BAB IVPROTEKSI TERHADAP ARUS HUBUNG SINGKAT

4.1 Pendahuluan

Breaking Capacity pada pengaman (circuit breaker dan fuse) adalah

kemampuan dari pengaman untuk memutuskan arus hubung singkat. Hal ini

tentunya sangat berkaitan dengan bahan yang digunakan.

Pada bab ini akan dibahas antara lain :

1. PEMUTUS DAYA (Circuit Breaker)

a. Pemilihan Pemutus Daya

b. Tabel-Tabel Pemutus Daya

2. ARUS HUBUNG PENDEK

a. Formula Perhitungan Arus Hubung Pendek

b. Contoh Perhitungan Arus Hubung Pendek

c. Perhitungan Arus Hubung Pendek dengan Tabel

3. KOORDINASI ANTAR PEMUTUS DAYA

a. Limitasi Arus Hubung Pendek

b. Kaskading dan Diskriminasi

c. Contoh Aplikasi Kaskading

d. Tabel Kaskading

e. Diskriminasi

f. Contoh Aplikasi Diskriminasi dengan Tabel

g. Tabel Diskriminasi

4. KONTROL DAN PROTEKSI MOTOR

a. Peran Penyulang Motor

b. Karakteristik

c. Solusi Koordinasi Dengan Pemutus Daya Moto

d. Asosiasi Komoonen Kontrol & Proteksi Motor

e. Tabel Data Motor

f. Contoh Pemilihan Asosiasi Komoponen

g. Tabel-Tabel Pemilihan Asosiasi Komponen

5. KAPASITOR

a. Aplikasi Kapasitor untuk Koreksi Faktor

b. Menghitung Daya Reaktif yang diperlukan

c. Menentukan Sistem Komoensasi

d. Menghitung Pengaruh Harmonik

e. Instalasi

f. Karakter untuk Kapasitor

g. Pemutus Daya

h. Komponen Tetap yang lain

i. Menghitung Daya & Menentukan Kapasitor

Gambaran umum sistem pemasangan pengaman ditunjukkan pada gambar berikut :

Gambar 1. Gambaran umum sistem pemasangan pengaman

4.2 Pemutus Daya

Fungsi pemutus daya dalam instalasi listrik adalah :

1. Sebagai Isolasi, untuk memisahkan instalasi atau bagiannya dari catu daya

listrik untuk alasan keamanan (safety).

2. Sebagai kontrol, untuk membuka dan menutup sirkit instalasi selama kondisi

operasi normal untuk tujuan operasi dan pengawatan.

3. Proteksi, untuk pengamanan kabel, peralatan listrik dan manusia terhadap

kondisi abnormal seperti beban lebih, hubung pendek, dan gangguan tanah,

dengan memutuskan arus gangguan dan mengisolasi gangguan yang terjadi.

4.2.1 Pemilihan Pemutus Daya

Dalam memilih pemutus daya sebagai proteksi beban pada instalasi listrik, perlu

diperhatikan dua hal :

1. Arus beban (Ib)

2. Arus hubung pendek (Isc) pada pangkal sistem pengawatannya.

Sehingga pemutus daya selalu dipilih dengan membandingkan penyetelan arusnya

dengan arus beban dan kapasitas pemutusan (Icu) dengan arus hubung singkat

(Isc).

Dimana Icu >= Isc.

Dengan mempertimbangkan hal diatas dalam pemililihan pemutus daya untuk suatu

instalasi listrik, maka perlu diperhatikan karakteristik-karakteristik dasar pemutus

daya sbb :

1. Karakteristik electrical

Tegangan opersional nominal, harus sama atau lebih besar dari

tegangan fasa ke fasa sistemnya.

Arus nominal, harus lebih dari arus yang melewati, dan lebih kecil dari

KHA kabel nya.

Frekuensi kerja, harus sama dengan frekuensi sistemnya.

Kurva arus tripping (Irth) dan kurva magnetik (Irm) harus sesuai

dengan karakteristik arus-waktu beban pada kondisi operasionalnya,

sehingga beban terlindungi dengan baik dan benar saat terjadi beban

lebih atau hubung pendek.

Rated short time withstand (Icw) :

a. Kategori A : pemutus daya tanpa tunda waktu hubung pendek

(contoh compact C250N).

b. Kategori B : untuk mewujudkan diskriminasi kronometrik

dengan dimungkinkannya menunda tripping saat hubung

pendek dengan harga kurang dari Icw (seperti untuk

masterpact atau compact C1250N).

Kapasitas pemutusan tertinggi (Icu) dan layanan (Isc), harus lebih

besar daripada arus hubung pendek yang paling tinggi yang akan

ditanggungnya bila terjadi gangguan hubung pendek.

Kapasitas teruji (making capacity Icm) harus lebih tinggi dari arus

hubung singkat tertingginya.

Ketahanan elektrodinamik harus mampu pada kondisi arus gangguan

yang tertinggi.

Catatan :

Icu menyatakan arus hubung pendek maksimum yang dapat diputuskan oleh

pemutus daya.

Isc dinyatakan dalam %Icu (25, 50, 75 atau 100%), kemampuan yang

sebenarnya untuk pemutus daya memutus arus hubung pendek (3 kali

secara berurutan) yang diverifikasi dengan beberapa ukuran (kenaikan suhu,

level insulasi, operasi trip dll) yang menjamin layanan normal kembali

walaupun telah beberapa kali memutuskan arus hubung pendek.

Icm adalah besarnya arus pendek yang dapat di tahan saat penutupan dan

pembukaan bidang kontak.

2. Karakteristik mekanikal

Pemutusan multi kutub

Indikasi positif kontak pemutus daya terbuka, dan mudah dilihat

Kemungkinan untuk bisa dikunci pada posisi terbuka, untuk perawatan

dan safety.

4.2.2 Limitasi Arus Hubung Pendek

Teknologi limitasi arus gangguan adalah teknik pembukaan bidang kontak

pemutus daya sedini mungkin diikuti dengan pemadaman bunga api listrik saat

terjadi gangguan hubung pendek, dimaksudkan untuk menekan arus gangguan

hubung pendek sekecil mungkin dengan memutuskannya jauh sebelum mencapai

harga puncak.

Prinsip teknologi limitasi arus gangguan reaksi

pembukaan kontak (ts) sedini mungkin dan mempercepat terbentuknya tegangan

antar bidang kontak (Ua) saat terjadi gangguan hubung singkat

sesegera mungkin menyamai tegangan sumber (Ue), sehingga arus yang

mengalir akan dihentikan.

Dengan teknologi limitasi arus gangguan diperoleh keuntungan-keuntungan:

limitasi tekanan thermal, mekanikal, dan gangguan elektromagnetik saat

gangguan hubung pendek terjadi.

Penghematan biaya :

(kabel yang lebih kecil untuk arus hubung pendek yang besar , ukuran

fisik gawai pemutus daya lebih kecil, dapat digunakan untuk teknik

kaskading).

4.3 Arus Hubung Singkat

Hubung singkat pada penyulang motor dapat terjadi di jaringan sisi atas (tegangan

menengah) , transformator, kabel, rel, pemutus daya motor, ataupun di motor nya

sendiri.

4.3.1 Formula Perhitungan Arus Hubung Singkat

Dalam pendekatan simplifed, impedansi dari sistem MV diasumsikan

diabaikan kecil, sehingga

P = kVA rating transformator

U20 = fasa-ke-fase sekunder volt pada rangkaian terbuka

In = arus nominal dalam ampere

Isc = arus pendek dalam amper

Usc = impedansi tegangan hubung pendek dari transformator dalam %.

Nilai-nilai Usc untuk trafo distribusi diberikan dalam tabel berikut :

Contoh :

Gambar 1. Rangkaian trafo yang pararel

Kasus beberapa transformator yang terhubung secara paralel pada busbar

Nilai arus gangguan pada sirkuit keluar dari hilir busbar (lihat Gambar. 1) dapat

diperkirakan sebagai jumlah dari Isc masing-masing transformator yang dihitung

secara terpisah. Hal ini diasumsikan bahwa semua transformator dipasok dari

jaringan MV yang sama, di mana kasus nilai yang diperoleh dari Gambar 1 bila

ditambahkan bersama-sama akan memberikan nilai tingkat kesalahan yang sedikit

tinggi daripada yang benar-benar akan terjadi. Faktor lain yang belum diperhitungkan

adalah impedansi dari busbar dan pemutus sirkuit. Nilai kesalahan saat konservatif

yang diperoleh adalah cukup akurat untuk desain instalasi dasar.

Dalam instalasi 3-fase Isc pada titik manapun adalah diberikan oleh:

U20 =tegangan fasa-ke-fase transformator

ZT = total impedansi per fase dari instalasi hulu dari lokasi gangguan (dalam Ω)

Tabel 2. Impedansi MV jaringan disebut sisi LV dari MV / LV transformator

Sebuah formula yang membuat deduksi dan pada saat yang sama mengubah

impedansi dengan nilai setara di LV diberikan, sebagai berikut:

Zs = impedansi jaringan sisi MV , dalam mili ohm

Uo = tegangan fasa ke fasa, dalam Volt

Psc = MV 3 phasa short cicuit , dalam kVA

4.3.2 Transformator

Ztr adalah impedansi transformator, dilihat dari terminal LV, diberikan oleh

rumus :

Pn = rating transformer

Usc = impedansi tegangan hubung singkat trafo dalam %

Transformator gulungan Rtr resistensi dapat diturunkan dari kerugian total sebagai

berikut :

Di mana :

Untuk perhitungan perkiraan Rtr dapat diabaikan karena X ≈ Z dalam standar. Jenis

distribusi transformator.

Tabel 3. Resistensi, reaktansi dan impedansi nilai untuk type transformator distribusi

400 dengan MV gulungan y 20 kV

4.3.3 Perhitungan Arus Hubung pendek

Perhitungan arus hubung pendek secara rinci pada suatu titik instalasi.

U20 : Fase-ke-fase tanpa beban tegangan sekunder dari MV/LV transformator

(dalam volt)

Psc : Daya hubung singkat 3-fase di terminal MV dari MV / LV transformer (kVA)

Pcu : Rugi daya total 3 fase MV/LV transformator (dalam watt).

Pn : Rating trafo Penilaian MV/LV transformator (dalam kVA).

Usc : impedansi tegangan hubung pendek MV / LV transfomer (dalam%).

Rt : resistansi total. XT: reaktansi total (1)

ρ = resistivitas pada suhu normal konduktor dalam pelayanan

ρ = 22,5 x MQ mm2 / m untuk tembaga

ρ = 36 MQ x mm2 / m untuk aluminium (2)

Jika ada beberapa konduktor paralel per fase, kemudian membagi hambatan dari

satu konduktor dengan jumlah konduktor. Reaktansi tetap praktis tidak berubah.

Contoh 1 :

Contoh 2 : Perhitungan arus hubung singkat dengan tabel.

Isc pada akhir penerimaan pengumpan sebagai fungsi dari Isc di ujungnya kirim

Gambar 4.

Pilih c.s.a. dari konduktor dalam kolom untuk konduktor tembaga (dalam hal ini

contoh c.s.a. adalah 47,5 mm2). Cari di sepanjang baris yang sesuai dengan 47,5 mm2

untuk panjang konduktor yang samadengan yang dari sirkuit yang bersangkutan (atau

mungkin terdekat di sisi rendah). Turun vertikal kolom yang panjang berada, dan berhenti

pada baris di tengahbagian (dari 3 bagian Gambar tersebut) sesuai dengan kesalahan yang

dikenal saat initingkat (atau yang terdekat untuk itu pada sisi yang tinggi). Dalam kasus ini

30 kA adalah terdekat sampai 28 kA pada sisi yang tinggi. Nilai sirkuit pendek saat ini pada

akhir hilir dari rangkaian meteran 20 diberikan di persimpangan kolom vertikal yang panjang

berada, dan baris horisontal yang sesuai ke hulu Isc (atau terdekat untuk itu pada sisi yang

tinggi).

Nilai ini dalam contoh dipandang 14,7 kA. Prosedur untuk konduktor aluminium adalah

serupa, tetapi kolom vertikal harus naik ke bagian tengah meja. Akibatnya, sebuah DIN-rel-

mount pemutus sirkuit-nilai di A dan Isc 63 dari 25 kA (seperti unit 125N NG) dapat

digunakan untuk 55 rangkaian A dalam Gambar 4. Sebuah Compact dinilai pada 160 A

dengan kapasitas dari 25 kA Isc (seperti unit NS160) dapat di lihat pada tabel berikut :