BAB I

PROTEKSI SISTEM TENAGA LISTRIK

  1. Umum

Suatu system tenaga listrik pada prinsipnya terdiri dari tiga bagian utama, pusat pembangkit listrik, saluran transmisi dan system distribusi.

Pada pusat pembanngkit energy primer (misalnyaminyak bumi, gas alam, air ) dikonfersi ke energy listrik oleh generator. Tegangan energy listrik ini dinaikkan oleh transformator penaik tegangan untuk disalurkan melalui saluran transmisi ke pusat beban. Dipusat beban diturunkan kembali oleh transformator penurun tegangan kemudian disalurkan ke beban baik atau tanpa dengan saluran distribusi. Gambaran sederhana sebuah system tenaga listrik diperlihatkan pada gambar 1.

Dalam pengoperasian system tenaga listrik disamping kondisi operasi normal. Terdapat kondisi lain yang tidak mungkin biasa ditiadakan sama sekali, yaitu kondisi operasi abnormal. Kondisi abnormal ini biasanya disebut gangguan penyebab atau sumber gangguan ini antara lain dapat berasal dari alam (misalnya petir, angin, banjir, tumbuhan, dan sebagainya), dari system itu terdiri (misaknya karena factor kelelahan dari komponen system). Atau karena factor kesalahan penanganan oleh manusia (operator). Macam dari gangguan ini dapat berupa tegangan lebih, hubungan singkat, rangkaian terbuka atau yang lain.

 

Gambar 1 Elemen pokok system tenaga

 

Keterangan :

G             = Generator

TU          = Transformator penaik tegangan

TD           = Transformator penurun tegangan

 

Pada system daya modern, proses meniadakan hubungan singkat ini dilakukan secara otomatis, yaitu dengan tanpa campur tangan manusia. Peralatan yang melakukan pekerjaan ini disebut system proteksi. Secara garis besar fungsi dari system proteksi adalah :

–          Melindungi elemen system tenaga terhadap gangguan yang terjadi dalam system, agar tidak sampai mengulangi kerusakan dan

–          Melokalisir gangguan agar tidak meluas didalam system.

  1. Proteksi Sistem Tenaga Listrik

Pada prinsipnya suatu system proteksi terdiri atas tiga buah komponen system proteksi. Ketiga komponen tersebut adalah :

–          Transformator arus dan atau tegangan

–          Relai proteksi

–          Pemutus daya

Dalam proses perlindungan system dari sebuah gangguan, ketiga komponen tersebut harus bekerja dengan benar dan saling mendukung sesuai dengan fungsinya masing-masing. Untuk memperjelas kaitan antara ketiga komponen tersebut hubungan diberikan pada gambar 2.

Rel 1 dan 2 berada pada setiap ujung saluran transmisi. Pada ujung saluran transmisi 1-2 diperlihatkan sebuah system proteksi yang identik dikelilingi oleh garis putus-putus. Transformator arus tegangan mentransformasi besaran arus dan atau tegangan system menjadi besaran yang sesuai untuk relai. Relai proteksi mendeteksi besaran tersebut apakah termasuk besaran gangguan atau normal. Selajutnya bila ternayta besaran tersebut merupkan besaran ganggun maka relai akan mengirimkan informasi ke pemutus daya untuk trip. Komponen-komponen diatas membentuk system proteksi untuk saluran transmisi 1-2.

 

Gambar 2. Diagram garis yang menunjukkan dua saluran transmisi dan komponen proteksi untuk saluran tarnsmisi 1-2.

 

Keterangan :

T              = Transformator arus dan atau tegangan

R             = Relai proteksi

P             = Pemutus daya

1,2,3      = nomor rel

  1. Daerah Proteksi

Daerah propteksi adalah bagian dari system tenaga yang di jaga oleh suatu system proteksoi di mana pada umumnya daerah tersebut berisi satu atau maksimun 2 elemen system tenaga .

Gambar 3 prinsip overloop di sekitar pemutus daya.

Ket :

P     =PEMUTUS DAYA

CT   =TRANSFORMATOR ARUS

Prinsip penting dari pembagian daerah protewksi ini adalah ke harusan adanya overloop (saling menutupi sebagian) antara dua daerah proteksi yang berdampingan. Overloop ini terjadi di dearth kecil di sekitar pemutus daya oleh masing-masing transformator arus daerah yang berdampingan tersebut. Hal ini di maksutkan agar tidak sedikitpun di system yang tidak di jaga oleh system proteksi. Agar lebih jelasnya dapat di lihat pada gambar 3 .

Konsep daerah proteksi ini berhubungan erat dengan fungsi system proteks seperti yang tersebut di bagan sebelumnya yakni melokalisir gangguan sehingga tidak meluas kedalam system. Dengan adanya pembagian daerah proteksi ini, maka setiap gangguan yang terjadi di dalam suatu daerah proteksi akan ditangani oleh system proteksi yang seharusnya bertanggung jawab (proteksi utama) pada daerah ini. Bilamana penanganan ini gagal maka diharapkan system proteksi pada daerah yang berdekatan (proteksi cadangan) akan menjadi penyangga kegagalan ini. Satu contoh pembagian daerah proteksi  pada sebuah bagian system tenaga diperlihatkan pada gambar 4.

 

Gambar 4. Contoh pembagian daerah proteksi pada sebuah bagian system tenaga.

Keterangan :

1         =Daerah proteksi generator

2         =Daerah proteksi transformator

3         = daerah proteksi rel

4         = Daerah proteksi saluran transmisi

G     = Generator

P     = pemutus daya

T      = Transformator

ST   = Saluran Transmisi

  1. Filosopi Relai Proteksi

Fungsi relai proteksi adalah mendeteksi timbulnya perubahan pada parameter yang dideteksinya dan memberikan informasi/perintah kepada pemuts daya untuk membuka rangkaian, sehingga gangguan tersebut terisolisir sempurna, bilamana parameter tersebut lebih besar dari parameter batas yang diperbolehkan.

 

  1. Kriteri Desain Relai Proteksi

Agar dapat memenuhi fungsinya dengan baik, relai proteksi harus memiliki criteria-kriteria sebagai berikut :

–          Kecepatan (Speed)

Sebuah relai proteksi harus mampu bereaksi secepat mungkin ketika “merasakan” adanya gangguan.

–          Sensitifitas (Sensivity)

Sebuah relai proteksi harus cukup peka sehingga dapat “merasakan” dan bereaksi untuk gangguan sekecil apapun selama diinginkan.

–          Selektifitas(Selectivity)

Sebuah relai proteksi harus cukup “selektip” sehingga mampu “membedakan” kondisi dimana relai tersebut harus bereaksi, memperlambat reaksinya atau malah tidak bereaksi sama sekali.

–          Keandalan (Reliability)

Sifat dimana pada saat relai proteksi diharapkan bereaksi dengan kecepatan, kepekaan, dan selektipitas yang cukup maka relai itu harus berfungsi sebagaimana yang diharapkan dan

–          Kesederhanaan( Simplicity)

Perlengkapan dan rangkain yang sederhana.

 

  1. Beberapa Pengertian Dasar/Istilah Sistem Proteksi

Beberapa pengertian dasar/istilah yang sering digunakan  dalam system proteksi termasuk didalam tulisan ini adalah sebagai berikut :

  1. Unit Elemen

Sebuah relai unit yang berisi satu atau lebih relai yang secara bersama-sama menghasilakn kinerja fungsi yang kompleks. Misalnya unit arus lebih (overcurrent unit) dengan unit terarah (directional unit).yang biasa disebut relai lebih terarah (directional overcurrent relay).

  1. Energizing Quantity

Adalah besaran yang dibutuhkan untuk menfungsikan relai dalam hal ini arus dan/ atau tegangan.

  1. Characteristic Quantity(BesaranKarakteristik)

Adalah besaran yang dirancang untuk mengerakkan relai misalnya :

  1. Arus untuk relai arus lebih dan
  2. Tegangan untuk relai tegangan lebih.
  3. Burden

Besaran daya (volt-ampere) yang terkonsumsi pada belitan sekunder transformator arus ( current transformer = CT) atau transformator tegangan (voltagae transformer = VT)

  1. Pick-up

Relai dikatakan pick –up apabila kontaknya bergerak dari posisi off ke posisi on.

  1. Drop-out/reset

Kondisi dimana kontak kembali dari posisi tertutup ke posisi terbuka untuk normally-open contact (kontak yang terbuka pada kondisi normal), atau dari posisi terbuka ke posisi tertutup untuk normally-close-contact (kontak yang tertutup pada kondisi normal).

  1. Operating Times

Yaitu waktu yang dilalui mulai dari diberikannya characteristic quantity yang sama besar dengan nilai setelah sampai pada saat kontak berubah status.

  1. Karakteristik Relay pada keadaan Tunak( Steady State)

Yaitu gambar dari tempat kedudukan besaran pick-up atau reset dimana momen pada saat itu sama dengan nol.

  1. Flag/Target

Yaitu peralatan yang menunjukkan status relai.

  1. Reach

Yaitu jarak asuhan maksimum dari relai pada daerah proteksinya.

  1. Over Reach/Under Reach

Yaitu kesalahan pada pengukuran parameter system yang menyebabkan kesalahan reaksi relai.

  1. Blocking

Yaitu pencegahan terhadap bekerjanya relai yang ditimbulkan oleh relai lawan atau oleh karakteristik relai itu sendiri.

  1. Restraining Coil (Koil Lawan)

Yaitu belitan pada relai yang menghasilkan momen lawan terhadap momen operasi, bila diberi characteristic quantity.

  1. Operating Coil (Koil Operasi)

Yaitu belitan pada relai yang menghasilkan momen operasi bila diberi characteristic quantity.

  1. Proteksi Utama (Main Protection)

Adalah system proteksi yang bekerja paling cepat (bekerja pertama kali) pada suatu daerah proteksi tertentu bilamana terjadi gangguan pada daerah proteksi yang bersangkutan.

  1. Proteksi Cadangan ( Backup Protection)

Adalah system proteksi yang harus bekerja pada saat terjadi gangguan proteksi tertentu, bila ternyata proteksi utama untuk daerah proteksi yang bersangkutan gagal bekerja dengan baik.

  1. Trip

Berubahnya status pemutus daya (circuit breaker = CB ) dari posisi tertutup ke posisi terbuka.

  1. Setelan (Setting)

Nilai dari enegizing quantity atau characteristic quantity yang akan menyebabkan relai pick-up.

 

  1. Relai Proteksi yang digunakan

Relai proteksi yang umum digunakan untuk memproteksi komponen seperti saluran sel, dan transformator daya dari gangguan hubung singkat adalah sebagai berikut :

–          Relai arus lebih (overcurrent relay)

–          Relai jarak ( distance relay)

–          Relai pilot ( pilot relay)

–          Relai Deferensial (differensial relay)

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s