dasar teori niko,
-
Upload
nicko-lastarda -
Category
Documents
-
view
166 -
download
1
Transcript of dasar teori niko,
5/14/2018 dasar teori niko, - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar-teori-niko 1/8
Laboratorium Simulasi Sistem Tenaga Listrik.B 103
Semester Genap 2011-2012
BAB II
DASAR TEORI
Overvoltage dan Undervoltage-Time-Lag Relay
1. DASAR-DASAR PENGAMAN SISTEM TENAGA LISTRIK
a. Pengertian PengamanSistem pengaman tenaga listrik merupakan sistem pengaman pada
peralatanperalatan yang terpasang pada sistem tenaga listrik, seperti
generator, busbar, transformator, saluran udara tegangan tinggi, saluran
kabel bawah tanah, dan lain sebagainya terhadap kondisi abnormal
operasi sistem tenaga listrik tersebut.
Fungsi PengamanKegunaan sistem pengaman tenaga listrik, antara lain untuk :
1) Mencegah kerusakan peralatan-peralatan pada sistem tenaga listrik
akibat terjadinya gangguan atau kondisi operasi sistem yang tidak
normal.
2) Mengurangi kerusakan peralatan-peralatan pada sistem tenaga
listrik akibat terjadinya gangguan atau kondisi operasi sistem yang
tidak normal.
3) Mempersempit daerah yang terganggu sehingga gangguan tidak
melebar pada sistem yang lebih luas.4) Memberikan pelayanan tenaga listrik dengan keandalan dan mutu
tinggi kepada konsumen.
5) Mengamankan manusia dari bahaya yang ditimbulkan oleh tenaga
listrik.
Daerah Pengamanan
Di dalam pengaman sistem tenaga listrik, seluruh komponen
harus diamankan dengan tetap menekankan selektivitas kerja
peralatan/relay pengaman. Untuk mencapai hal ini, sistem tenaga listrik
dibagi menjadi daerah-daerah (zona) pengaman seperti terlihat padaGambar 2.6 berikut ini :
Gambar 1. Daerah Pengamanan Pada Sistem Tenaga Listrik
5/14/2018 dasar teori niko, - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar-teori-niko 2/8
Laboratorium Simulasi Sistem Tenaga Listrik.B 103
Semester Genap 2011-2012
Keterangan :
1 = Zone Generator 4 = Zone Transmisi
2 = Zone Transformator Step-Up 5 = Zone Transformator Step-Down3 = Zone Busbar 6 = Zone Beban
Setiap daerah pengamanan pada umumnya terdiri atas satu atau
lebih elemen sistem tenaga listrik. Misalnya generator, busbar,
transformator, transmisi, dan lainlain. Agar seluruh sistem tenaga listrik
dapat diamankan, maka harus ada daerah yang tumpang-tindih
(overlap). Artinya ada elemen sistem yang diamankan oleh dua daerah
pengamanan. Setiap daerah pengaman dijaga oleh relay yang sesuai
dengan karakteristik peralatan yang diamankan. Pada umumnya yangmenjadi batas pengamanan antar daerah pengamanan ialah trafo arus
yang mencatu ke relay.
Persyaratan Relay PengamanPada sistem tenaga listrik, relay memegang peran yang sangat
vital. Pengaman berkualitas yang baik memerlukan relay pengaman
yang baik juga. Untuk itu ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi
oleh relay pengaman, seperti tersebut berikut ini :
1. Keterandalan ( Reliability) Pada kondisi normal (tidak ada gangguan) relay tidak bekerja.
Jika terjadi gangguan maka relay tidak boleh gagal bekerja dalam
mengatasi gangguan. Kegagalan kerja relay dapat mengakibatkan alat
yang diamankan rusak berat atau gangguannya meluas sehingga daerah
yang mengalami pemadaman semakin luas. Relay tidak boleh salah
kerja, artinya relay yang seharusnya tidak bekerja, tetapi bekerja. Hal inimenimbulkan pemadaman yang tidak seharusnya dan menyulitkan
analisa gangguan yang terjadi. Keandalan relay pengaman ditentukan
dari rancangan, pengerjaan, beban yang digunakan, dan perawatannya.2. Selektivitas (Selectivity)
Selektivitas berarti relay harus mempunyai daya beda
(discrimination), sehingga mampu dengan tepat memilih bagian yang
terkena gangguan. Kemudian relay bertugas mengamankan peralatan.
Relay mendeteksi adanya gangguan dan memberikan perintah untuk
membuka pemutus tenaga dan memisahkan bagian yang terganggu.
Bagian yang tidak terganggu jangan sampai dilepas dan masih
beroperasi secara normal, sehingga tidak terjadi pemutusan pelayanan.
Jika terjadi pemutusan hanya terbatas pada daerah yang terganggu.
5/14/2018 dasar teori niko, - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar-teori-niko 3/8
Laboratorium Simulasi Sistem Tenaga Listrik.B 103
Semester Genap 2011-2012
3. Sensitivitas (Sensitivity)
Relay harus mempunyai kepekaan yang tinggi terhadap besaran
minimal (kritis) sebagaimana direncanakan. Relay harus dapat bekerjapada awalnya terjadinya gangguan. Oleh karena itu, gangguan lebih
mudah diatasi pada awal kejadian. Hal ini memberi keuntungan dimana
kerusakan peralatan yang harus diamankan menjadi kecil. Namun
demikian, relay juga harus stabil.
4. Kecepatan Kerja
Relay pengaman harus dapat bekerja dengan cepat. Jika ada
gangguan, misalnya isolasi bocor akibat adanya gangguan tegangan
lebih terlalu lama sehingga peralatan listrik yang diamankan dapat
mengalami kerusakan. Namun demikian, relay tidak boleh bekerjaterlalu cepat (kurang dari 10 ms). Disamping itu, waktu kerja relay tidak
boleh melampaui waktu penyelesaian kritis (critical clearing time). Pada
sistem yang besar atau luas, kecepatan kerja relay pengaman mutlak
diperlukan karena untuk menjaga kestabilan sistem agar tidak terganggu.
Hal ini untuk mencegah relay salah kerja karena transient akibat surja
petir.
5. Ekonomis
Satu hal yang harus diperhatikan sebagai persyaratan relay
pengaman adalah masalah harga atau biaya. Relay tidak akandiaplikasikan dalam sistem tenaga listrik, jika harganya sangat mahal.
Persyaratan reliabilitas, sensitivitas, selektivitas dan kecepatan kerja
relay hendaknya tidak menyebabkan harga relay tersebut menjadi mahal.
2. Relay Arus Lebih (OCR) Relay arus lebih adalah relay yang bekerja terhadap arus lebih, ia
akan bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai settingnya ( I set ).
Prinsip kerjanya adalah pada dasarnya relay arus lebih adalah suatu alat
yang mendeteksi besaran arus yang melalui suatu jaringan denganbantuan trafo arus. Harga atau besaran yang boleh melewatinya disebut
dengan setting.
Macam-macam karakteristik relay arus lebih :
a. Relay waktu seketika (Instantaneous relay)
Relay yang bekerja seketika (tanpa waktu tunda) ketika arus
yang mengalir melebihi nilai settingnya, relay akan bekerja dalam waktu
beberapa mili detik (10 – 20 ms). Dapat kita lihat pada gambar 2
dibawah ini.
5/14/2018 dasar teori niko, - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar-teori-niko 4/8
Laboratorium Simulasi Sistem Tenaga Listrik.B 103
Semester Genap 2011-2012
Gambar 2 Karakteristik relay waktu seketika
Relay ini jarang berdiri sendiri tetapi umumnya dikombinasikan denganrelay arus lebih dengan karakteristik yang lain.
b. Relay arus lebih waktu tertentu (Definite time relay)
Relay ini akan memberikan perintah pada PMT pada saat
terjadi gangguan hubung singkat dan besarnya arus gangguan
melampaui settingnya (Is), dan jangka waktu kerja relay mulai pick up
sampai kerja relay diperpanjang dengan waktu tertentu tidak tergantung
besarnya arus yang mengerjakan relay, lihat gambar 3. dibawah ini.
Gambar 3 Karakteristik relay waktu definite
c. Relay arus lebih waktu terbalik
Relay ini akan bekerja dengan waktu tunda yang tergantung
dari besarnya arus secara terbalik (inverse time), makin besar arus makin
kecil waktu tundanya. Karakteristik ini bermacam-macam. Setiap pabrik
dapat membuat karakteristik yang berbeda-beda, karakteristik waktunya
dibedakan dalam tiga kelompok : standar invers, very inverse,
extreemely inverse.
5/14/2018 dasar teori niko, - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar-teori-niko 5/8
Laboratorium Simulasi Sistem Tenaga Listrik.B 103
Semester Genap 2011-2012
Gambar 4 Karakteristik relay waktu Inverse
Pada relay arus lebih memiliki 2 jenis pengamanan yang berbeda antaralain:
Relay mendeteksi arus fasa. Oleh karena itu, disebut pula “Relay
fasa”. Karena pada relay tersebut dialiri oleh arus fasa, maka
settingnya (Is) harus lebih besar dari arus beban maksimum.
Ditetapkan Is = 1,2 x In (In = arus nominal peralatan terlemah).
Arus gangguan satu fasa tanah ada kemungkinan lebih kecil dari
arus beban, ini disebabkan karena salah satu atau dari kedua halberikut:
Gangguan tanah ini melalui tahanan gangguan yang masih cukup
tinggi. Pentanahan netral sistemnya melalui impedansi/tahanan
yang tinggi, atau bahkan tidak ditanahkan Dalam hal demikian,
relay pegaman hubung singkat (relay fasa) tidak dapat mendeteksi
gangguan tanah tersebut. Supaya relay sensitive terhadap gangguan
tersebut dan tidak salah kerja oleh arus beban, maka relay dipasang
tidak pada kawat fasa melainkan kawat netral pada sekunder trafo
arusnya. Dengan demikian relay ini dialiri oleh arus netralnya,berdasarkan komponen simetrisnya arus netral adalah jumlah dari
arus ketiga fasanya. Arus urutan nol dirangkaian primernya baru
dapat mengalir jika terdapat jalan kembali melalui tanah (melaluikawat netral)
5/14/2018 dasar teori niko, - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar-teori-niko 6/8
Laboratorium Simulasi Sistem Tenaga Listrik.B 103
Semester Genap 2011-2012
Gambar 5 Sambungan relay GFR dan 2 OCR
3. Relay Differensial
Relay differensial merupakan suatu relay yang prinsip kerjanya
berdasarkan kesimbangan (balance), yang membandingkan arus-arus
sekunder transformator arus (CT) terpasang pada terminal-terminal
peralatan atau instalasi listrik yang diamankan. Penggunaan relay
differensial sebagai relay pengaman, antara lain pada generator,transformator daya, bus bar, dan saluran transmisi. Relay differensial
digunakan sebagai pengaman utama (main protection) pada
transformator daya yang berguna untuk mengamankan belitan
transformator bila terjadi suatu gangguan. Relay ini sangat selektif dan
sistem kerjanya sangat cepat.
Prinsip Kerja Dari Relay DifferensialSebagaimana disebutkan diatas, Relay differensial adalah suatu
alat proteksi yang sangat cepat bekerjanya dan sangat selektif
berdasarkan keseimbangan (balance) yaitu perbandingan arus yang
mengalir pada kedua sisi trafo daya melalui suatu perantara yaitu trafo
arus (CT). Dalam kondisi normal, arus mengalir melalui peralatan listrik
yang diamankan (generator, transformator dan lain-lainnya). Arus-arussekunder transformator arus, yaitu I1 dan I2 bersikulasi melalui jalur IA.
Jika relay pengaman dipasang antara terminal 1 dan 2, maka dalam
kondisi normal tidak akan ada arus yang mengalir melaluinya. Dapat
dilihat pada gambar 6 dibawah ini :
5/14/2018 dasar teori niko, - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar-teori-niko 7/8
Laboratorium Simulasi Sistem Tenaga Listrik.B 103
Semester Genap 2011-2012
Gambar 6 Pengawatan dasar relay differensialJika terjadi gangguan diluar peralatan listrik peralatan listrik yang
diamankan (external fault ), maka arus yang mengalir akan bertambahbesar, akan tetapi sirkulasinya akan tetap sama dengan pada kondisinormal, sehingga relay pengaman
tidak akan bekerja untuk gangguan luar tersebut. Jika gangguan terjadi
didalam (internal fault ), maka arah sirkulasi arus disalah satu sisi akan
terbalik, menyebabkan
keseimbangan pada kondisi normal terganggu, akibatnya arus ID akan
mengalir melalui relay pengaman dari terminal 1 menuju ke terminal 2.Selama arus-arus sekunder transformator arus sama besar, maka tidak
akan ada arus yang mengalir melalui kumparan kerja (operating coil)relay pengaman, tetapi setiap gangguan (antar fasa atau ke tanah) yang
mengakibatkan sistem keseimbangan terganggu, akan
menyebabkan arus mengalir melalui Operating Coil relay pengaman,
maka relai pengaman akan bekerja dan memberikan perintah putus(tripping) kepada circuit breaker (CB) sehingga peralatan atau instalasi
listrik yang terganggu dapat diisolir dari sistem tenaga listrik. Seperti
gambar 7 dibawah ini :
Gambar 7 Sistem Pengamanan Relay Differensial
5/14/2018 dasar teori niko, - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar-teori-niko 8/8
Laboratorium Simulasi Sistem Tenaga Listrik.B 103
Semester Genap 2011-2012
Karakteristik operasi dari relay yang demikian diberikan pada gambar 8
dibawah ini :
Gambar 8 Karakteristik Operasi Dari Sebuah Relay DifferensialDidalam relay ini kumparan kerjanya dihubungkan dengan titik
tengah kumparan penahan (peredam), total jumlah impedansi belitandidalam kumparan peredam sama dengan jumlah ampere belitan yang
ada pada kedua ½ bagian kumparan yaitu , yang memberikan
rata-rata arus peredam sebesar didalam belitan N.
Untuk gangguan luar I1 dan I2 semakin besar dan karenanya
kopel peredam bertambah besar yang bisa mencegah kesalahan operasi.
Ratio arus perendaman rata-rata dari arus operasi differensial
persentasenya bisa ditetapkan, maka relay tersebut dinamakan relaydifferensial dengan persentase. Relay tersebut juga disebut relay
differensial bias, sebab relay ini dilengkapi dengan flux tambahan.
Persentase relay differensial bias memiliki karakteristik pick-up yang
semakin tinggi. Karena besarnya arus yang lewat semakin bertambah,maka arus peredamannya semakin bertambah.