BAB IPENDAHULUAN

Listrik memiliki peran vital dan strategis, ketersediannya harus memnuhi aspek andal, aman dan akrab lingkungan.

Keandalan sistem tenaga listrik ditentukan oleh sistem dan konstruksi instalasi listrik yang memenuhi ketentuan dan persyaratan yang berlaku.

Keamanan sistem tenaga listrik ditentukan oleh sistem pengaman (protection system) yang baik, benar, andal atau tepat sesuai dengan kebutuhan sistem yang ada. Pengertian/ definisi : Proteksi : perlindungan/ pengaman. Sistem tenaga listrik : suatu sistem yang terdiri dari dari beberapa sub sistem, yaitu : pembangkitan (pembangkit tenaga listrik), penyaluran (transmisi), pendistribusian (distribusi) dan instalasi pemanfaatan. Proteksi sistem tenaga listrik : perlindungan/ pengaman pembangkitan (pembangkit tenaga listrik), penyaluran (transmisi), pendistribusian (distribusi) dan instalasi pemanfaatan.

11.1. LATAR BELAKANG DAN PENGERTIAN UMUM/DEFINISI

Dua fungsi utama proteksi, adalah :Mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya pada bagian sistem yang diamankannya. Melepaskan bagian sistem yang terganggu, sehingga bagian sistem lainnya yang tidak mengalami gangguan dapat terus beroperasi.

Contoh komponen (alat) proteksi yang paling sederhana, adalah Pengaman Lebur (Fuse). Jika dalam memilih Fuse, tepat sesuai kebutuhan, maka kedua fungsi tersebut di atas dapat dipenuhi.

Untuk pengaman sistem yang lebih kompleks, diperlukan komponen (alat) pengaman yang lebih lengkap (terdiri dari berbagai jenis alat pengaman), misalnya : Relay pengaman, berfungsi sebagai elemen perasa yang mendeteksi adanya gangguan. Pemutus Tenaga (PMT), berfungsi untuk pemutus arus dalam rangkaian listrik, untuk melepas bagian sistem yang terganggu. Trafo arus dan/ atau trafo tegangan, berfungsi untuk meneruskan arus dan/ atau tegangan pada sirkit tenaga (sirkit primer) ke sirkit rele (sirkit sekunder). Battery (Accu), berfungsi sebagai sumber tenaga untuk men-trip PMT atau catu daya untuk rele (static relay) dan rele bantu.

21.1. LATAR BELAKANG DAN PENGERTIAN UMUM/DEFINISI

Sistem tenaga listrik terdiri dari seksi-seksi (sub sistem), yang satu dengan yang lainnya dapat dihubungkan dan diputuskan dengan menggunakan alat pemutus tenaga (PMT). Masing-masing seksi (sub sistem) diamankan ole rele pengaman dan setiap rele mempunyai kasawan pengamanan, yang berupa bagian dari sistem. Jika terjadi gangguan di dalamnnya, rele akan mendeteksi dan dengan bantuan PMT melepaskan seksi yang terganggu dari bagian sistem lainnya. Gambar kawasan pengamanan (zone of protection) :

3

Lanjutan 1.3. Differential Relay, berfungsi sebagai pengaman utama Generator pada pembangkit tenaga listrik, dan lain-lain. Distance Relay, berfungsi sebagai pengaman utama pada penyaluran (transmisi), dan lain-lain. Differential Relay, berfungsi sebagai pengaman utama Trafo, dan lain-lain. Over Current Relay Trafo sisi 150 KV, sebagai pengaman cadangan lokal Trafo pengaman cadangan jauh Bus B. Over Current Relay dan Ground Fault Relay Trafo sisi 20 KV pengaman utama Bus B1 pengaman cadangan jauh saluran BC. Over Current Relay dan Ground Fault Relay pengaman utama saluran BC pengaman cadangan jauh saluran CD. Over Current Relay dan Ground Fault Relay di C pengaman utama saluran CD pengaman jauh seksi berikutnya.

4

1.4. PENGAMAN UTAMA DAN PENGAMAN CADANGAN Pada saat sistem tenaga listrik beroperasi dan mengalami gangguan, ada kemungkinan komponen (alat) proteksi gagal bekerja. Untuk mengantisipasi timbulnya kemungkinan tersebut, disamping sistem tenaga listrik harus dipasang pengaman utama, maka juga dilengkapi pengaman cadangan. Pengaman cadangan diharapkan akan bekerja, apabila pengaman utama gagal bekerja. Oleh karenanya pengaman cadangan selalu disertai dengan waktu tunda (time delay), untuk memberi kesempatan pada pengaman utama bekerja lebih dahulu.

Jenis pengaman cadangan :

Pengaman cadangan lokal (local back up). Pengaman cadangan jauh (remote back up).

Letak (penempatan) : Pengaman cadangan lokal terletak di tempat yang sama dengan pengaman utamanya. Pengaman cadangan jauh terletak di seksi sebelah hulunya.5

1.5. KRITERIA SISTEM PROTEKSI Kepekaan (sensitivity) :Peralatan proteksi (rele) harus cukup peka dan mampu mendeteksi gangguan di kawasan pengamannya. Meskipun gangguan yang terjadi hanya memberikan rangsangan yang sangat minim, peralatan pengaman (rele) harus mampu mendeteksi secara baik.

Keandalan (reliability) : Dependability : Peralatan proteksi (rele) harus memiliki tingkat kepastian bekerja (dependability) yang tinggi. Peralatan proteksi (pengaman) harus memiliki keandalan tinggi (dapat mendeteksi dan melepaskan bagian yang terganggu), tidak boleh gagal bekerja. Security : Peralatan proteksi (pengaman) harus memiliki tingkat kepastian untuk tidak salah kerja atau tingkat security (keamanannya) harus tinggi. Yang dimasksud salah kerja adalah kerja yang semestinya tidak kerja, misal : karena lokasi gangguan di luar kawasan pengamannya atau sama sekali tidak ada gangguan. Salah kerja bisa mengakibatkan terjadinya pemadaman, yang semestinya tidak perlu terjadi.

6

Lanjutan 1.5. Selektifitas (selectivity) :

Peralatan proteksi (pengaman) harus cukup selektif dalam mengamankan sistem.Dapat memisahkan bagian sistem yang terganggu sekecil mungkin, yaitu hanya sub sistem yang terganggu saja yang memang menjadi kawasan pengaman utamanya.Rele harus mampu membedakan, apakah gangguan terletak di kawasan pengaman utamanya, dimana rele harus bekerja cepat, atau terletak di sub sistem berikutnya, dimana rele harus bekerja dengan waktu tunda atau tidak bekerja sama sekali. Kecepatan (speed) :

Peralatan proteksi (pengaman) harus mampu memisahkan sub sistem yang mengalami gangguan secepat mungkin.Untuk menciptakan selektifitas yang baik, ada kemungkinan suatu pengaman terpaksa diberi waktu tunda (time delay), tetapi waktu tunda tersebut harus secepat mungkin.Dengan tingkat kecepatan yang baik, maka terjadinya kerusakan/ kerugian, dapat diperkecil.7

KOMPONEN PENGAMANPRINSIP KOMPONEN PENGAMAN YANG HARUS ADA PADA SISTEM PENGAMAN TENAGA LISTRIK

-FUSE/Sekering:D(DIAZED), DO(Neozed) , HRC/NH.

-BAGIAN AUTOMATISASI (Relay,Sensor, Indikator)

-PEMUTUS DAYA besar:CB(PMT), PMS,(RECLOSER)

kecil : MCB, OVERLOAD, ELCB. -Pengaman tehadap kilat dan petir :SURGE ARESTER/LIGHTNING

SEKERING(FUSE)-Sekering/fuse: pengaman lebur yang berfungsi untuk mengamankan instalasi dari arus hubung singkat. Pengaman ini yang paling dekat dengan beban.

-Macamnya : D(DIAZED)-jenis ulir

DO(NEOZED)-jenis ulir HRC/NH(High Rupturing Capacity/ Niede Hochlestuup)- jenis Plug -in

SEKERING NEOZED

SEKERING HRC/NH

Penggolongan HRC untuk Tegangan rendah

NT Fuse dan Fuse Holder

Fuse CUTOUTFuse ini biasanya digunakan untuk pengaman trafo Distribusi sisi Primer

OVERLOAD RELAY(RBL)Overload Relay digunakan untuk mengamankan arus beban lebih agar supaya isolasi kawat/ kuparan/ kabel tidak terjadi panas yang berlebihan yang menyebabkan terbakar.Bahan utama overload relay adalah bimetal(dwi logam) yang dapat melengkung jika panas, sehingga membuka kontak.

Konstruksi RBL(OVERLOAD RELAY)

Komponen Overload

MCB dan ELCBCB adalah suatu peralatan pemutus Daya(PMT) jika Saluran terjadi gangguan. CB ini diperintah oleh relay- relay pengaman bila ada gangguan permanenPada sekala kecil dikenal sebagai MCB(Miniature Circuit Breaker)ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) adalah pemutus adanya arus bocor ke bumi(ground) atau arus bocor karena adanya tegangan sentuh.

MCB berdasarkan Penggunaan dan daerah kerja

Konstruksi MCB

Konstruksi ELCB

BAB CURRENT TRANSFORMER & POTENTIAL TRANSFORMER

PERALATAN PENGUKURAN LISTRIK kWh meter : untuk mengukur pemakaian energi listrik kVAr meter : untuk mengukur pemakaian daya reaktif Ampere meter : untuk mengukur arus Volt meter : untuk mengukur tegangan Watt meter : untuk mengukur pemakaian daya aktif Cos meter : untuk mengukur power factor

PERALATAN PROTEKSI Over Current Relay Ground Fault Relay Differential Relay Distance Relay

Adalah trafo yang mana dipergunakan bersama dengan peralatanlain seperti: relai proteksi, alat ukur atau rangkaian kontrol, yangdihubungkan ke arus bolak balikTrafo instrumen: current transformers dan voltage transformers.4.1. TRAFO INSTRUMEN (INTRUMENT TRANSFORMER)36

DEMI KEAMANAN & KETELITIAN, TRAFO ARUS UNTUK :HARUS PUNYA KETELITIAN TINGGI PADA DAERAH ARUS PENGUKURAN BEBAN NOMINAL

HARUS JENUH PADA ARUS GANGGUAN YANG BESAR, UNTUK KEAMANAN ALAT UKUR

PENGUKURAN

HARUS PUNYA KETELITIAN / ERROR KECIL PADA DAERAH ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT BESAR

TIDAK JENUH PADA ARUS GANGGUAN YANG BESAR, UNTUK KEANDALAN ALAT PROTEKSI

PROTEKSI4.2. TRAFO ARUS37

P1/KP2/LIPAS2/lS1/kIS RANGKAIAN EKIVALEN CT P1/K masuknya arus primer & P2/L keluaran arus primer S1/k masuknya arus sekunder dari primer dan S2/l keluaran arus

sekunder Pembumian : pada S2/l -- sudut IP dan IS = 00

pada S1/k -- sudut IP dan IS = 1800Lanjutan 4.2.38

Kesalahan arus Perbedaan arus yang masuk disisi primer dengan arus disisi sekunder % = [(Kn Is - Ip)/Ip] x 100% Kesalahan fasa Akibat pergeseran fasa antara arus sisi primer dengan arus sisi sekunder Composite Erroris dan ip merupakan nilai arus sesaat sisi sekunder dan sisi primer. 4.3. KESALAHAN CURRENT TRANSFORMER39

Sesuai IEC 60044-1 spesifikasi class untuk CT:4.4. SPESIFIKASI CLASS CT40

Kelasketelitian+/- % kesalahan ratio arus pada % dari arus pengenal+/- % pergeseran fase pada % dari arus pengenal , menit (centiradians)5201001205201001200,10,40,20,10,1158550,20,750,350,20,2301510100,51,50,750,50,5904530301,03,01,51,01,0180906060

Kelasketelitian+/- % kesalahan ratio arus pada % dari arus pengenal+/- % pergeseran fase pada % dari arus pengenal , menit (centiradians)152010012015201001200,2S0,750,350,20,20,230151010100,5S1,50,750,50,50,59045303030

Kelas ketelitian+/- % kesalahan ratio arus pada % dari arus pengenal50100333555

TRAFO ARUSMASING MASING CLASS TRAFO ARUSUNTUK PENGUKURAN Untuk kebutuhan industri : CL2 or CL1Untuk kWh meter di pelanggan : CL0.5Untuk memperkecil kesalahan : CL0.2SUntuk kebutuhan laboratorium : CL0.1Akurasi burden pengenal:Untuk kebutuhan instrument : CL3 or CL54.5. CLASS TRAFO UNTUK PENGUKURAN41

CT ProteksiCT MeteringIeXctESKurva CT untuk pengukuranKurva CT untuk proteksiKnee pointKurva maknetisasi CT4.6. KURVA MAGNETISASI42

Sisi primer batang Sisi primer lilitan4.7. BEBERAPA KONSTRUKSI CT43

Trafo arus dengan inti besi Trafo arus tanpa inti besiRogowski coilLanjutan 4.7.44

3.bin

4.bin

Type lingkaran/Wound primaryLanjutan 4.7.45

Type batang /Bar primaryLanjutan 4.7.46

Belitan sekunderUntuk ProteksiResinBelitan sekunderUntuk pengukuranPola (mould)Teriminal sekunderBelitan sekunderUntuk ProteksiResinBelitan sekunderUntuk pengukuranPola (mould)Teriminal sekunderTeriminal primer1 belitan4 Teriminal sekunderBILA PRIMER 2 BELITAN -- DIPILIH PADA LOWER RATIO Lanjutan 4.7.47

Trafo tegangan:Instrumen trafo yang dipergunakan untuk memperkecil tegangan tinggi ke tegangan rendah , dipergunakan untuk pengukuran atau proteksiAccuracy classes sesuai IEC 60044-2 4.8. TRAFO TEGANGAN48

Untuk pengukuran tegangan jatuh disisi sekunder 0,05 % s/d 0,1 % x tegangan pengenal sekunder PTTegangan pengenal primer : kV (150 kV, 20 kV atau 150 kV/3 , 20 kV/3)Tegangan pengenal sekunder: volt (110 V , 110 V atau 110 V/3 , 100 V/3) Rangkaian ekivalenTipe trafo tegangan:Inductive voltage transformersCapacitive voltage transformers

Lanjutan 4.8. 49

Jenis INDUKTIF (PT) Terdiri dari belitan Primer dan belitan sekunder, Belitan primer akan menginduksikannya ke belitan sekunder melalui core.

Jenis KAPASITIF (CVT) Terdiri dari rangkaian kondensor yang berfungsi sebagai pembagi tegangan tinggi dari trafo pada tegangan menengah yang menginduksikan tegangan ke belitan sekunder melalui media capasitor.

4.9. KLASIFIKASI TRAFO TEGANGAN 50

Keterangan gambar:

Kertas/Isolasi Minyak Mineral/Quartz filling.

2. Belitan Primer: vernis ganda-isolasi kawat tembaga, tahan pada suhu tinggi.

3. Inti: bukan orientasi listrik baja memperkecil resiko resonansi besi

4. Belitan Sekunder

5. Isolator Keramik

6. Dehydrating Breather

7. Terminal Primer

8. Terminal Sekunder4.10. JENIS INDUKTIF TRAFO TEGANGAN51

1). HV.T adalah terminal tegangan tinggi 2) kapasitor C1 & C2 pembagi tegangan (capacitive voltage divider) yang berfungsi sebagai pembagi tegangan tinggi untuk diubah oleh trafo tegangan menjadi tegangan pengukuran yang lebih rendah

3). L0 adalah induktor penyesuai tegangan (medium voltage choke) yang berfungsi untuk mengatur/menyesuaikan supaya tidak terjadi pergeseran fasa antara tegangan masukan (vi) dengan tegangan keluaran (vo) pada frekuensi dasar. 1 54 3 7 2 4) Belitan primer

5) Isolator keramik

7) Terminal sekunder 4.11. JENIS KAPASITIF TRAFO TEGANGAN52

Kesalahan rasio trafo tegangan Kesalahan besaran tegangan karena perbedaan rasio name plate dengan rasio sebenarnya dinyatakan dalam % = 100 (Kn Vs - Vp)/Vp Composite Errorvs dan vp merupakan nilai tegangan sesaat sisi sekunder dan sisi primer. 4.12. KESALAHAN TRAFO TEGANGAN53