“PROTEKSI SISTEM TENGA LISTRIK”

“PROTEKSI SISTEM TENGA LISTRIK”

Pidelis S Purba
5103331026

Program Studi Pend. Teknik Elektro

Fakultas Teknik, Universitas Negeri Medan

Abstrak

Sistem proteksi tenaga listrik pada umumnya terdiri dari beberapa komponen yang di rancang untuk mengidentifikasi kondisi sistem tenaga listrik dan bekerja berdasarkan informasi yang diperoleh dari sistem tersebut seperti arus, tegangan atau sudut fasa antara keduanya. Informasi yang diperoleh dari sistem tenaga listrik akan digunakan untuk membandingkan besarannya dengan besaran ambang-batas (threshold setting) pada peralatan

proteksi. Apabila besaran yang diperoleh dari sistem melebihi setting ambang-batas peralatan proteksi, maka sistem proteksi akan bekerja untuk mengamankan kondisi tersebut. Peralatan proteksi pada umumnya terdiri dari beberapa elemen yang dirancang untuk mengamati kondisi sistem dan melakukan suatu tindakan berdasarkan kondisi sistem

BAB I
PENDAHULUAN

A.  Latar Belakang

Proteksi transmisi tenaga listrik sangat penting dalam proses penyaluran daya dari satu tempat ke tempat yang lain. Ini dikarenakan prinsip dalam transmisi tenaga listrik yang baik salah satunya adalah aman selain andal dan ekonomis. Proteksi tenaga listrik merupakan bagian yang menjamin bahwa dalam transmisi tenaga lisrik dapat dikatakan aman. Dapat dikatakan aman karena dalam transmisi tenaga listrik akan diberikan suatu alat yang berfungsi untuk mengamankan transmisi dari gangguan bahkan mengamankan manusia dari bahaya yang ditimbulkan oleh pemindahan daya listrik dari suatu tempat ke tempat yang lain.

Proteksi transmisi tenaga listrik sangat diperlukan dalam transmisi tenaga listrik. Dengan proteksi yang bagus, maka transmisi tidak akan rusak ketika ada sebuah gangguan yang bersifat sementara. Jika proteksi transmisi tenaga listrik baik, maka nilai ekonomis dapat diperoleh karena jika dalam suatu transmisi terjadi gangguan, maka kerusakan peralatan tidak dapat menyebar keperalatan yang lain dikarenakan ada sebuah proteksi transmisi. Nilai ekonomis dan aman dapat dipadukan menjadi nilai andal. Andal yang dimaksud disini adalah tidak membahayakan manusia yang berada disekitar transmisi tenaga listrik sehingga manusia yang berada disekitar transmisi ini tidak mengalami gangguan kesehatan maupun gangguan material.

Pembuatan karya tulis ini berdasarkan tugas mata kuliah konsentrasi yaitu sistem proteksi. Selain untuk memenuhi tugas mata kuliah tersebut,

B. Rumusan masalah

Dalam karya tulis ini saya akan membahas beberapa permasalasahan. Diantaranya adalah :

1. Apakah Pengertian Proteksi Transmisi Tenaga Listrik?
2. Apa saja yang termasuk dalam alat proteksi tenaga listrik?
3. Bagaimana proteksi transmisi tenaga listrik itu bekerja?
4. Dimanakah proteksi transmisi tenaga listrik diterapkan?

C. Batasan Masalah

Mengingat permasalahan dalam gangguan pada sistem tenaga listrik sangat luas maka penulisan makalah ini akan dibatasi pada pengertian proteksi transmisi tenaga listrik, bagaimana proteksi tersebut bekerja, dimana letak porteksi tersebut, dan apa saja alatnya.

D. Tujuan

Tujuan penyusun karya tulis ini yang pertama adalah untuk memenuhi tungas mata kuliah sistem proteksi sistem tenaga listrik. Yang kedua adalah agar para penyusun mendapatkan ilmu dan kompetensi yang lebih dalam hal proteksi, terutama proteksi transmisi tenaga listrik. Yang ketiga adalah agar karya tulis ini dapat dijadikan sumber referensi oleh para pembaca sebagai dasar pemikiran untuk dikembangkan atau untuk dilengkapi.

E. Manfaat

Manfaat yang diperoleh setelah membaca karya tulis ini adalah pembaca mengetauhi proteksi transmis tenaga listrik yang digunakan pada umumnya, bagaimana proteksi tersebut bisa bekerja, penerapannya dibagian sebelah mana, dan macam alat pengaman transmisi tenaga listrik.

BAB II

PEMBAHASAN

1.  Pengertian Proteksi Transmisi Tenaga Listrik

Gambar 1. Gambar jaringan sistem tenaga listrik

Pengertian proteksi transmisi tenaga listrik adalah adalah proteksi yang dipasang pada peralatan-peralatan listrik pada suatu transmisi tenaga listrik sehingga proses penyaluran tenaga listrik dari tempat pembangkit tenaga listrik(Power Plant) hingga Saluran distribusi listrik (substation distribution) dapat disalurkan sampai pada konsumer pengguna listrik dengan aman. Proteksi transmisi tenaga listrik diterapkan pada transmisi tenaga listrik agar jika terjadi gangguan peralatan yang berhubungan dengan transmisi tenaga listrik tidak mengalami kerusakan. Ini juga termasuk saat terjadi perawatan dalam kondisi menyala. Jika proteksi bekerja dengan baik, maka pekerja dapat melakukan pemeliharaan transmisi tenaga listrik dalam kondisi bertegangan. Jika saat melakukan pemeliharaan tersebut terjadi gangguan, maka pengaman-pengaman yang terpasang haurus bekerja demi mengamankan sistem dan manusia yang sedang melaukukan perawatan.

Tujuan dari sistem proteksi adalah 

• untuk mengidentifikasi gangguan, memisahkan bagian instalasi yang terganggu dari bagian lain yang masih normal dan sekaligus mengamankan instalasi dari kerusakan        atau kerugian yang lebih besar, serta memberikan informasi / tanda bahwa telah terjadi gangguan, yang pada umumnya diikuti dengan membukanya PMT.  
•      Pemutus Tenaga ( PMT ) untuk memisahkan / menghubungkan satu bagian instalasi dengan bagian instalasi lain, baik instalasi dalam keadaan normal maupun dalam keadaan terganggu. Batas dari bagian-bagian instalasi tersebut dapat terdiri dari satu PMT atau lebih Sedangkan untuk syarat yang harus dimiliki oleh sebuah sistem proteksi adalah    Sensitif : yaitu mampu merasakan gangguan sekecil apapun
• 
  
  1.   Andal : yaitu akan bekerja bila diperlukan (dependability) dan tidak akan bekerja bila  tidak diperlukan (security). 
  2. Selektif : yaitu mampu memisahkan jaringan yang terganggu saja. 
  3.   Cepat : yaitu mampu bekerja secepat-cepatnya
  
  
  Proteksi ini berbeda dengan pengaman. Jika pengaman suatu sistem berarti system tersebut tidak merasakan gangguan sekalipun. Sedangkan proteksi atau pengaman sistem, sistem merasakan gangguan tersebut namun dalam waktu yang sangant singkat dapat diamankan. Sehingga sistem tidak mengalami kerusakan akibat gangguan yang terlalu lama. Gangguan pada transmisi tenaga listrik dapat berupa :
  •   GANGGUAN SISTEM
  Gangguan sistem adalah gangguan yang terjadi di sistem tenaga listrik seperti pada transformator, reaktor, kapasitor, busbar, SUTT, SKTT, SUTET dan lain sebagainya. Gangguan sistem dapat dikelompokkan sebagai gangguan permanen dan gangguan temporer.
  •  GANGGUAN NON SISTEM
  Gangguan non sistem adalah gangguan bukan pada sistem, jenis nya antara lain kerusakan komponen relai, kabel kontrol terhubung singkat dan interferensi / induksi pada kabel kontrol.
  Dan untuk jenis tipe gangguan pada sistem proteksi terdiri dari
  •         Gangguan Fasa
   Terhubungnya dua fasa atau lebih, secara langsung atau tidak. Meliputi gangguan hubung singkat dua fasa dan tiga fasa. Hubung singkat ditandai dengan:
  -        Turunnya tegangan sistem jaringan.
  -        Kenaikan arus dalam waktu yang sangat pendek       
  •       Gangguan Tanah
  Terhubungnya satu fasa atau lebih dengan tanah, secara langsung atau tidak langsung. (tiang, badan trafo, selubung timah kabel).
  
  
  2.  Relay Proteksi
  
  Gambar 2. Skema diagram relay proteksi
  
  
  •         ELEMEN PEMBANDING
  Elemen ini berfungsi menerimabesaran setelah terlebih dahulu besaran itu diterima oleh elemen pengindera untukmembandingkan besaran listrikpada saat keadaan normal denganbesaran arus kerja relai.
  •         ELEMEN PENGINDERA
  Elemen ini berfungsi untukmerasakan besaran-besaran listrik,seperti arus, tegangan, frekuensi,dan sebagainya tergantung relai yang dipergunakan.
  Pada bagian ini besaran yang masuk akan dirasakan keadaannya,apakah keadaan yang diproteksi itu mendapatkan gangguan atau dalam keadaan normal, untuk selanjutnya besaran tersebut dikirimkan keelemen pembanding.
  •         ELEMEN PENGUKUR
  Elemen ini berfungsi untuk mengadakan perubahan secara cepet pada besaran ukurnya dan akan segera memberikan isyarat untuk membuka PMT atau memberikan sinyal.
  Relay adalah Sebuah alat yang bertugas menerima/mendeteksi besaran tertentu untuk kemudian mengeluarkan perintah sebagai tanggapan (respons) atas besaran yang dideteksinya.
  Berdasarkan cara mendeteksi besaran:
  a)    Relay Primer; besaran yang dideteksi misalnya arus, dideteksi secara langsung.
  b)   Relay Sekunder; besaran yang dideteksi, melalui alat-alat bantu misalnya trafo arus/trafo tegangan
  Konstruksi Relay terdiri dari dua bagian utama yaitu kumparan magnit dan kumparan induksi 
  
   
  3. Jenis-jenis Relay
  
  
  a)             Relay Arus Lebih
            Merupakan rele Pengaman yang bekerja karena adanya besaran arus dan terpasang pada Jaringan Tegangan tinggi, Tegangan menengah juga pada pengaman Transformator tenaga.  Rele ini berfungsi untuk mengamankan peralatan listrik akibat adanya gangguan phasa-phasa.
  Jenis Relay Arus Lebih:
  •   Relay invers; waktu kerjanya tergantung kepada besarnya arus hubung singkat, makin besar makin cepat. Pada koordinasi antara relay-relay invers berlaku koordinasi arus dan waktu sekaligus.
  •  Relay Cepat; digunakan dalam kombinasi dengan relay definit/invers apabila diperlukan waktu kerja yang lebih cepat  misalnya jika terjadi gangguan dengan arus hubung singkat besar.
  
  
  •  Relay Definit; bekerjanya tidak tergantung kepada besarnya arus hubung singkat yang melaluinya. Waktu kerjanya disetel tertentu dan biasanya dikoordinasikan dengan waktu kerja pengaman didepan dan dibelakangnya. 

 

Gambar 3. Bentuk fisik dari relay arus lebih

b)             Relay Diffrensial

Relay Differensial pada prinsipnya adalah sama saja dengan relay arus lebih hanya saja lebih peka karena harus bekerja terhadap arus yang kecil.  Perbedaan dengan relay arus lebih terletak pada rangkaian listrik yang bertugas mendeteksi arus.

Gambar 4. Skema dan bentuk fisik relay diffrensial

c.  Relai gangguan tanah terbatas

Rele Gangguan Tanah Terbatas ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap tanah didalam daerah pengaman transformator khususnya untuk gangguan didekat titik netral yang tidak dapat dirasakan oleh RELE differential, yang disambung ke instalasi trafo arus ( CT ) dikedua sisi.

 

Gambar 5. Single diagram Rele Gangguan Tanah Terbatas

d. Relai Bucholtz

     Rele Bucholtz  berfungsi untuk mendeteksi adanya gas yang ditimbulkan oleh loncatan ( bunga ) api dan pemanasan setempat dalam minyak transformator. Penggunaan rele deteksi gas (Bucholtz) pada Transformator terendam minyak yaitu untuk mengamankan transformator yang didasarkan pada gangguan Transformator seperti : arcing, partial discharge, over heating yang umumnya menghasilkan gas.

Gambar 6. Bentuk fisik dari relai Bucholtz

e. Relai jansen

 Relai Jansen  berfungsi untuk mengamankan pengubah tap (tap changer) dari transformator.

•          Tap changer adalah alat yang terpasang pada trafo,berfungsi untuk mengatur tegangan keluaran (sekunder) akibat beban maupun variasi tegangan pada sistem masukannya (input).

•    Tap changer umumnya dipasang pada ruang terpisah dengan ruang untuk tempat kumparan,dimaksudkan agar minyak tap changer tidak bercampur dengan minyak tangki utama.

•      Untuk mengamankan ruang diverter switch apabila terjadi gangguan pada sistem tap changer ,digunakan pengaman yang biasa disebut :RELE JANSEN (bucholznya Tap changer).

•      Jenis dan tipe rele jansen bermacam-macam bergantung pada merk Trafo: misalnya RS 1000,LF 15,LF 30.

•  Rele jansen dipasang antara tangki tap changer dengan konservator minyaktap changer.

                                 Gambar 7. Bentuk fisik dari relai Jensen

F. Relai zero sequenze current

     Konstruksi dan prinsif kerjanya adalah seperti relay arus lebih, hanya rangkaian arusnya yang bertugas mendeteksi arus zero sequenze yang berbeda. Juga karena arus zero sequenze ini ordenya lebih kecil maka relay arus zero sequenze ini juga harus lebih peka dari relai arus lebih.

     Dalam keadaan normal maka arus dalam setiap fasa I_R, I_S, dan I_T sama besarnya (Simetris) masing-masing berbeda fasa 120^{0 ,} sehingga arus melewati kumparan  Zo =0. tetapi apabila ada gangguan hubung tanah maka keadaan arus setiap fasa tidak simetris lagi dan mengalirkan komponen arus urutan nol lewat kumparan Zo sehingga relai arus zero Sequenze bekerja.

Gambar 8. Rangkaian arus relai zero sequencec cureent dan diagram vektornya

          G. Relai tekan lebih

                        Rele Tekanan Lebih ini berfungsi mengamankan tekanan lebih pada transformator, dipasang pada transformator tenaga dan bekerja dengan menggunakan membrane.Tekanan lebih terjadi karena adanya flash over atau hubung singkat yang timbul pada belitan transformator tenaga yang terendam minyak, lalu berakibat decomposisi dan evaporasi minyak, sehingga menimbulkan tekanan lebih pada tangki transformator.

Gambar 9. Bentuk fisik dari relai tekan lebih

          H. Relai Impedansi

                        Relay impedansi disebut juga relay jarak atau impedance relay atau Distance relay.  Disebut relay impedansi karena mendeteksi impedansi tapi disebut relay jarak karena bersifat mengukur jarak. Rele ini mempunyai beberapa karaktristik seperti mho, quadralateral, reaktans, dll. Sebagai unit proteksi relai ini dilengkapi dengan pola teleproteksi seperti putt, pott dan blocking. Jika tidak terdapat teleproteksi maka rele ini berupa step distance saja

 

I.     Directional Comparison Relay.

 Relai penghantar yang prinsip kerjanya membandingkan arah gangguan, jika kedua relai pada penghantar merasakan gangguan di depannyamaka relai akan bekerja. Cara kerjanya ada yang menggunakan directional impedans, directional current dan superimposed

Gambar 11. Gambar single line diagram directional comparison relai

 

J. Relai hubung tanah (GFR)

Rele hubung tanah merupakan rele Pengaman yang bekerja karena adanya besaran arus dan terpasang pada jaringan Tegangan tinggi,Tegangan menengah juga pada pengaman Transformator tenaga.

Gambar 12. Diagram Pengaman arus lebih dengan 3 OCR + GFR

K. Circuit Breaker (CB)

Circuit Breaker (CB) adalah salah satu peralatan pemutus daya yang berguna untuk memutuskan dan menghubungkan rangkaian listrik dalam kondisi terhubung ke beban secara langsung dan aman, baik pada kondisi normal maupun saat terdapat gangguan. Berdasarkan media pemutus listrik / pemadam bunga api, terdapat empat jenis CB sbb:

1. Air Circuit Breaker (ACB), menggunakan media berupa udara.

2. Vacuum Circuit Breaker (VCB), menggunakan media berupa vakum.

3. Gas Circuit Breaker (GCB), menggunakan media berupa gas SF6.

4. Oil Circuit Breaker (OCB), menggunakan media berupa minyak.

Berikut ini adalah syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh suatu peralatan untuk menjadi pemutus daya :  

a. Mampu menyalurkan arus maksimum sistem secara kontinu.

b. Mampu memutuskan atau menutup jaringan dalam keadaan berbeban ataupun dalam keadaan hubung singkat tanpa menimbulkan kerusakan pada pemutus daya itu sendiri.

c. Mampu memutuskan arus hubung singkat dengan kecepatan tinggi.

L. Relay Suhu

Relay ini digunakan untuk mengamankan transformator dari kerusakan akibat adanya suhu yang berlebihan. Ada 2 macam relay suhu pada transformator, yaitu :

a. Relay Suhu Minyak

Relay ini dilengkapi dengan sensor yang dipasang pada minyak isolasi transformator. Pada saat transformator bekerja memindahkan daya dari sisi primer ke sisi sekunder, maka akan timbul panas pada minyak isolasi, akibat rugi daya maupun adanya gangguan pada transformator.

b. Relay Suhu Kumparan

Relay ini hampir sama dengan relay suhu minyak. Perbedaannya terletak pada sensornya. Sensor relay suhu kumparan berupa elemen pemanas yang dialiri arus dari transformator arus yang dipasang pada kumparan-kumparan transformator.

Gambar 13. Rangakaian relai suhu

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN

ü  Proteksi transmisi tenaga listrik adalah adalah proteksi yang dipasang pada peralatan-peralatan listrik pada suatu transmisi tenaga listrik sehingga proses penyaluran tenaga listrik dari tempat pembangkit tenaga listrik(Power Plant) hingga Saluran distribusi listrik (substation distribution) dapat disalurkan sampai pada konsumer pengguna listrik dengan aman.

ü  Relay adalah Sebuah alat yang bertugas menerima/mendeteksi besaran tertentu untuk kemudian mengeluarkan perintah sebagai tanggapan (respons) atas besaran yang dideteksinya.

DAFTAR PUSTAKA

ABB. 2007. “ANSI / IEC three-phase recloser OVR” http://www.abb.com Download 16th

November 2007

Arismunandar, A dan Kuwahara, S. 1972. Teknik Tenaga Listrik, jilid III gardu induk.Jakarta: PT. Pradnya Paramita