaturan rangkaian yang terdiri-dari  buah trafo arus dan sebuah rele yang dihubungkan seperti pada gambar 5.1. )alam keadaan kerja normal, arus yang mengalir melalui rele merupakan  jumlah 3ektor dari ketiga arus fasa dan dalam sistem yang seimbang sama

dengan nol, atau .

4ambar 5.1. ubungan trafo arus untuk membentuk Filter 'rus 2rutan ol /" 6 rele urutan nol

 7adi selama dalam keadaan kerja normal atau gangguan tiga fasa dan setiap gangguan fasa ke fasa tanpa tanah% rele tidak bekerja. anya pada

gangguan satu fasa ke tanah dan dua fasa ke tanah akan mengalir arus urutan nol melalui rele dan mengakibatkan bekerjanya alat proteksi. Pengaturan ini digunakan bagi proteksi terhadap gangguan satu fasa ke tanah dalam sistem yang netralnya diketanahkan. 'gar skema proteksi ini lebih murah harganya, ketiga trafo arus dapat diganti oleh sebuah trafo arus  jenis cincin ring type transormer% seperti terlihat pada gambar 5.*. Primer

dari trafo arus inti ini terdiri-dari sebuah kabel tiga urat sedangkan belitan sekundernya digulung pada inti toroidal dan dihubungkan pada sebuah rele. Pada keadaan kerja normal atau gangguan antara fasa jumlah 3ektor dari

8uks magnet sama dengan nol di dalam inti jadi tak ada gaya gerak listrik ggl% yang diinduksikan pada sekunder. (etapi bila suatu ganguan satu fasa ke tanah terjadi, mereka membentuk 8uks yang tak dikompensasi, jadi pada sekunder terbentuk ggl dan mengakibatkan bekerjanya rele.

4ambar 5.*. (rafo arus jenis cincin atau trafo arus urutan nol kabel 5.9. /ele 'rah 4angguan (anah )irectional :arth Fault /elay%

/ele arah directional relay% digunakan apabila arus gangguan mengalir dari banyak jurusan ke titik gangguan melalui lokasi dari rele. /ele yang

digunakan untuk rele arah gangguan tanah mempunyai jenis yang sama seperti yang digunakan untuk proteksi pada arus lebih. Kumparan arusnya adalah dari elemen arah dihubungkan guna mendeteksi arus residu dari trafo arus, dan kumparan tegangan dihubungkan pada tegangan yang sesuai

guna memberikan kopel yang sesuai pula. 7adi pada proteksi gangguan tanah, dengan arus residu dan tegangan residu , kopel pada rele ini akan sebanding dengan dimana adalah sudut kopel maksimum dari rele dan adalah sudut antara tegangan dan arus yang dipakai.

'rus residu untuk proteksi saluran didapat dari penjumlahan arus-arus fasa yang menggunakan trafo arus tiga fasa atau sebuah trafo arus jenis core balace current transformer%. Bila arus-arus fasanya dinyatakan dengan , ,  jumlah 3ektornya adalah ;

pada keadaan normal. 5.1%

pada keadaan gangguan satu fasa ke tanah. 5.*%

4ambar 5.. Beberapa metode untuk memperoleh tegangan residu atau tegangan netral ke tanah.

a. )engan tiga buah trafo fasa tunggal, belitan tersier dihubungkan delta-terbuka.

b. )engan trafo fasa tunggal dihubungkan pada netral trafo daya.

terhubung delta-terbuka.

 (egangan residu dapat diperoleh dengan beberapa cara sepeti dalam gambar 5.. Bila tegangan fasa tanah dari ketiga ka&at dinyatakan dengan , , , maka jumlah ketiga 3ektor adalah ;

pada keadaan normal. 5.%

pada keadaan gangguan satu fasa ke tanah. 5.9%

Pada gambar 5.9 memperlihatkan pengaruh dari metode pengetnahan dan impedansi gangguan terhadap besar tegangan residu. )alam diagram 3ektor gambar 5.9 itu terlihat bah&a pada sistem yang terisolir dan sistem yang diketanahkan dengan kumparan petersen proteksi gangguan tanah dengan elemen arah directional earth fault protection% tidak dapat digunakan, sebab harga tegangan residunya tinggi, arus residunya kecil mendekati harga nol%, oleh karena itu kopel pada rele menjadi kecil sekali.

4ambar !.9. )iagram 3ektor dari tegangan dan arus dalam rele arah gangguan tanah

Pada sistem yang diketanahkan langsung, tegangan residu tak pernah dapat melebihi tegangan fasa netral yang normal. (etapi bila gangguan tanah itu mempunyai tahanan yang lebih tinggi, tegangan residu yang disuplay di

relay akan berkurang seperti telihat pada gambar 5.9.c. 7adi bila bila tahanan gangguan tanah itu tinggi, arus residu juga rendah, sehingga kopel pada

relay akan rendah pula, &alaupun faktor daya dari gangguan harganya mendekati 1.

'pabila tahanan gangguan sama dengan nol arus akan membesar dan tegangan residu akan mendekati tegangan fasa netral tergantung dari harga / dan <%, tetapi faktor daya mungkin bisa mempunyai harga rendah.

istem yang diketanahkan melalui tahanan akan memberikan keadaan yang memuaskan, sebab besar tegangan polarisasi untuk rele bisa diaga, begitu  juga arus gangguan dapat dibuat cukup memadai kecuali bila tahanan

gangguan terlampau tinggi%, dan faktor dayanya hampir sama dengan satu, seperti pada gambar 5.9.b.

Bagi sistem yang diketanahkan langsung, diperlukan kompensasi terhadap . )alam gambar 5.5 terlihat *° - 15°sudut fasa pada rele sebesar 1*,5 skema

bagaimanan menambah faktor daya dari persamaan kopel rele itu.

kema yang pertama metode =% memakai dua impedansi yang sma, satu bersifat resistif, sedangkan yang satunya bersifat reaktif, yang dihubungkan pada broken-delta dari trafo tegangan, seperti pada gambar 5.5.a. Kumparan tegangan dari rele gangguan tanah dihubungkan paralel pada bagaian

resistif. )engan demikian tegangan kumparan rele dan tegangan resistor adalah sama dan dalam keadaan terbelakang dari dan besar kopel

adalah°tegangan residu 0r kirakira sebesar 95 kira-kira .(etapi apabila

gangguan dengan faktor daya ",! terbelakang maka kopel menjadi atau menjadi 1,9 kali kopel untuk gangguan yang mempunyai faktor daya satu.

4ambar 5.5. Kompensasi sudut fasa pada rele arah gangguan tanah

+etode yang kedua metode ==% dengan memakai suatu rangkaian yang menggunakan sautu kapasitor dihubung seri dengan suatu resistor dan

terlihat bah&a 0r diuraikan dalam dua komponen, dimana yang satu bersifat resistif yang sefasa dengan arus, sedangkan yang lain adalah kombinasi dari tegangan jatuh dari kapasitor dan kumparan rele. )isini terlihat bah&a

tegangan dari kumparan rele dapat diukur untuk dengan membalik° atau

terbelakang >"°mendahului tegangan residu 1*" hubungan kumparannya%

seperti yang diinginkan, dimana harga kapasitasnya harus dipilih sesuai dengan karakteristik dari kumparan rele.

5.5. Proteksi 4angguan (anah Pada istem ?ang )iketanahkan @angsung Pada sistem yang diketanahkan langsung, arus gangguan fasa ke tanah umumnya mempunyai nilai yang sangat besar, karena itu rele pengaman harus membuka trip% dengan segera.

4ambar 5.>.a. Aontoh skema proteksi untuk semua gangguan hubung singkat

4ambar 5.>.b. uatu bentuk skema proteksi seperti 4ambar 5.>.a, dengan diperlengkapi dengan sebuah rele urutan nol agar lebih sensitif terhadap gangguan satu fasa dan * fasa ke tanah

kema proteksi pada gambar 5.>.a dapat dipakai untuk proteksi semua jenis gangguan hubung singkat, tetapi untuk proteksi gangguan satu fasa ke

tanah, sensiti3itasnya kurang tinggi. 2ntuk gangguan tiga fasa yang terjadi pada titik K1 semua rele bekerja. 'pabila terjadi gangguan fasa-fasa di titik K* menyebabkan relay /1 dan /* bekerja. edangkan gangguan dua fasa ke tanah dari fasa ' dan B di titik K9 arus gangguan mengalir melalui trafo arus dalam fasa ' yang menyebabkan bekerjanya rele dari fasa ini.

'gar proeksi terhadap gangguan satu fasa ke tanah lebih baik dan lebih sensitif, maka perlu diberikan rele tanah /", yang ditambahkan pada skema proteksi dari gambar 5.>.a, yang dipasang seperti pada gambar 5.>.b, untuk melayani arus urutan nol dari gangguan tanah itu.

 (etapi bila khusus diinginkan proteksi terhadap gangguan satu fasa ke tanah saja, maka dapat digunakan lter arus urutan nol, dengan demikian rele akan mempunyai sensiti3itas yang lebih tinggi terhadap gangguan itu. 5.>. Proteksi (erhadap 4angguan (anah Pada istem ?ang etralnya (idak )iketanahkan

Pada sistem-sistem yang masih kecil biasanya sisi delta dan sisi bintang dari trafo dayanya tidak diketanahkan. )alam hal ini ganguan satu fasa ke tanah pada sistem delta yang masih kecil tidak membahayakan, dan biasanya gangguan itu bisa hilang sendiri self clearing%, jadi sebenarnya tidak memerlukan pengaman terhadap gangguan tanah. 'tau bisa juga pada sistem interkoneksi yang diketanahkan, karena sautu hal sebagian dari sistem itu terlepas sengaja atau tak sengaja%, dan mungkin bagian yang terlepas itu menjadi sistem dengan netral terapung. Proteksi dalam hal ini diperlukan untuk gangguan tanah yang menetap, yang mana dapat

membahayakan terhadap fasa-fasa sehat dengan naiknya tegangan dari fasa-fasa itu menjadi tegangan fasa-fasa dan juga untuk menghindarkan terjadinya busur tanah.

4ambar 5.!. Proteksi untuk sistem yang tidak diketanahkan terhadap gangguan tanah

4angguan tanah dapat dideteksi dan dibuka dengan bekerjanya pemutus daya dengan menggunakan rele pergeseran titik netral yang didisain untuk menangkap tegangan residu ke tanah pada trafo dengan menggunakan trafo tegangan atau kapasitor penggandeng coupling capacitor%.

kema pengaturannya ditunjukan dalam gambar 5.! /ele akan bekerja baik terhadap gangguan dalam internal% dan biasanya diperlengkapi dengan suatu kelambatan &aktu time delay% guna menjamin diskriminasi atau menjamin selekti3itasnya.

5.!. Proteksi (erhadap 4angguan (anah Pada istem-istem )engan Kumparan Petersen

5.!.1. Kebutuhan 'kan Proteksi Pada istem ?ang )iketanahkan )engan Kumparan Petersen

Kumparan petersen ditala terhadap kapasitansi ke tanah dari sistem, dimana arus gangguan tanah di kompensasi oleh arus kumparan petersen yang

induktif sehingga arus gangguan menjadi kecil. )engan demikian gangguan dapat dengan segera ditekan atau dipadamkan. Pemadaman sendiri dapat terjadi bila gangguan itu temporer, dan dapat beroperasi terus tanpa adanya resiko kerusakan pada peralatan sistem.

 7adi dengan kumparan petersen sebenarnya sistem itu telah dilindungi terhadap gangguan tanah, meskipun masih belum hilang karena arus

gangguan telah menjadi kecil. (etapi &alaupun demikian gangguan itu harus dilenyapkan dan diperbaiki dengan peralatan proteksi yang dapat

kumparan petersen kontinu, gangguan tanah diperbolehkan bertahan terus sampai diperbolehkan &aktu yang baik untuk mengisolir bagian yang

terganggu sebelum gangguan itu berkembang menjadi gangguan dua fasa ke tanah pada lokasi yang berlainan yang disebut cross country fault, seperti pada gambar 5.#.

4ambar 5.#. 4angguan * fasa ke tanah yang disebut cross country fault pada sistem yang diketanahkan dengan kumparan petersen

4angguan ini timbul disebabkan terjadinya kerusakan tembus break do&n% pada isolator yang telah buruk keadaannya% karena adanya kenaikan

tegangan dari fasa-fasa yang tak terganggu menjadi kali tegangan fasa

sebelum gangguan. Karena kumparan petersen tak dapat berfungsi terhadap gangguan dua fasa ke tanah, maka diperlukan juga tindakan pencegahan ke arah itu dengan bantuan alat proteksi.

4angguan yang menetap tidak boleh terlalu lama dibiarkan dari &aktu yang telah ditetapkan, dan titik gangguan harus segera dilokalisasi dan diperbaiki. Proteksi untuk menunjukan adanya gangguan dan letaknya gangguan

tersebut memerlukan rele khusus dan harus sensitif sekali karena arus gangguannya kecil. Komponen &att dari arus residu bisa diharapkan untuk mendiskriminasikan gangguan dan menunjukan lokasi atau letak dari

gangguan.

Kumparan petersen yang mempunyai pengenal &aktu singkat harus

diperlengkapi dengan suatu peralatan untuk menghubung singkat kumparan petersen ke tanah. )engan pengaturan ini, bila gangguan itu lebih lama dari

&aktu yang telah ditentukan, maka titik netral sistem dihubungkan ke tanah, baik secara langsung maupun melalui tahanan yang paralel dengan

kumparan petersen itu, agar gangguan dapat dideteksi oleh rele yang akan memberikan instruksi pada pemutus daya untuk mentripnya. 4ambar 5..

4ambar 5.. Kumparan petersen dengan tahanan paralel PA 6 kumparan petersen

/ 6 tahanan paralel

5.!.*. Penunjukan 'tas 'danya 4angguan (anah

Penunjukan atas adanya gangguan tanah dapat diketahui dengan bantuan penunjukan terhadap tegangan ke tanah dari ketiga fasa sistem. Peralatan-peralatan yang dipergunakan untuk menunjukan adanya gangguan tanah itu terdiri-dari ;

1. ebuah trafo tegangan netral dengan disertai suatu 3oltmeter penunjuk C perekam dan kadang-kadang juga dengan suatu alat alarm. Belitan bantu dari kumparan petersen dapat dipakai untuk membantu mengukur tegangan netral.

*. ebuah trafo arus pada sisi yang diketanahkan dari kumparan petersen dengan disertai suatu ammeter penunjukCperekam.

. (iga buah trafo tegangan fasa tunggal yang dihubungkan antara fasa-fasa ke tanah, atau sebuah three phase 3e limb transformer, yang memberi

tenaga pada tiga buah 3olt meter yang menunjukan tegangan fasa ke tanah, dan dari belitan open delta dapat digunakan untuk mengoperasikan satu

tanda alarm.

Bila suatu gangguan menetap tidak bisa padam sendiri ada dua cara untuk menghilangkan gangguan tersebut, yaitu ;

1. )engan memasang rele otomatis yang mengakibatkan terjadinya

pembukaan pada pemutusan daya yang terdekat dengan titik gangguan. *. +embiarkan gangguan tersebut untuk beberapa &aktu, sementara mencari letak gangguan kemudian mengisolirnya untuk diperbaiki. 5.!.. 'lat Penghubung ingkat Kumparan Petersen

uatu metode untuk memberikan pembukaan pada bagian yang terganggu bilamana terjadi gangguan tanah yang menetap pada sistem transmisi

adalah dengan membuat suatu hubung singkat pada kumparan petersen melalui suatu resistor yang bertahanan rendah. 'pabila setelah le&at &aktu yang telah ditetapkan gangguan itu masih belum hilang, maka kumparan petersen itu dihubung singkat, seperti ditunjukan pada gambar 5.. ehingga dengan menghubung singkat kumparan petersen diperoleh arus yang cukup besar untuk menggerakan rele.

5.!.9. Penunjukan aluran ?ang (erganggu dan @okasi 4angguan

uatu metode untuk menunjukan saluran mana yang terganggu bila sistem mempunyai banyak saluran diperlihatkan oleh gambar 5.1", dimana rele yang dipakai adalah rele tipe &att-meter. Kumparan arus dari rele ini diberi tenaga oleh aus residu dari trafo arus dari ketiga fasa dan kumparan

tegangan dari belitan sekunder dari kumparan petersen. 7ika rele

ditempatkan pada gardu induk yang jauh dari kumparan petersen, kumparan tegangan diberi daya dari kumparan tegangan residu dari suatu trafo yang dihubung pada sistem.

eperti diketahui dalam jala-jala dari suatu sistem yang terisolir atau yang memakai kumparan petersen, arus gangguan kapasitif atau arus gangguan residu mengalir dari titik gangguan ke jala-jala. )engan demikian gangguan itu dapat dilokalisir secara pasti dengan menentukan arah alirannya oleh rele arah gangguan tanah. 2ntuk maksud ini dipasang rele-rele pada ujung-ujung dari saluran-saluran ke luar.

)i dalam jala-jala berbentuk mesh rele gangguan tanah dipasang pada kedua ujung saluran. Pada saluran yang terganggu kedua rele bekerja,

sedang pada saluran yang tidak terganggu hanya sebuah rele bekerja, yaitu rele dimana arus meninggalkan rele tersebut, sepeti pada gambar 5.11.a. Pada cabang dari saluran hanya pada titik penyambungan yang bekerja, seperti pada gambar 5.11.b.

4ambar 5.1". +etode untuk menunjukan saluran yang terganggu pada sistem yang diketanahkan dengan kumparan petersen

4ambar 5.11.a. Penunjukan gangguan tanah pada jala-jala berbentuk mesh 4ambar 5.11.b. Penunjukan gangguan tanah pada cabang.

4ambar 5.1*. ubungan dari rele gangguan tanah pada trafo arus dalam suatu rangkaian penjumlahan

/ele-rele itu di desain sebagai rele daya earth leakage relay%. Kumparan tegangan dari rele dihubungkan pada titik terbuka dari kumparan yang

terhubung delta dari suatu trafo tegangan. Kumparan arus diberi tenaga oleh arus residu atau arus gangguan tanah dengan bantuan trafo arus atau dari suatu hubungan penjumlahan tiga buah trafo arus dalam konduktor, seperti pada gambar 5.1*. /ele gangguan tanah harus diatur untuk kondisi dari sistem dan harus diatur dengan pertolongan percobaan gangguan tanah

earth fault test%.

5.!.5. Proteksi 2ntuk +elokalisir (itik 4angguan (anah

'rus gangguan tanah bisa sangat kecil disebabkan panjangnya saluran seperti pada jala-jala pedesaan rural net&ork% atau karena adanya

impedansi pengetanahan dan karena keadaan pengetanahan yang sangat  jelek. 'rus gangguan mungkin bisa lebih kecil daripada penyetelan minimum

yang umum digunakan pada rele gangguan tanah dari jenis induksi.

Dleh karena itu guna mengetahui adanya gangguan diperlukan suatu bentuk proteksi yang lebih sensitif, yang dapat bekerja pada arus gangguan tanah, meskipun hanya sebesar 5 E 1" ampere.

)idalam sistem transmisi yang menggunakan kumparan petersen, apabila kumparan ini ditala sempurna, maka arus gangguan ini hanya terdiri dari komponen rugi-rugi dan beberapa harmonis tinggi. armonis-harmonis ini dapat diabaikan sebab pengaruhnya pada rele gangguan tanah tidak begitu penting. 'rus gangguan tanah ini menjadi tidak berbahaya lagi, sehingga sistem dapat beroperasi terus pada keadaan gangguan yang menetap. (etapi keadaan ini tidak boleh dibiarkan terlalu lama karena dapat berkembang

menjadi gangguan dua fasa ke tanah.

/ele arus bocor earth leakage relay% digunakan pada sistem radial untuk memberikan tanda bagi saluran yang terganggu atau untuk melepaskannya. Penggunaan rele tanah tipe &att-meter sudah cukup baik untuk proteksi gangguan tanah. /ele ini akan memberikan suatu penunjukan bagi saluran yang terganggu. /ele tanah tipe &att-meter ini digerakan oleh tegangan netral ke tanah dan arus residu. ensiti3itasnya dipengaruhi oleh tahanan ke tanah pada titik gangguan.

5.!.>. Pengaruh (ahanan Kontak Pada (itik 4angguan Bagi Dperasi dari /ele 'rus Bocor

 (elah diketahui bah&a arus gangguan tidak berubah banyak bila penalaan dari kumparan petersen tidak begitu tepat. Pada harga / biasanya lebih besar dibandingkan dengan r. karena itu perubahan arus = hanya kecil saja bila r berubah-ubah umumnya harga r antara " E 1""" ohm%.

)engan demikian rele bekerja pada arus yang tetap. =r adalah tegangan ke tanah dari konduktor yang terkena gangguan, =/ adalah tegangan netral ke tanah, maka =/  =r 6 :ph. )alam gambar 5.1, terlihat 3ektor ' terbagi oleh potensial tanah titik 4% dalam perbandingan / ; r 6 4 ; '4.

Karena r kecil dibandingkan dengan /, maka dengan adanya kumparan petersen dapat dinyatakan sebagai pengurangan tegangan ke tanah dari konduktor yang teganggu. Pada sistem yang tidak dketanahkan, arus

gangguan adalah ; 5.5%

)an tegangan ke tanah adalah . )isini r diabaikan sebab pengaruhnya kecil.

ebagai contoh bila arus gangguan tanah dari sistem transmisi *5 K0 ; =F4 6 *" amper, dimana :ph 6 19,9 K0 dan ohm, dan bila r 6 !*" ohm, tegangan ke tanah dari konduktor yang terganggu menjadi ;

k0

ekarang bila sistem itu diberi kumparan petersen yang ditala sempurna, dimana / 6 !.*"" ohm, maka = 6 * amper.

 (egangan ke tanah dari konduktor yang terganggu menjadi hanya ; 0olt

)an ini relatif kecil.

 (elah dikatakan diatas bah&a tegangan netral ke tanah dipakai untuk polarisasi dari rele arus bocor. Pada sistem yang diketanahkan langsung nilainya sama dengan tegangan fasa dan hampir sama besarnya dengan tegangan fasa untuk sistem dengan kumparan petersen.

+isalnya dalam contoh tadi, tegangan netral ke tanah menjadi ; 4 6 ' E '4 6 19.9"" -1.1" atau

4 6 1."" 0olt )imana 3ektor ; ' 6 tegangan fasa

'4 6 tegangan ke tanah dari konduktor yang terhubung ke tanah  7adi pada umumnya diperoleh ;

5.>%

Perbandingan rC/ biasanya kecil sekali. =ni berarti bah&a rele arus bocor pada sistem dengan kumparan petersen akan bekerja pada suatu tegangan yang agak konstan.

4ambar 5.1. )iagram lingkaran

@igkaran +1 ; pergeseran titik netral bila kumparan petersen ada.

@igkaran +* ; pergeseran titik netral bila kumparan petersen lepas dan bilaman r

berubah-ubah.

Pada gambar 5.1 lingkaran yang lebih kecil dengan pusat +1 adalah diagram untuk tegangan netral ke tanah dan tegangan fasa ke tanah bila kumparan petersen digunakan, dimana penyetelan penalaannya diubah-ubah oleh @ yang berdiubah-ubah-diubah-ubah, sementara A, r dan / tetap.

Kedudukan pada penalaan yang sempurna terletak pada titik 4, oleh karena itu '4 ; )4 6 r ; /. perpotongan dari dua lingkaran ini di titik P, memberikan tegangan bila kumparan petersen dibuka. @ingkaran yang lebih besar

dengan pusat +* adalah diagram untuk tegangan-tegangan netral dan fasa ke tanah bila kumparan petersen tidak dipakai. )isini r berubah dan / dan A konstan.

@ingkaran +1 terbagi oleh 4 dalam dua bagian, dimana semua titik sebelah kanan 4 adalah pada keadaan kompensasi kurang. Pada semua titik

lingkaran sebelah kiri dari 4 adalah keadaan kompensasi lebih. Keadaan resonansi berada di titik 4. (itik P terletak dibagian kanan dari lingkaran, karena kumparan petersen terbuka pada titik ini.

5.!.!. /ele 'rus Bocor dan Prinsip Kerjanya

)alam jala-jala yang netralnya terisolir arus kapasitif pada &aktu gangguan tanah mempunyai harga yang besar, sedangkan pada sistem yang

menggunakan kumparan petersen arus itu kecil, dan hanya terdiri-dari komponen rugi-rugi bila di tala sempurna.

 7adi untuk mendapatkan rele yang selektif rele tersebut harus bekerja berdasarkan komponen rugi-rugi dari arus residu. =ni berarti rele tersebut harus bekerja pada persamaan , dimana adalah tegangan netral ke tanah dan adalah komponen rugi-rugi dari arus residu.

4ambar 5.19. a. jala-jala radial dengan distribusi dari komponen rugi-rugi arus residu. 4angguan pada saluran 1.

4ambar 5.19. b. )istribusi komponen rugi-rugi arus residu pada jala-jala interkoneksi. 4angguan tanah pada saluran 'B.

Dperasi dari rele arus bocor dalam sistem dengan kumparan petersen ditunjukan pada gambar 5.19.a. untuk jala-jala radial yang mempunyai 9 buah saluran. BB adalah rel dan PA adalah kumparan petersen. (ahanan

menggambarkan rugi-rugi sistem yang terbagi secara merata sepanjang jala- jala. Bila gangguan tanah terjadi pada saluran 1, distribusi dari arus rugi-rugi

ditunjukan oleh tanda panah. (erlihat bah&a arahnya sama pada semua saluran yang tak terganggu, yaitu menjauhi rel dan berla&anan dengan arah arus pada saluran 1 yang terkena gangguan itu. )ari keadaan ini rele dapat mendeteksi saluran yang terganggu itu.

Begitu juga terhadap operasi rele pada jala-jala yang berbentuk mesh atau interkoneksi, arus rugi-rugi mempunyai harga yang paling besar pada

saluran yang terganggu, dan sangat mudah untuk menentukan bagian yang terganggu, seperti pada gambar 5.19.b.

+isalkan bila gangguan terjadi pada saluran 'B, distribusi dari arus rgi-rugi ditunjukan oleh tanda panah, dan rele arus bocor akan bekerja pada kedua sisi ujung dari saluran yang terganggu itu, sementara pada saluran-saluran lain rele yang bekerja hanya pada 1 ujung saja, misalnya pada BA, hanya pada rele A yang bekerja, jadi dapat menunjukan arah dimana gangguan itu telah terjadi.

)engan demikian rele arus bocor dapat menunjukan dengan cepat dimana gangguan tanah telah terjadi, sehingga saluran yang terkena gangguan dapat diisolir guna perbaikan seperlunya. )alam contoh diatas, hanya

saluran 'B saja yang diputuskan sehingga tidak mengganggu bagian yang lain dari sistem.

ebetulnya kumparan arus dari rele arus bocor tak perlu dilindungi terhadap kerusakan oleh arus yang terlampau besar, sebab tak ada arus lebih yang terjadi pada sistem yang memakai kumparan petersen.

Pada jala-jala yang disuplay oleh pusat pembangkit dengan kapasitas besar, diperlukan rele pengaman berupa rele arus lebih yang dipasang paralel

dengan kumparan dari rele pengaman berupa rele arus lebih yang dpasang paralel dengan kumparan dari rele arus bocor yang akan melindunginya terhadap kerusakan oleh arus hubung singkat yang besar dalam hal terjadi gangguan dua fasa ke tanah.

ebagaimana tersebut diatas rele arus bocor itu adalah dari tipe &att-mater yang disebut &att metric ground fault relay yang bekerja berdasarkan

tegangan netral ke tanah dan arus residu. Kumparan arusnya dibuat lebih banyak lilitan dengan ka&at yang lebih halus agar lebih menambah

sensiti3itasnya.

5.!.#. )istribusi Komponen Gatt )ari arus 4angguan /esidu

ebagaimana diatas, komponen arus rugi-rugi dari arus residu bisa

diharapkan untuk menunjukan lokasi dari gangguan. 7adi perlu diketahui distribusi dari komponen &att arus tersebut, agar dapat ditentukan

kedudukan dari rele-rele.

Pada gambar 5.15 adalah salah satu contoh tentang gambaran dari distribusi komponen reaktif dan komponen &att dari arus gangguan dalam suatu

sistem yang ditala sempurna. Pada gambar 5.15.a. memperlihatkan

distribusi komponen reaktif. (erlihat bah&a arus urutan nol per fasa dengan arus gangguan kapasitif sama dengan *5 ', diukur dalam 9 buah gardu hubung yang berubah-ubah antara ",1C 6 "," dan !,>C 6 *,5 ' dan tidak tergantung dari lokasi ganguan.

Pada gambar 5.15.b. adalah distribusi dari komponen rugi-rugi daya diambil 6 >$ dari arus gangguan kapasitif, termasuk *$ bagi rugi-rugi kumparan petersen%. )istribusi dari kompenen &att itu ditunjukan secara uniform oleh tanda anak panah pada bagian tengah-tengah dari masing-masing seksi. 2ntuk suatu lokasi tertentu dari suatu gangguan, komponen &att dari arus urutan nol diukur pada gardu hubung, berubah-ubah antara dan '. 'rus total yang kembali melalui gangguan 6 1,5 ' dengan tanda panah menjauhi titik gangguan. (erlihat bah&a pada seksi yang terkena gangguan, kedua ujung dari seksi tersebut mempunyai tanda panah menuju rel.

Bila rele arah digunakan disertai dengan suatu tanda bendera bendera jatuh bila arus menuju rel%, maka bila aliran sesuai dengan yang telah ditentukan, indikasi rele dapat ditandai dalam diagram jala-jala seperti dalam gambar 5.15.c. )engan mudah kita dapat mengatur sense of response dari rele itu, sedemikian rupa sehingga rele-rele dengan respons positif bendera jatuh% menunjuk kearah gangguan. eksi yang berisi gangguan tersebut akan dibedakan dengan bekerjanya rele positif pada kedua ujungnya.

4ambar 5.15. Aontoh distribusi arus urutan nol dalam sistem yang diketanahkan dengan kumparan petersen dan ditala

sempurna.

b. )istribusi dari komponen reaktif  c. )istribusi dari komponen &att

d. Penunjukan dari rele gangguan tanah

5.!.. Koordinasi /ele 4angguan (anah (ipe Gatt meter

'da dua tipe utaa dari rele &att-meter yang digunakan dalam sistem yang diketanahkan dengan kumparan petersen, yang satu berdasarkan pada Ferraris induction disc dan yang lain berdasarkan prinsip dinamometer. Pada gambar 5.1> adalah salah satu contoh dalam menempatkan time grading dari sistem gambar 5.15. /ele yang pertama kali membuka adalah rele pada gardu : yang disetel pada 9 detik. etelah ring itu terbuka pada gardu :, distribusi dari komponen &att menjadi seperti yang terlihat pada gambar 5.1>.b. (iga detik kemudian saluran yang terganggu itu akan diisolir oleh rele pada gardu B.

/ele pada gardu A yang disetel untuk 9 detik tidak akan bekerja karena gangguan terjadi bukan pada seksinya sehingga arus gangguan yang

diterima pada rele A tidak cukup seperti yang dibutuhkan. etelah pemutus daya pada gardu : terbuka, barulah rele pada gardu A akan bekerja dengan keterlambatan &aktu yang dimilikinya yaitu 9 detik kemudian atau menjadi # detik sejak dari mulai gangguan, seperti pada gambar 5.1>a. (etapi sebelum rele pada gardu A bekerja, rele pada gardu B pada sisi gangguan telah

bekerja lebih dahulu yaitu ! detik kemudian setelah gangguan.

4ambar 5.1>. Aontoh penentuan kedudukan dari rele arus bocor untuk gambar 5.15.

a. /ing tertutup

b. /ing terbuka oleh pemutus daya

5.!.1". al-al ?ang +enyebabkan Ketidakbenaran Dperasi )ari /ele 4angguan (anah

'da beberapa keadaan dimana rele arah gangguan tanah mingkin bisa gagal dalam operasinya, atau mungkin bisa memberikan penunjukan yang salah &alaupun trafo arus atau trafo tegangan mempunyai kesalahan yang dapat diabaikan, seperti ;

1. Panjang dari saluran yang dilindungi belum menjamin kebenaran operasi yang pasti. 4ambar 5.1! memperlihatkan suatu sistem yang terdiri-dari dua buah saluran dengan panjang yang sangat berbeda. Kumparan petersen berada pada ujung yang jauh berada dari saluran yang terpanjang. 'pabila gangguan tanah yang terjadi pada saluran yang lebih pendek, kumparan petersen dianggap cukup menghasilkan kopel untuk mengerjakan rele. (etapi bila gangguan itu terjadi pada saluran yang lebih panjang, mungkin tidak ada penunjukan pada kedua rele.

*. 7angan dianggap bah&a untuk segala keadaan, rele-rele pada kedua ujung dari saluran yang terganggu menunjukan aliran daya dari gangguan menuju rel. gambar 5.1# merepresentasikan suatu hal dimana dalam salah satu dari dua rele, aliran dayanya terbalik. )ua saluran yang berbeda panjangnya menghubungkan dua gardu ' dan pada sistem itu. Kumparan petersen

ditempatkan pada ' distribusi komponen &att ditunjukan dalam gambar dan rele dari saluran yang terganggu dalam gardu B ditahan oleh arus .

. Bila kedua saluran dalam gambar 5.1# sama panjangnya yang membuat suatu hubungan rangkaian ganda antara ' dan B, masih ada sejumlah

kejadian yang sama yang mungkin bisa menyebabkan operasi dari beberapa rele terbalik. +isalnya bila induktansi dari beberapa fasa tak sama atau tak seimbang oleh transposisi yang kurang sempurna, arus total dari beban yang simetris yang ditransmisikan dari ' ke B akan tidak terbagi sama antara

kedua rangkaian itu dan distribusi arus beban antara kedua saluran akan berubah dari fasa ke fasa, kecuali jika kongurasi jarak dari koduktor fasa yang selaras adalah sama pada kedua rangkaian. 'kibatnya adalah jumlah ketiga arus beban yang sama dengan nol untuk seluruh transmisi, tidak sama dengan nol pada suatu transmisi. Keadaan yang ekstrim dari

ketidakseimbangan dari distribusi aus beban terjadi bilamana salah satu seksi dari jala-jala terkena gangguan tanah yang disebabkan sebuah konduktoryang putus, degan hanya satu ujung saja yang terkena tanah.

9. /ele arah gangguan tanah akan gagal memberikan penunjukan yang tepat dari letak gangguan dalam kejadian Aross Aountry Fault.

4ambar 5.1! 4angguan tanah dalam jala-jala yang mempunyai dua saluran yang berbeda panjang

4ambar 5.1#. uatu hal dimana rele arah gangguan tanah tidak benar responsnya.