Pendahuluan
Latar Belakang
Rumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Batasan Masalah
Manfaat Penelitian
Metode Penulisan
Tinjauan Pustaka
Transformator
Kondisi trafo berbasis induksi elektromagnetik memerlukan adanya kopling magnet antara rangkaian primer dan sekunder. Dalam prakteknya, belitan tiga fasa dapat dihubungkan pada sisi primer dan sisi sekunder dalam berbagai hubungan, misalnya bintang dan delta, dengan kombinasi Y-Y, Y-∆, ∆-Y, dan ∆-∆, bahkan dalam kasus tertentu belitan sekunder dapat disambung secara zigzag, sehingga diperoleh kombinasi ∆-Z dan Y-Z. Pada sambungan bintang-bintang, perbandingan tegangan fasa terhadap fasa (L-L) pada primer dan sekunder sama dengan perbandingan masing-masing trafo.
Tegangan fasa primer sebanding dengan tegangan fasa sekunder dan perbandingan lilitan trafo, sehingga perbandingan antara tegangan primer dan tegangan sekunder pada trafo sambungan YY adalah. Terdapat sudut 30° antara tegangan fasa antara primer dan sekunder, yang berarti trafo Y-∆ tidak dapat diparalelkan dengan trafo Y-Y. Dalam hubungan ini, tegangan kawat-ke-kawat primer sebanding dengan tegangan fasa primer, dan tegangan kawat-ke-kawat sekunder sama dengan tegangan fasa, sehingga diperoleh perbandingan tegangan pada sambungan Y-∆.
Pada sambungan ∆-Y, tegangan kawat-ke-kawat primer sama dengan tegangan fasa primer, dan tegangan sisi sekunder, sehingga perbandingan tegangan pada sambungan ∆-Y adalah. Pada trafo sambungan ∆-∆, tegangan kawat ke kawat dan tegangan fasa untuk sisi sekunder trafo adalah sama (VRS=VST=VTR=VLN), jadi perbandingannya adalah.
Gangguan Pada Transformator
Yang membedakan gangguan hubung singkat tiga fasa, dua fasa, dan satu fasa dengan tanah adalah impedansi yang terbentuk sesuai dengan jenis gangguan itu sendiri, dan tegangan yang menyuplai arus ke titik gangguan. Studi hubung singkat dilakukan untuk mengetahui jumlah arus yang mengalir melalui sistem tenaga listrik pada berbagai jarak setelah suatu gangguan berubah seiring waktu hingga mencapai kondisi tunak. Arus hubung singkat sebesar ini sangat berbahaya bagi peralatan, oleh karena itu untuk melindungi peralatan dari kerusakan akibat hubungan pendek maka sambungan listrik pada bagian yang rusak tersebut diputus.
Hubungan pendek dua fasa atau yang biasa disebut dengan hubung singkat fasa ke fasa adalah suatu keadaan dimana fasa-fasanya mengalami hubungan arus pendek. Pada gangguan hubung singkat fasa ke fasa, arus saluran tidak mengandung komponen urutan nol karena tidak ada gangguan yang dihubungkan ke bumi. Hubungan pendek tiga fasa termasuk dalam klasifikasi gangguan simetris, dimana arus dan tegangan setiap fasa tetap seimbang setelah terjadi gangguan.
Hubungan pendek tiga fasa ke tanah terjadi ketika ketiga fasa sistem tenaga listrik mengalami hubungan pendek ke tanah. Kerusakan peralatan akibat arus tinggi atau tegangan rendah akibat korsleting.
Sistem Proteksi
Sistem proteksi arus listrik yang membentuk pola pengaman tidak hanya relai pengaman saja, namun juga trafo arus (CT) dan trafo tegangan (VT) yang merupakan perangkat instrumen pada relai pengaman. Sumber listrik DC merupakan sumber pengoperasian relai pengaman dan pemutus arus PMT menerima perintah terakhir dari relai pengaman. Jadi sistem proteksi/proteksi arus listrik merupakan satu kesatuan antara CT, VT, relay, sumber DC dan PMT. Sistem proteksi harus mampu mendeteksi perubahan parameter sistem, mengevaluasi besarnya perubahan parameter dan membandingkannya dengan besaran pokok yang telah ditentukan, serta mengeluarkan perintah kepada peralatan untuk melakukan proses pemutusan untuk memisahkan bagian-bagian tertentu dari sistem.
Fungsi utama dari sistem proteksi adalah untuk mencegah gangguan yang membahayakan manusia, untuk membatasi kerusakan pada peralatan dengan cara memutuskan peralatan yang terhenti pengoperasiannya atau ketika mulai beroperasi dalam kondisi tidak normal. Oleh karena itu, sistem proteksi harus memisahkan bagian yang terganggu dari bagian sistem lainnya, dengan tingkat keandalan yang tinggi serta waktu dan jumlah pemutusan yang sesingkat mungkin. Kawasan lindung adalah bagian dari suatu sistem yang dilindungi oleh suatu sistem keamanan, yang biasanya memuat satu (maksimal dua) elemen sistem.
Untuk melindungi seluruh komponen dan agar sistem keamanannya selektif, maka sistem ketenagalistrikan dibagi menjadi area keamanan. Suatu sistem proteksi tenaga listrik pada dasarnya terdiri dari beberapa komponen antara lain relay, pemutus arus, sumber tenaga listrik, trafo arus dan tegangan.
Relai Proteksi Transformator
Bentuk gelombang hasil simulasi dalam keadaan normal keluaran PSCAD ditunjukkan pada Gambar 4.5 sebagai berikut. Bentuk gelombang hasil simulasi gangguan dua fasa dengan nilai Rf 2 ohm dari keluaran PSCAD dapat dilihat pada Gambar 4.8 dibawah ini. Dan besarnya arus gangguan yang terjadi ditunjukkan pada Gambar 4.8 (c), yaitu pada fasa A sebesar 7,976 kA dan fasa B sebesar 6,489 kA.
Dari hasil simulasi terlihat bahwa arus yang mengalir pada CT1 dan CT2 sama atau hampir sama sehingga menghasilkan arus diferensial yang mendekati nol seperti terlihat pada Gambar 4.11(f) yaitu 0,019 A dan nilainya seharusnya menjadi maksimum pada kondisi normal yaitu 0,058 A. Dan besar Arus tembus yang terjadi ditunjukkan pada Gambar 4.12 (c), yaitu pada fasa A sebesar 8,051 kA dan pada fasa B sebesar 6,633 kA. Bentuk gelombang hasil simulasi gangguan dua fasa dengan nilai Rf 2 Ohm keluaran PSCAD dapat dilihat pada Gambar 4.13.
Maka dari data tersebut terlihat arus diferensial tidak mencapai atau melebihi batas arus lebih pada setting rele sehingga rele tidak memerintahkan CB untuk mati, hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.13 (g).
Relai Differensial
Perangkat Lunak PSCAD/EMTDC
PSCAD (Power Systems ComputerAidedDesign) adalah antarmuka pengguna grafis yang kuat dan fleksibel untuk mesin solusi EMTDC yang terkenal di dunia. PSCAD memungkinkan pengguna untuk membuat diagram sirkuit, menjalankan simulasi, menganalisis hasil dan mengelola data dalam lingkungan grafis yang benar-benar terintegrasi. Fungsi desain, kontrol, dan pengukuran online juga disertakan sehingga pengguna dapat mengubah parameter sistem saat menjalankan simulasi dan melihat hasilnya secara langsung (Muller, 2005). PSCAD memiliki perpustakaan model yang telah diprogram dan diuji mulai dari elemen pasif sederhana dan fungsi kontrol hingga model yang lebih kompleks seperti mesin listrik, perangkat FACTS, saluran transmisi, dan kabel.
PSCAD dan mesin simulasi EMTDC-nya telah dikembangkan selama hampir 30 tahun, terinspirasi oleh ide dan saran dari basis penggunanya yang terus berkembang di seluruh dunia. Hal di atas merupakan filosofi dasar pengembangannya (Muller, 2005). PSCAD/EMTDC adalah simulasi domain waktu dan alat profesional untuk mempelajari perilaku sementara jaringan listrik. PSCAD/EMTDC paling cocok untuk mensimulasikan respons sesaat dalam domain waktu, yaitu transien elektromagnetik sistem kelistrikan.
Di PSCAD/EMTDC juga terdapat beberapa cara untuk membuat beberapa model dan komponen khusus yang tidak ada di perpustakaan. Dijelaskan dalam Muller, (2005), pengguna PSCAD termasuk insinyur dan peneliti dari utilitas, produsen, konsultan, penelitian dan lembaga akademis. Ini digunakan dalam perencanaan, pengoperasian, desain, commissioning, persiapan spesifikasi tender, pengajaran dan penelitian. PSCAD/EMTDC digunakan oleh Washington Group International untuk melakukan studi angkutan cepat bus di IPEC Energy Center Indian Point 2 (IP2) Entergi Corp.
Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen menggunakan aplikasi PSCAD/EMTDC dengan membuat rangkaian sistem tenaga listrik, kemudian menerapkan model sistem tenaga, gangguan dan relay pada sistem tenaga listrik, dan menjalankan simulasi untuk memperoleh data sistem energi. . , gangguan dan relay pada sistem ketenagalistrikan. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah buku dan jurnal yang dicantumkan dalam daftar pustaka. Sketsa rangkaian listrik pada modul yang digunakan pada penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 3.1 di bawah ini.
Data Penelitian
Langkah Penelitian
Pembahasan
Pemodelan sistem daya dan rangkaian sistem relai differensial
Pada Gambar 4.2 merupakan gambar model sistem relai yang terdiri dari transformator arus (CT), pemindai frekuensi, konverter koordinat segi empat kutub, sambungan penjumlah/selisih dan blok pendeteksi arus lebih. Rasio CT relai diferensial pada sisi primer (sisi TR) dipilih 3000:1 dan rasio CT pada sisi sekunder (sisi TT) dipilih 300:1.
Hasil Simulasi
Hasil simulasi menunjukkan bahwa arus yang mengalir melalui CT1 dan CT2 sama atau hampir sama sehingga menghasilkan arus diferensial mendekati nol seperti terlihat pada Gambar 4.12 (f) yaitu 0,019 A dan nilainya harus maksimal dibawah kondisi normal. , yaitu 0,058 A.
Penutup
Kesimpulan
Model berhasil direalisasikan dengan komponen-komponen seperti komponen sumber 3 fasa, Multimeter, saluran transmisi, Current Transformer (CT), FFT, Sum/Diffusion, saluran keluaran, Konverter koordinat persegi panjang kutub, Blok pendeteksi arus lebih dan gangguan 3 fasa. Dari komponen-komponen tersebut dibuat 3 bentuk modul proteksi trafo dengan menggunakan relay diferensial, yaitu; model kondisi normal, gangguan internal dan gangguan eksternal. Ketika terjadi gangguan pada zona proteksi yaitu zona internal maka rele diferensial memberikan sinyal tripping. Apabila terjadi gangguan di luar zona proteksi yaitu zona luar maka rele diferensial tidak memberikan sinyal tripping. Relai diferensial dapat dikatakan selektif karena bekerja sesuai tugasnya yaitu mendeteksi gangguan pada zona proteksi.
Saran
Model sumber tegangan fase 2 adalah komponen yang menyediakan tegangan masukan (kV), frekuensi (Hz) dan jenis impedansi yang diinginkan. Multimeter merupakan suatu komponen yang berfungsi untuk mengukur arus (kA), tegangan (kV), tegangan RMS (kV) dan sudut fasa (derajat atau radian). FFT merupakan komponen yang dapat mengolah nilai arus atau tegangan untuk menghasilkan nilai besaran dan sudut fasa.
Persimpangan Penjumlahan/Perbedaan adalah komponen yang dapat menambah atau mengurangi nilai yang diinginkan. Saluran keluaran adalah suatu komponen yang berfungsi mengeluarkan sinyal-sinyal hasil simulasi, keluarannya berupa kurva atau grafik, polimeter, meter, dan lain-lain. Komponen ini memodelkan karakteristik beban sebagai fungsi besaran tegangan dan frekuensi, dengan mempertimbangkan beban aktual dan daya reaktif secara terpisah.
Tag data terutama digunakan untuk mentransfer sinyal data dalam halaman, atau untuk menyediakan titik koneksi untuk sinyal output internal apa pun yang dihasilkan dalam komponen. Komponen ini dapat digunakan untuk membagi sinyal listrik 3 fasa (yaitu ditampilkan dalam satu baris) menjadi tiga sinyal listrik satu fasa terpisah. Tentu saja dapat juga digunakan untuk melakukan hal sebaliknya, yaitu menggabungkan tiga sinyal listrik satu fasa yang terpisah menjadi sinyal listrik 3 fasa (jalur tunggal).
Kabel adalah garis grafis yang digunakan untuk menghubungkan komponen mesin virtual bersama-sama di kanvas Sirkuit PSCAD. Kabel juga dapat digunakan sebagai jalur sinyal data, dimana koneksi antara dua titik data memaksa titik-titik yang terhubung menjadi sama satu sama lain. Kawat merupakan “komponen yang dapat diregangkan”, artinya panjangnya dapat diubah sesuai dengan kebutuhan aplikasi.
Baik sinyal listrik maupun data yang dibawa oleh kabel dapat bersifat multidimensi, yaitu sinyal dapat dilewatkan dalam bentuk array (vektor). Komponen ini secara konstan memeriksa apakah sinyal input melebihi batas arus yang ditentukan atau tidak.
