A. Sistem Proteksi
proteksi sistem tenaga listrik adalah sistem proteksi yang dipasang pada peralatan-peralatan listrik suatu sistem tenaga listrik. Misalnya generator, transformator, jaringan dan lain-lain, terhadap kondisi abnormal operasi sistem itu sendiri. Kondisi abnormal itu dapat berupa antara lain: hubung singkat, tegangan lebih, beban lebih, frekuensi sistem rendah, asinkron dan lain-lain.
Dengan kata lain sistem proteksi itu bermanfaat untuk:
·
menghindari ataupun untuk mengurangi kerusakan
peralatan-peralatan akibat gangguan (kondisi abnormal operasi sistem). Semakin
cepat reaksi perangkat proteksi yang digunakan maka akan semakin sedikit
pengaruh gangguan kepada kemungkinan kerusakan alat.
·
cepat melokalisir luas daerah yang mengalami
gangguan, menjadi sekecil mungkin.
·
dapat memberikan pelayanan listrik dengan
keandalan yang tinggi kepada konsumen dan juga mutu listrik yang baik.
·
mengamankan manusia terhadap bahaya yang
ditimbulkan oleh listrik.
Pengetahuan mengenai arus-arus yang timbul dari berbagai tipe gangguan pada suatu lokasi
merupakan hal yang sangat esensial bagi pengoperasian sistem proteksi secara efektif. Jika terjadi gangguan pada system
yang ada, para operator yang merasakan adanya gangguan tersebut diharapkan
segera dapat mengoperasikan circuit-circuit Breaker yang tepat untuk
mengeluarkan sistem yang terganggu atau memisahkan pembangkit dari jaringan
yang terganggu. Sangat sulit bagi seorang operator untuk mengawasi
gangguan-gangguan yang mungkin terjadi dan menentukan CB mana yang dioperasikan
untuk mengisolir gangguan-gangguan yang timbul tersebut secara manual.
Mengingat arus gangguan yang cukup besar, maka perlu secepat
mungkin dilakukan proteksi. Maka gangguan yang cukup besar ini perlu suatu
peralatan yang digunakan untuk mendeteksi keadaan-keadaan yang tidak normal
tersebut dan selanjutnya menginstruksikan circuit breaker yang tepat untuk
bekerja memutuskan rangkaian atau sistem yang terganggu. Dan peralatan tersebut
dikenal dengan nama relay.
Ringkasnya proteksi dan tripping otomatik circuit-circuit yang
berhubungan, mempunyai dua fungsi pokok:
·
Mengisolir peralatan yang terganggu, agar
bagian-bagian yang lainnya tetap beroperasi seperti biasa.
·
Membatasi kerusakan peralatan akibat panas lebih
(over heating), pengaruh gaya-gaya mekanik dst.
"Koordinasi antara
relay dan circuit breaker(CB) dalam mengamati dan memutuskan gangguan disebut
sebagai sistem proteksi"
Banyak hal yang harus dipertimbangkan dalam mempertahankan arus
kerja maksimum yang aman. Jika arus kerja bertambah melampaui batas aman yang
ditentukan dan tidak ada proteksi atau jika proteksi tidak memadai atau tidak
efektif, maka keadaan tidak normal dan akan mengakibatkan kerusakan isolasi.
Pertambahan arus yang berkelebihan menyebabkan rugi-rugi daya pada konduktor
akan berkelebihan pula, sedangkan pengaruh pemanasan adalah sebanding dengan
kwadrat dari arus:
H=I2.R.t (Joule)
Dimana;
·
H = panas yang dihasilkan (Joule)
·
I = arus listrik (ampere)
·
R = tahanan konduktor (ohm)
·
t = waktu atau lamanya arus yang mengalir
(detik)
Proteksi harus sanggup
menghentikan arus gangguan sebelum arus tersebut naik mencapai harga yang
berbahaya. Proteksi dapat dilakukan dengan Sekering atau Circuit Breaker.
Proteksi juga harus sanggup menghilangkan gangguan tanpa merusak peralatan
proteksi itu sendiri. Untuk ini pemilihan peralatan proteksi harus sesuai
dengan kapasitas arus hubung singkat “breaking capacity” atau Repturing
Capacity.
Disamping itu, sistem proteksi yang diperlukan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:
Disamping itu, sistem proteksi yang diperlukan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:
·
Sekering atau circuit breaker harus sanggup dilalui
arus nominal secara terus menerus tanpa pemanasan yang berlebihan
(overheating).
·
Overload yang kecil pada selang
waktu yang pendek seharusnya tidak menyebabkan peralatan bekerja.
·
Sistem Proteksi harus bekerja walaupun pada
overload yang kecil tetapi cukup lama, sehingga dapat menyebabkan overheating
pada rangkaian penghantar.
·
Sistem Proteksi harus membuka rangkaian sebelum
kerusakan yang disebabkan oleh arus gangguan yang dapat terjadi.
·
Proteksi harus dapat melakukan “pemisahan”
(discriminative) hanya pada rangkaian yang terganggu yang dipisahkan dari
rangkaian yang lain yang tetap beroperasi.
Proteksi overload
dikembangkan jika dalam semua hal rangkaian listrik diputuskan sebelum terjadi
overheating. Jadi disini overload action relatif lebih lama dan mempunyai
fungsi inverse terhadap kwadrat dari arus. Disamping itu proteksi gangguan
hubung singkat dikembangkan jika action dari sekering atau circuit breaker
cukup cepat untuk membuka rangkaian sebelum arus dapat mencapai harga yang
dapat merusak akibat overheating, arcing atau ketegangan mekanik.
B.
Persyaratan Kualitas Sistem Proteksi
Ada beberapa persyaratan
yang sangat perlu diperhatikan dalam suatu perencanaan sistem proteksi yang
efektif, yaitu:
a) Selektivitas
dan Diskriminasi
Efektivitas suatu sistem
proteksi dapat dilihat dari kesanggupan sistem dalam mengisolir bagian yang
mengalami gangguan saja.
b) Stabilitas
Sifat yang tetap inoperatif apabila gangguan-gangguan terjadi diluar zona yang melindungi (gangguan luar).
Sifat yang tetap inoperatif apabila gangguan-gangguan terjadi diluar zona yang melindungi (gangguan luar).
c) Kecepatan
Operas
Sifat ini lebih jelas,
semakin lama arus gangguan terus mengalir, semakin besar kemungkinan kerusakan
pada peralatan. Hal yang paling penting adalah perlunya membuka bagian-bagian
yang terganggu sebelum generator-generator yang dihubungkan sinkron kehilangan
sinkronisasi dengan sistem. Waktu pembebasan gangguan yang tipikal dalam
sistem-sistem tegangan tinggi adalah 140 ms. Dimana dimasa mendatang waktu ini
hendak dipersingkat menjadi 80 ms sehingga memerlukan relay dengan kecepatan
yang sangat tinggi (very high speed relaying).
d) Sensitivitas
(kepekaan
Yaitu besarnya arus
gangguan agar alat bekerja. Harga ini dapat dinyatakan dengan besarnya arus
dalam jaringan aktual (arus primer) atau sebagai prosentase dari arus sekunder
(trafo arus).
e) Pertimbangan
ekonomis
Dalam sistem distribusi
aspek ekonomis hampir mengatasi aspek teknis, oleh karena jumlah feeder, trafo
dan sebagainya yang begitu banyak digunakan, asal saja persyaratan keamanan
yang pokok dipenuhi dan perhatikan. Dalam suatu sistem transmisi justru aspek
teknis yang penting. Proteksi relatif mahal, namun demikian pula sistem atau
peralatan yang dilindungi dalam pemakaian dan jaminan terhadap kelangsungan
peralatan sistem adalah vital. Biasanya digunakan dua sistem proteksi yang
terpisah, yaitu proteksi primer atau proteksi utama dan proteksi pendukung
(back up).
f) Realiabilitas
(keandalan)
Sifat ini jelas, penyebab utama dari “outage” rangkaian adalah tidak bekerjanya proteksi sebagaimana mestinya (mal operation).
Sifat ini jelas, penyebab utama dari “outage” rangkaian adalah tidak bekerjanya proteksi sebagaimana mestinya (mal operation).
g) Proteksi
Pendukung
Proteksi pendukung (back
up) merupakan susunan yang sepenuhnya terpisah dan yang bekerja untuk
mengeluarkan bagian yang terganggu apabila proteksi utama tidak bekerja (fail).
Sistem pendukung ini sedapat mungkin indenpenden seperti halnya proteksi utama,
memiliki trafo-trafo dan rele-rele tersendiri. Seringkali hanya triping CB dan
trafo -trafo tegangan yang dimiliki bersama oleh keduanya. Tiap-tiap sistem
proteksi utama melindungi suatu area atau zona sistem daya tertentu. Ada
kemungkinan suatu daerah kecil diantara zo na -zona yang berdekatan misalnya
antara trafo-trafo arus dan circuit breaker-circuit breaker tidak dilindungi.
Dalam keadaan seperti ini sistem back up (yang dinamakan, remote back up) akan
memberikan perlindungan karena berlapis dengan zona-zona utama.
Pada sistem distribusi
aplikasi back up digunakan tidak seluas dalam sistem tansmisi,cukup jika hanya
mencakup titik-titik strategis saja. Remote back up akan bereaksi lambat dan
biasanya memutus lebih banyak dari yang diperlukan untuk mengeluarkan bagian
yang terganggu.
C.
Komponen-Komponen Sistem
Proteksi
Secara umum, komponen-komponen sistem proteksi terdiri dari:
1. Circuit Breaker, CB (Sakelar Pemutus, PMT)
2. Relay
3. Trafo arus (Current Transformer, CT)
4. Trafo tegangan (Potential Transformer, PT)
5. Kabel kontrol
6. Catu daya, Supplay (batere)
Secara umum, komponen-komponen sistem proteksi terdiri dari:
1. Circuit Breaker, CB (Sakelar Pemutus, PMT)
2. Relay
3. Trafo arus (Current Transformer, CT)
4. Trafo tegangan (Potential Transformer, PT)
5. Kabel kontrol
6. Catu daya, Supplay (batere)
D.
Jenis dan Macam Relay
Proteksi
Cara kerja Dari relay pengaman ada yang dipengaruhi
oleh besaran besaran listrik dan ada pula yang dipengaruhi oleh besaran selain
listrik.
Relay
pengaman yang bekerjanya dipengaruhi oleh besaran besaran listrik diantaranya
1. Pengaruh Arus Listrik (I) yaitu Relay
Arus Lebih (OCR)
2. Pengaruh Tegangan Listrik (U) yaitu
Relai Tegangan Lebih (OVR)
3. Pengaruh Tenaga Listrik (P) yaitu Relai
Daya Lebih (OPR)
4. Pengaruh Frekuensi (f) yaitu Under
Frekuensi Relay (UFR)
5. Pengaruh Perbandingan Arus yaitu relay Diferensial
6. Pengaruh Reaktansi atau Impedansi yaitu
Distan Relay
Sedangkan
Rele pengaman yang dipengaruhi oleh besaran lain antara lain :
1. Pengaruh panas yaitu Relay Thermal
Kumparan Transformator atau Relay Thermal panas transformator
2. Pengaruh Tekanan yaitu Relay tekanan
lebih (Presure relay)
3. Pengaruh Gas yaitu Relay Buholz pada
transformator tenaga
4. Pengaaruh getaran
E. Jenis Relay Terpasang Pada Proteksi Pembangkit
Kontinuitas
pelayanan energi listrik merupakan aspek yang sangat penting baik bagi penyedia
energi listrik maupun bagi konsumen. Kontinuitas penyediaan energi listrik bagi
penyedia energi listrik merupakan salah satu kriteria baik tidaknya kualitas
energi listrik yang disediakan. Sedangkan konsumen terutama konsumen
industri, terputusnya energi listrik
akan berakibat kerugian yang sangat besar karena terhentinya proses
produksinya. Terputusnya pelayanan energi listrik ini biasanya berasal dari
gangguan-gangguan internal maupun eksternal yang memaksa pemutus beban untuk
bekerja, juga bisa diakibatkan oleh kesalahan operasi peralatan proteksinya.
Untuk menghindari hal-hal yang tidak dikehendaki tersebut, peralatan proteksi
sistem tenaga listrik harus mempunyai keandalan yang tinggi, sehingga
tidak terjadi kegagalan dalam memproteksi peralatan-peralatan listrik .
Gangguan-gangguan
yang terjadi pada sistem pembangkit akan menyebabkan operasi generator berjalan
tidak normal bahkan pada keadaan tertentu generator bisa tidak beroperasi. Oleh
karena itu sistem tenaga yang andal sangat diperlukan. Keandalan sistem tenaga
listrik sangat dipengaruhi oleh sistem proteksi. Salah satu
komponen penting untuk proteksi tenaga listrik adalah relai proteksi.
Relai proteksi merupakan susunan piranti baik elektronik
maupun magnetik yang direncanakan untuk mendeteksi suatu kondisi
ketidaknormalan pada peralatan listrik yang bisa membahayakan atau tidak
diinginkan. Jika bahaya itu muncul maka relai proteksi akan secara otomatis
memberikan sinyal atau perintah untuk membuka pemutus tenaga (circuit breaker) agar bagian yang
terganggu dapat dipisahkan dari sistem yang normal. Relai proteksi dapat
mengetahui adanya gangguan pada peralatan yang
perlu diamankan dengan mengukur
atau membandingkan besaran-besaran yang di terimanya, misalnya : arus,
tegangan, daya, sudut fase, frekuensi, impedansi dan sebagainya sesuai dengan
besaran yang telah ditentukan. Alat tersebut kemudian akan mengambil
keputusan seketika dengan perlambatan
waktu membuka pemutus tenaga atau hanya memberikan tanda tanpa membuka pemutus
tenaga.
Disamping itu relai juga berfungsi untuk menunjukkan lokasi
dan macam gangguannya. Skema sistem
proteksi pembangkit :
Skema
peralatan proteksi yang digunakan pada suatu unit generator-transformator
(pembangkit) dapat dilihat pada Gambar
di bawah ini.
KESIMPULAN
Proteksi dan automatic tripping Circuit Breaker
(CB) dibutuhkan untuk
a. Mengisolir peralatan yang
terganggu agar bagian-bagian yang lainnya tetap beroperasi seperti biasa
b. Membatasi kerusakan
peralatan akibat panas lebih (overheating), pengaruh gaya mekanik dan
sebagainya.
Proteksi harus dapat menghilangkan dengan cepat
arus yang dapat mengakibatkan panas yang berkelebihan akibat gangguan yang
terjadi dengan menggunakan rumus :
H = I2.R×t Joule
H = I2.R×t Joule
Peralatan proteksi selain sekering adalah
peralatan yang dibentuk dalam suatu sistem koodinasi relay dan circuit breaker.
Peralatan proteksi dipilih berdasarkan kapasitas arus hubung singkat ‘Breaking
capacity’ atau ‘Repturing Capcity’.
Selain itu peralatan proteksi harus memenuhi
persyaratan, sebagai berikut
a. Selektivitas dan
Diskriminasi
b. Stabilitan
c. Kecepatan operasi
d. Sensitivitas (kepekaan).
e. Pertimbangan ekonomis.
f. Realibilitas (keandalan).
Proteksi pendukung (back up protection).
Tidak ada komentar:
Posting Komentar