PROTEKSI SISTEM TENAGA LISTRIK

Bahan Ajar atau Materi Kuliah Sistem proteksi merupakan mata kuliah yang wajib diketahui terutama dalam pengamanan terhadap peralatan ataupun system. Proteksi terhadap suatu sistem tenaga listrik adalah sistem pengaman yang di lakukan terhadap peralatan-peralatan listrik, yang terpasang pada sistem tenaga listrik tersebut. Misalnya Generator, Transformator, Jaringan Transmisi/distribusi dan lain-lain terhadap kondisi abnormal dari sistem itu sendiri. Yang di maksud dengan kondisi abnormal tersebut antara lain dapat berupa :

1. Hubung singkat
2. Tegangan lebih/kurang
3. Beban lebih
4. Frekwensi sistem turun/naik

Adapun fungsi dari sistem proteksi adalah :

-    Untuk menghindari ataupun untuk mengurangi  keruasakan peralatan listrik akibat adanya gangguan (kondisi abnormal) semakin cepat reaksi perangkat proteksi yang di gunakan, maka akan semakin sedikitlah pengaruh gangguan terhadap kemungkinan kerusakan alat.

-    Untuk mempercepat melokaliser luas/zone daerah yang terganggu sehingga menjadi sekecil mungkin

-    Untuk dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen, dan juga mutu listriknya baik

-    Untuk mengamankan manusia (terutama) terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik

Agar sistem proteksi dapa dikatakan baik dan benar (dapat bereaksi dengan cepat, tepat dan murah), maka di adakan pemilihan dengan seksama dengan memperhatikan faktor-faktor sebagai berikut :

-   Macam saluran yang di amankan

-   Pentingannya saluran yang dilindungi

-   Kemungkinan banyaknya terjadi gangguan

-   Tekno-ekonomis sistem yang digunakan

Peralatan utama yang dipergunakan untuk mendeteksi dan memerintahkan peralatan  proteksi bekerja adalah relay.

1.1.  Syarat-syarat relay pengaman

Syarat-syarat agar peralatan relay pengaman dapat dikatakan bekerja dengan baik dan benar terutama dalam melakukan tugasnya sebagai pengamanan terhadap sistem, yaitu:

a)      Cepat bereaksi

Relay harus cepat bereaksi/bekerja bila sistem mengalami gangguan atau kerja abnormal. Kecepatan bereaksi dari relay adalah saat relay mulai mulai merasakan adanya gangguan sampai dengan pelaksanaan pelepasan circuit breaker (C.B) karena komando dari relay tersebut. Waktu bereaksi ini harus di usahakan secepat mungkin sehingga dapat menghindarkan kerusakan pada alat-alat serta membatasi daerah yang mengalami gangguan/kerja abnormal. Mengingat suatu sistem tenaga  mempunyai batas-batas stabilitas serta kadang-kadang gangguan sistem gangguan bersifat sementara, maka relay yang semestinya bereaksi denga cepat kerjanya perlu di perlambat (time delay), seperti yang ditunjukan persamaan berikut :

Dimana :         = total waktu yang dipergunakan untuk memutuskan   hubungan

= waktu bereaksinya unit relay

= waktu yang diperlukan untuk pelepasan C.B

Pada umunya untuk  sekitar 0,1 detik kerja peralatan proteksi sudah dianggap bekerja dengan baik.

b)      Selektive

Yang di maksud dengan selektif disini adalah kecermatan pemilihan dalam mengadakan pengamanan, dimana hal ini menyangkut koordinasi pengaman dari sistem secara keseluruhan. Untuk mendapatkan keandalan yang lebih tinggi, maka relay pengaman harus mempunyai kemampuan selektive yang baik. Dengan demikian segala tindakannya akan tepat dan akibatnya gangguan dapat dieliminir menjadi sekecil mungkin.

Relay proteksi pengaman sistem tenaga listrik antara lain :

Penggunaan Relay dalam melayani pengamanan system terutama terhadap kondisi abnormal yang terjadi diantaranya

A. Pengamanan terhadap sambaran petir

-   Kawat tanah

-   Arrester

B. Pengamanan terhadap arus/teganggan lebih

-    Relai

-    Pemutus (circuit breaker)

C. Peralatan hambaan pemutus :

• Gangguan terhadap arus dan tegangan
• Relai
• Sumber teganggan AC/DC

Peralatan – peralatan pada pemutus

1. PMT = Pemutus (CB)
2. DC = Sumber teganggan DC
3. CT = Current transformtor
4. R = Relay
5. PT = Potensio transformator

Hal – hal yang menyebabkan CB gagal

• Kerusakan Relay/Relay tidak bekerja
• Kerusakan pada PT
• Terganggunya sumber (DC)
• Terganggu Relay

1) Relay harus dapat bekerja dengan kepekaan yang tinggi,artinya harus cukup sensitive terhadap gangguan di daerahnya meskipun gangguan tersebut minimum,selanjutnya memberikan jawaban / response.

2) Andal/reliability

Keandalan relay dihitung dengan jumlah relay bekerja/mengamankan daerahnya terhadap jumlah gangguan yang terjadi.Keandalan relay dikatakan cukup baik bila mempunyai harga : 90-99%..Misalnya,dalam sutu tahun terjadi gangguan sebanyak 25 x dan relay misal dapat bekerja dengan sempurna sebanyak 23 x ,maka keandalan relay

23 / 25 x 100 % = 92 %

Keandalan dapat dibagi 2 :

Dependability       : relay harus dapat diandalkan setiap saat

Security                 : tidak boleh salah kerja /tidak boleh bekerja yang bukan seharusnya    bekerja.

3) Sederhana / simplicity

Makin sederhana sistem relay semakin baik,mengingat setiap peralatan / komponen relay memungkinkan mengalami kerusakan.Jadi sederhana maksudnya kemungkinan terjadinya kerusakan kecil.

4) Murah / economy

Relay sebaiknya yang murah,tanpa meninggalkan persyaratan-persyaratan yang telah disebutkan diatas.

1.2.  Klasifikasi Relay

Dari beberapa macam relay yang ada,dapatlah kita membedakannya menurut klasifikasinya sebagai berikut :

1.2.1.        Berdasarkan prinsip kerjanya :

• § Relay elektromagnetis.tarikan dan induksi
• § Relay termis
• § Relay elektronis

1.2.2.        Berdasarkan konstruksinya

• § Tipe angker tarikan
• § Tipe batang seimbang
• § Tipe cakram induksi
• § Tipe kap induksi
• § Tipe kumparan yang bergerak
• § Tipe besi yang bergerak
• § Dan lain-lain

1.2.3.        Berdasarkan basaran yang diukur

• § Relay tegangan
• § Relay arus
• § Relay impedansi
• § Relay frekuensi
• § Dan lain-lain.

Selain itu pada relay-relay diatas masih juga dapat dibedakan seperti berikut

• § Over , yaitu akan bekerja bila besaran/ukuran yang telah ditentukan dilampaui
• § Under ,relay akan bekerja bila berada sebelum / dibawah harga besaran yang tekah ditentukan
• § Directional,bekerjanya relay ditentukan oleh arah aliran tenaga listriknya

1.2.4.        Berdasarkan cara menghubungkan sensing element

• § Primary relay
• § Primary relay ; sensing element berhubungan langsung dengan sirkit yang di amankan
• § Secondary relay ; sensing element mendapatkan arus dan atau tegangan dari dari trafo arus dan tegangan secara tidak langsung

1.2.5. Berdasarkan cara control element

• § Direct acting ; control element bekerja langsung memutuskan aliran/hubungan
• § Indirect acting ; control element hanya menutup suatu kontak , sedangkan suatu perlatan lain yang memutuskan rangkaian/aliran

Catatan :

Pada indirect acting selalu di pakai sumber D.C. ,mengingat ;

Kentungannya :

1. Keamanan lebih terjamin
2. Pada waktu memeriksa  atau reparasi tidak perlu memutuskan aliran utama
3. Terpisah secara elektris dari tegangan kerja sistem
4. Tak tegantung dari besarnya tegangan sistem yang di amankan

Kerugiannya :

1. Di bandingkan dengan direct acting , maka kontruksinya lebih kompleks
2. Untuk tegangan rendah kurang ekonomis

1.2.6. Berdasarkan macam tugas /kegunaannya

• Main relay ; sebagai element utama didalam sistem  pengaman, jadi  berhubungsan langsung dengan besaran-besaran lisdtrik yang di ukur ( arus, tegangan dan lain-lain )
• Supplementary relay ; sebagai relay pembantu, misal memperbanyak kontak, menjalankan sinyal dan lain-lain

1.2.7. Berdasarksan karakteristiknya

• Inverse
• Definite
• Time relay, yakni relay yang bekerjanya dengan kelambatan waktu. U tuk dapat kita bedakan 2 macam yaitu yang dapat di atur ( regulable time delay ) waktunya dan tidak dapat di atur waktunya ( non-regulable time delay )

1.2.8. Berdasarkan macam kontaktornya

• Normally open, kontak dalam keadaan terbuka , bila lilitan pada inti tidak mendapatkan tenaga ( de-energized )
• Normally closed, tertutup bila de energized

Posted in: