KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONAL POLITEKNIK NEGERI PADANGJURNAL PRATIKUMSISTEM PROTEKSI

KOMBINASI GENERATOR SINKRON DENGAN UNDER & OVER VOLTAGE RELAY DAN OVER CURRENT RELAY

NAMA PRAKTIKAN:MOHAMMAD NGAPAN HADINOMOR BP:1101024017KELAS:3 PLNPROGRAM STUDI:TEKNIK LISTRIKJURUSAN:TEKNIK ELEKTROTANGGAL PRATIKUM:25 NOVEMBER 2013TANGGAL PENYERAHAN:26 NOVEMBER 2013INSTRUKTUR:1. FIRMANSYAH,ST.,MT2. SALWIN ANWAR.,MT

POLITEKNIK NEGERI PADANGTAHUN AJARAN 2013/2014PENILAIANREVISIDITERIMAN I L A I

1. Laporan AwalYa / TidakYa / Tidak

2. Laporan AkhirYa / Tidak Ya / Tidak

No.Hal.UraianParafKeterangan

DAFTAR ISI

Cover laporan pratikumTabel revisiDaftar isiBab I (Tujuan)Bab II (Pendahuluan) Defenisi Karakteristik Rangkaian ekuivalen Rumus Bab III (Peralatan yang digunakan)Bab IV (Diagram rangkaian)Bab V (langkah kerja)Bab VI (tabel percobaan)Bab VII (analisa : a. Analisa rangkaian b. Analisa data c. Analisa relevansi d. Analisa pembanding e. KarakteristikBab VIII (penutup)

BAB ITUJUAN

1. Menentukan karakteristik generator sinkron. 2. Menentukan karakteristik Pemutusan Over Current Relay dan Pemutusan Under Voltage Relay. 3. Dapat menentukan setting OCR dan setting UVR yang sesuai dengan tegangan nominal Beban. 4. Mampu memilih rating OCR dan rating UVR sesuai kapasitas beban.

BAB II TEORI PENUNJANG

2.1. Pengertian

Generator sinkron (sering disebut alternator) adalah mesin sinkron yang digunakan untuk mengubah daya mekanik menjadi daya listrik. Generator sinkron dapat berupa generator sinkron tiga fasa atau generator sinkron AC satu fasa tergantung dari kebutuhan. Generator Sinkron Tiga Phasa memiliki dua jenis eksitasia) dengan penguatan generator DC Pilot Exciter.b) penguatan brushless.

2.2. Prinsip Kerja Generator Sinkron

Jika sebuah kumparan diputar pada kecepatan konstan pada medan magnet homogen, maka akan terinduksi tegangan sinusoidal pada kumparan tersebut. Medan magnet bisa dihasilkan oleh kumparan yang dialiri arus DC atau oleh magnet tetap.

2.3. Rele Arus Lebih (Over Current Relay)

Adalah suatu rangkaian peralatan rele pengaman yang memberikan respon terhadap kenaikan arus yang melebihi harga arus yang telah ditentukan pada rangkaian yang diamankan. Keuntungan dari penggunaan proteksi rele arus lebih ini antara lain : Sederhana dan murah Mudah penyetelannya Dapat berfungsi sebagai pengaman utama dan cadangan Mengamankan gangguan hubung singkat antar fasa, satu fasa ke tanah, dan dalam beberapa hal digunakan untuk proteksi beban lebih (overload). Pengaman utama pada jaringan distribusi dan substransmisi Pengaman cadangan untuk generator, trafo, dan saluran transmisi.

2.4. Rele Tegangan Kurang (Under Voltage relay)

Adalah rele yang bekerja dengan menggunakan tegangan sebagai besaran ukur. Rele akan bekerja jika mendeteksi adanya penurunan tegangan melampaui batas yang telah ditetapkan. Untuk waktu yang relatif lama tegangan turun adalah lebih kecil dari 5% dari tegangan nominal dan dalam jangka waktu jam beberapa peralatan yang beroperasi dengan tegangan di bawah 10 % akan mengalami penurunan efisiensi.

Over/Under Voltage Relay

Over Voltage Relay (OVR) dan Under Voltage Relay (UVR) adalah relai yang mengamankan peralatan instalasi dari pengaruh perubahan tegangan lebih atau tegangan kurang. Peralatan instalasi mempunyai nilai batas maksimum dan minimum dalam pengoperasiannya. Jika melebihi nilai maksimum atau minimum batas kerja operasinya, peralatan tersebut dapat rusak. Sehingga untuk mejaga peralatan dari kerusakan akibat perubahan tegangan yang signifikan tersebut dibutuhkan OVR dan UVR. Prinsip dasar OVR dan UVR adalah bekerja apabila dia mencapai titik setingannya. OVR akan bekerja jika tegangan naik, melebihi dari setingannya, sedangka UVR bekerja jika tegangan turun, kurang dari nilai setingannya. OVR diaplikasikan pada: Sebagai pengaman gangguan fasa ke tanah (pergeseran titik netral) pada jaringan yang disuplai dari trafo tenaga dimana titik netralnya ditanahkan melalui tahanan tinggi/mengambang; Sebagai pengaman gangguan fasa ke tanah stator generator dimana titik netral generator ditanahkan lewat trafo distribusi. Sebagai pengaman overspeed pada generator.

UVR diaplikasikan pada:1. Berfungsi mencegah strating motor bila suplai tegangan turun;2. Pengamanan sistem dapat dikombinasikan dengan relai frekuensi kurang.

Karakteristik waktu OVR/UVR adalah inverse:

Gambar 2 .1. Karakteristik Waktu UVR adalah Inverse

Gambar 2 10. karakteristik Waktu OVR adalah Inverse

Keterangan: t : waktu K : Kosntanta (5 atau 40) V : tegangan input Vs : tegangan seting Tms : Time Multiple Setting

2.5. Karakteristik OCR dan UVR

BAB IIIALAT DAN BAHANNoAlat dan bahanSpesifikasiKeterangan

1Power supply220 Volt AC1 buah

2Travo Isolasi-1 buah

3Amperemeter1 15 A1 buah

4Stop watch1 161 buah

5MCB 3 phasatype G1 buah

6motor induksi3 phasa (/Y)1 buah

7Over Current Relay (OCR)-1 buah

8Under Voltage Relay (UVR)-2 buah

9Generator Sinkron-1 buah

10Voltmeter-1 buah

11Testpen-1 buah

12Obeng-1 buah

13PMT (Pemutus Tenaga)-1 buah

14Kabel penghubung-1 buah

BAB IVDIAGRAM RANGKAIAN

BAB VINSTRUKSI KERJA (PERCOBAAN)

1. Membuat rangkaian seperti gambar rangkaian. Rangkailah semua peralatan seperti yang tertera pada gambar diagram rangkaian percobaan, Sekunder Auto Travo pada kedudukan 0 Volt. 2. ON kan Switch Power Supply AC kemudian atur kedudukan sekunder Auto Trafo untuk mendapatkan arus yang diinginkan (lihat tabel evaluasi).3. Mengamati rangkaian dan mencatat data hasil pengukuran ke dalam tabel percobaan.

BAB VITABULASI DATA

Tabel 1. Beban TetapBeban : 3 x 100 wattVm(volt)TripVeks(volt)Vs(volt)T(s)

OCROVRUVR

168 --102519,62

81 --152525,42

73 --202522,86

Tabel 2. Beban Berubah

Beban(watt)Vm(volt)TripVeks(volt)Vs(volt)T(s)

OCROVRUVR

3 x 10063 --202526,59

3 x 20097 --202527,31

3 x 300123 --202526,67

BAB VIIA N A L I S A

1. ANALISA RANGKAIANPada job kali ini praktikan akan melakukan praktikum dengan job yang berjudul Kombinasi Generator Sinkron dengan Under & Over Voltage Relay dan Over Current Relay. Hal pertama yang mesti dilakukan praktikan adalah menyiapkan alat dan bahan yaitu berupa 1 unit Sumber tegangan DC, 1 buah sumber tegangan AC 220 Volt, 1 buah Amperemeter, 1 buah Multimeter 1 buah stopwatch,, 1 buah MCB 3 phasa type G, 1 buah motor induksi 3 phasa hubungan (/Y), 1 buah Generator sinkron, 1 buah Over Current Relay, 2 buah Under Voltage Relay, 1 buah PMT, 1 buah tespen/obeng, dan beberapa kabel penghubung Setelah itu, praktikan memulai praktikum dengan melakukan 2 percobaan yaitu (a) Percobaan Beban Tetap dan (b) Percobaan Beban Berubah. Dan untuk penjelasannya sebagai berikut ;a. Percobaan Beban TetapPada percobaan pertama ini, praktikan membuat bebannya tetap konstan yaitu dengan menggunakan media 3 buah lampu 100 watt sebagai beban yang digunakannya. Ditambah dengan membuat nilai tegangan sumbernya tetap dan tegangan eksitasinya divariabelkan.Untuk Rangkaian percobaannya, dalam satu rangkaian tersebut menggunakan 4 sumber yang berbeda yaitu (1) Sumber DC, untuk menjalankan motor. (2) Sumber AC, sebagai pemberi tegangan pada generator sinkron sehingga menghasilkan eksitasi yang biasa disebut tegangan eksitasi. (3) Sumber PMT, kalau sumber PMT tidak dibedakan maka PMT tidak berfungsi sebagaimana mestinya. (4) Sumber untuk U_OVR dan OCR.Pertama sekali dengan menghubungkan antara sumber DC dengan motor induksi 3 phasa (U1, V1, W1). Karena motor terhubung bintang maka (U2, V2, W2) pada motor saling dihubungkan. Sebelum itu, pastikan motor dan generator telah dikopel terlebih dahulu. Untuk sumber generator, praktikan mengambil sumbernya dari sumber AC (variac) dengan menghubungkan 2 buah keluaran output dari Variac dengan rectifier (~). Dan (+) dari rectifier dihubungkan dengan F1 pada generator, (-) dari rectifier duhubungkan dengan F2 pada generator. Karena generator sendiri terhubung bintang maka (U1, V1, W1) saling dihubungkan dan (U2, V2, W2) masing-masingnya dihubungkan ke MCB. Keluaran dari MCB dihubungkan ke masukan PMT (L1, L2, L3) dan keluaran dari PMT langsung dihubungkan ke beban yaitu 3 buah lampu 100 watt. Untuk sumber yang digunakan untuk U_OVR dan OCR, yaitu dari keluaran stop kontak 220 volt masing-masing dihubungkan ke A1 dan A2 pada 2 buah U_OVR dan OCR. Sedangkan untuk sumber kontrolnya dari masing-masing alat ini praktikan mengambil dari sumber DC yaitu R, S, T. Disini sumber haruslah dibedakan. Fasa R untuk UVR pertama, fasa S untuk OVR kedua dan fasa T untuk OCR. Untuk kontak NC pada UVR, OVR dan OCR dihubungkan dengan PMT yaitu dengan kontak NC 15 UVR dihubungkan dengan relay pada PMT, keluarannya, kontak NC 16 dihubungkan ke kontak NC 15 OVR, keluaranya, kontak NC 16 dihubungkan dengan kontak NC 15 OCR dam keluarannya kontak NC 16 dihubungkan relay PMT.

b. Percobaan Beban BerubahPada percobaan kedua ini, hampir tidak ada bedanya sama sekali dengan percobaan pertama. Perbedaannya ada pada beban yang digunakan yaitu menggunakan 3 buah lampu 100 watt, 3 buah lampu 200 watt, dan 3 buah lampu 300 watt. Ditambah dengan membuat nilai tegangan sumber dan tegangan eksitasinya tetap. Untuk Rangkaian percobaannya, dalam satu rangkaian tersebut menggunakan 4 sumber yang berbeda yaitu (1) Sumber DC, untuk menjalankan motor. (2) Sumber AC, sebagai pemberi tegangan pada generator sinkron sehingga menghasilkan eksitasi yang biasa disebut tegangan eksitasi. (3) Sumber PMT, kalau sumber PMT tidak dibedakan maka PMT tidak berfungsi sebagaimana mestinya. (4) Sumber untuk U_OVR dan OCR.Pertama sekali dengan menghubungkan antara sumber DC dengan motor induksi 3 phasa (U1, V1, W1). Karena motor terhubung bintang maka (U2, V2, W2) pada motor saling dihubungkan. Sebelum itu, pastikan motor dan generator telah dikopel terlebih dahulu. Untuk sumber generator, praktikan mengambil sumbernya dari sumber AC (variac) dengan menghubungkan 2 buah keluaran output dari Variac dengan rectifier (~). Dan (+) dari rectifier dihubungkan dengan F1 pada generator, (-) dari rectifier duhubungkan dengan F2 pada generator. Karena generator sendiri terhubung bintang maka (U1, V1, W1) saling dihubungkan dan (U2, V2, W2) masing-masingnya dihubungkan ke MCB. Keluaran dari MCB dihubungkan ke masukan PMT (L1, L2, L3) dan keluaran dari PMT langsung dihubungkan ke beban yaitu 3 buah lampu 100 watt. Untuk sumber yang digunakan untuk U_OVR dan OCR, yaitu dari keluaran stop kontak 220 volt masing-masing dihubungkan ke A1 dan A2 pada 2 buah U_OVR dan OCR. Sedangkan untuk sumber kontrolnya dari masing-masing alat ini praktikan mengambil dari sumber DC yaitu R, S, T. Disini sumber haruslah dibedakan. Fasa R untuk UVR pertama, fasa S untuk OVR kedua dan fasa T untuk OCR. Untuk kontak NC pada UVR, OVR dan OCR dihubungkan dengan PMT yaitu dengan kontak NC 15 UVR dihubungkan dengan relay pada PMT, keluarannya, kontak NC 16 dihubungkan ke kontak NC 15 OVR, keluaranya, kontak NC 16 dihubungkan dengan kontak NC 15 OCR dam keluarannya kontak NC 16 dihubungkan relay PMT.

2. ANALISA DATATabel 1. Beban Tetap

Pada Tabel 1 ini, praktikan menggunakan beban 3 buah lampu 100 watt dengan membuat tegangan sumber (Vs) tetap, dan Tegangan eksitasi (Veks) divariabelkan. Dan didapatkan data sebagai berikut : Saat tegangan sumbernya 25 volt dan tegangan eksitasi 10 volt, maka rangkaian TRIP pada tegangan motor terukur sebesar 168 volt pada waktu 19,62 sekon. Yang memutuskan rangkaian ini adalah OCR. Saat tegangan sumbernya 25 volt dan tegangan eksitasi 10 volt, maka rangkaian TRIP pada tegangan motor terukur sebesar 81 volt pada waktu 25,42 sekon. Yang memutuskan rangkaian ini adalah OCR. Saat tegangan sumbernya 25 volt dan tegangan eksitasi 10 volt, maka rangkaian TRIP pada tegangan motor terukur sebesar 73 volt pada waktu 22,86 sekon. Yang memutuskan rangkaian ini adalah OCR.

Tabel 2. Beban Berubah

Pada Tabel 2 ini, dengan membuat tegangan sumber (Vs) dan Tegangan eksitasi (Veks) tetap. Dan didapatkan data sebagai berikut : Saat tegangan sumbernya 25 volt, tegangan eksitasi 20 volt, dan menggunakan beban 3 buah lampu 100 watt, maka rangkaian TRIP pada tegangan motor terukur sebesar 63 volt pada waktu 26,59 sekon. Yang memutuskan rangkaian ini adalah OCR. Saat tegangan sumbernya 25 volt, tegangan eksitasi 20 volt, dan menggunakan beban 3 buah lampu 200 watt, maka rangkaian TRIP pada tegangan motor terukur sebesar 97 volt pada waktu 27,31 sekon. Yang memutuskan rangkaian ini adalah OCR. Saat tegangan sumbernya 25 volt, tegangan eksitasi 20 volt, dan menggunakan beban 3 buah lampu 300 watt, maka rangkaian TRIP pada tegangan motor terukur sebesar 123 volt pada waktu 26,67 sekon. Yang memutuskan rangkaian ini adalah OCR.

3. ANALISA PERBANDINGANSecara teori, Rele arus lebih memiliki beberapa karakteristik kerja yaitu :1. Rele sesaat (Instantaneous relay), rele yang bekerja secara langsung atau tanpa waktu tunda berdasarkan perbedaan tingkat arus gangguan pada lokasi yang berbeda.2. Rele arus lebih waktu pasti (definite independent time)Rele yang bekerja berdasarkan waktu tunda yang telah ditentukan sebelumnya dan tidak tergantung pada perbedaan besarnya arus.3. Rele waktu terbalik (inverse time)Rele yang bekerja dengan waktu operasi berbanding terbalik terhadap besarnya arus yang terukur oleh rele. Rele ini mempunyai karakteristik kerja yang dipengaruhi baik oleh waktu maupun arus.4. Inverse Definite Time RelayRele ini mempunyai karakteristik kerja berdasarkan kombinasi antara rele invers dan rele definite. Rele ini akan bekerja secara definite bila arus gangguannya besar dan bekerja secara inverse jika arus gangguannya kecil.

Berikut adalah gambaran kurva karakteristik rele arus lebih :

Dari gambar karakteristik di atas dapat ditetukan bahwa karakteristik hasil praktikum sama dengan karakteristik relay inverse dan karakteristik relay inverse definite (sesuai dengan teori).Pada percobaan yang telah dilakukan oleh praktikan bahwa rele arus lebih atau Over Current Relay lebih sering bekerja dibandingkan UVR atau OVR. Dapat disimpulkan bahwa gangguan pada rangkaian tersebut disebabkan karena arus beban lebih.

4. ANALISA RELEVANSIRelai tegangan lebih [ Over Voltage Relay ] bekerjanya berdasarkan kenaikan tegangan yang melebihi settingan relay yang digunakan dan relay tegangan kurang ( Under Voltage Relay ) bekerjanya berdasarkan turunnya tegangan mencapai/ dibawah nilai settingan relay yang digunakan. Relay tegangan lebih banyak digunakan untuk: 1. Gangguan fasa ketanah atau pergeseran titik netral pada jaringan yang disuplay dari transformator tenaga dimana titik netralnya ditanahkan melalui tahanan tinggi atau mengambang .2. Untuk pengaman gangguan fasa ke tanah dari stator generator dimana titik netral generator ditanahkan lewat transformator distribusi3. Untuk mengamankan putaran lebih pada generator, karena kalau terjadi putaran lebih (naik) pada generator maka tegangan akan menjadi naik .

Keuntungan dari penggunaan proteksi rele arus lebih ini antara lain Sederhana dan murah Mudah penyetelannya Dapat berfungsi sebagai pengaman utama dan cadangan Mengamankan gangguan hubung singkat antar fasa, satu fasa ke tanah, dan dalam beberapa hal digunakan untuk proteksi beban lebih (overload). Pengaman utama pada jaringan distribusi dan substransmisi Pengaman cadangan untuk generator, trafo, dan saluran transmisi.

Rele arus lebih (OCR) memproteksi instalasi listrik terhadap gangguan antar fasa. Rele OCR biasa dipasang sebagai alat proteksi motor, trafo, penghantar transmisi, dan penyulang. Sebagai alat proteksi maka penggunaa rele harus memenuhi persyaratan proteksi yaitu : cepat, selektif, serta handal. Rele harus disetting sedemikian rupa sehingga dapat bekerja secepat mungkin dan meminimalkan bagian dari sistem yang harus padam. Hal ini diterapkan dengan cara mengatur waktu kerja rele agar bekerja lambat ketika terjadi arus gangguan kecil, dan bekerja semakin cepat apabila arus gangguan semakin besar, hal ini disebut karakteristik inverse.

5. KARAKTERISTIK

BAB VIIIPENUTUPKESIMPULAN Rele Tegangan Kurang (Under Voltage relay) Adalah rele yang bekerja dengan menggunakan tegangan sebagai besaran ukur. Rele akan bekerja jika mendeteksi adanya penurunan tegangan melampaui batas yang telah ditetapkan.Pengaman OVR banyak digunakan untuk mengamankan rangkaian terhadap kehilangan salah satu phasa pada jaringan. Misalkan pada jaringan distribusi yang memiliki tiga phasa yakni R, S, T.

Relay arus lebih (Over Current Relay) merupakan rele yang penggunaanya untuk pengamankan arus lebih yang disebabkan gangguan yang terjadi di Jaringan/sistem . Relay suatu alat pendeteksi kesalahan dalam penyaluran supply dan memutuskan untuk menghentikan rangkaian.Rele berfungsi menjatuhkan (tripping) circuit breaker jika terjadi keadaan tidak normal dari satu atau lebih besaran ukur. Rele arus lebih akan memberikan respon reaksi dengan adanya arus tertentu yang melewatinya. Secara praktis pemakaian rele arus lebih sebagai pengaman hubung singkat dan keadaan-keadaan abnormal pada operasi power transmisi, distribusi dan elemen-elemen lainnya.OVR diaplikasikan pada:1. Sebagai pengaman gangguan fasa ke tanah (pergeseran titik netral) pada jaringan yang disuplai dari trafo tenaga dimana titik netralnya ditanahkan melalui tahanan tinggi/mengambang;2. Sebagai pengaman gangguan fasa ke tanah stator generator dimana titik netral generator ditanahkan lewat trafo distribusi;3. Sebagai pengaman overspeed pada generator.SARAN Menggunakan jas labor sebelum memasuki ruangan labor Berdoa sebelum dan sesudah praktikum Memahami job sebelum melaksanakan praktikum dan menanyakan kepada instruktur apabila ada yang kurang dimengerti Melakukan praktikum dengan sungguh-sungguh Merapikan ruangan labor setelah selesai praktikum