Circuit Breaker - Sakelar Pemutus Tenaga/PMT-- Bagian II, Tamat

Klasifikasi Circuit Breaker

Jenis-jenis PMT berdasarkan media insulator dan material dielektriknya, adalah terbagi menjadi empat jenis, yaitu: sakelar PMT minyak, sakelar PMT udara hembus, sakelar PMT vakum dan sakelar dengan gas SF6.

1. Sakelar PMT Minyak

Sakelar PMT ini dapat digunakan untuk memutus arus sampai 10 kA dan pada rangkaian bertegangan sampai 500 kV. Pada saat kontak dipisahkan, busur api akan terjadi didalam minyak, sehingga minyak menguap dan menimbulkan gelembung gas yang menyelubungi busur api, karena panas yang ditimbulkan busur api, minyak mengalami dekomposisi dan menghasilkan gas hydrogen yang bersifat menghambat produksi pasangan ion. Oleh karena itu, pemadaman busur api tergantung pada pemanjangan dan pendinginan busur api dan juga tergantung pada jenis gas hasil dekomposisi minyak.

Gambar 1. Pemadaman busur api pada pemutus daya minyak

Gas yang timbul karena dekomposisi minyak menimbulkan tekanan terhadap minyak, sehingga minyak terdorong ke bawah melalui leher bilik. Di leher bilik, minyakini melakukan kontak yang intim dengan busur api. Hal ini akan menimbulkan pendinginan busur api, mendorong proses rekombinasi dan menjauhkan partikel bermuatan dari lintasan busur api.

Minyak yang berada diantara kontak sangat efektif memutuskan arus. Kelemahannya adalah minyak mudah terbakar dan kekentalan minyak memperlambat pemisahan kontak, sehingga

tidak cocok untuk sistem yang membutuhkan pemutusan arus yang cepat.

Sakelar PMT minyak terbagi menjadi 2 jenis, yaitu:1. Sakelar PMT dengan banyak menggunakan minyak (Bulk Oil Circuit Breaker), pada tipe ini minyak berfungsi sebagai peredam loncatan bunga api listrik selama terjadi pemutusan kontak dan sebagai isolator antara bagian-bagian yang bertegangan dengan badan, jenis PMT ini juga ada yang dilengkapi dengan alat pembatas busur api listrik.2. Sakelar PMT dengan sedikit menggunakan minyak (Low oil Content Circuit Breaker), pada tipe ini minyak hanya dipergunakn sebagai peredam loncatan bunga api listrik, sedangkan sebagai bahan isolator dari bagian-bagian yang bertegangan digunakan porselen atau material isolasi dari jenis organic.

Tabel 1. Batas-batas pengusahaan minyak pemutus tenaga

2. Sakelar PMT Udara Hembus (Air Blast Circuit Breaker)

Sakelar PMT ini dapat digunakan untuk memutus arus sampai 40 kA dan pada rangkaian bertegangan sampai 765 kV. PMT udara hembus dirancang untuk mengatasi kelemahan pada PMT minyak, yaitu dengan membuat media isolator kontak dari bahan yang tidak mudah terbakar dan tidak menghalangi pemisahan kontak, sehingga pemisahan kontak dapat dilaksanakan dalam waktu yang sangat cepat. Saat busur api timbul, udara tekanan tinggi dihembuskan ke busur api melalui nozzle pada kontak pemisah dan ionisasi media diantara kontak dipadamkan oleh hembusan udara tekanan tinggi itu dan juga menyingkirkan partikel-partikel bermuatan dari sela kontak, udara ini juga berfungsi untuk mencegah restriking voltage (tegangan pukul ulang).

Gambar 2. Pemadaman busur api pada pemutus daya udara hembus

Kontak pemutus ditempatkan didalam isolator, dan juga katup hembusan udara. Pada sakelar PMT kapasitas kecil, isolator ini merupakan satu kesatuan dengan PMT, tetapi untuk kapasitas besar tidak demikian halnya.

3. Sakelar PMT vakum (Vacuum Circuit Breaker)

Sakelar PMT ini dapat digunakan untuk memutus rangkaian bertegangan sampai 38 kV. Pada PMT vakum, kontak ditempatkan pada suatu bilik vakum. Untuk mencegah udara masuk kedalam bilik, maka bilik ini harus ditutup rapat dan kontak bergeraknya diikat ketat dengan perapat logam.

Gambar 3. Kontak pemutus daya vakum.

Jika kontak dibuka, maka pada katoda kontak terjadi emisi thermis dan medan tegangan yang tinggi yang memproduksi elektron-elektron bebas. Elektron hasil emisi ini bergerak menuju anoda, elektron-elektron bebas ini tidak bertemu dengan molekul udara sehingga tidak terjadi proses ionisasi. Akibatnya, tidak ada penambahan elektron bebas yang mengawali pembentukan busur api. Dengan kata lain, busur api dapat dipadamkan.

4. Sakelar PMT Gas SF6 (SF6 Circuit Breaker)

Sakelar PMT ini dapat digunakan untuk memutus arus sampai 40 kA dan pada rangkaian bertegangan sampai 765 kV. Media gas yang digunakan pada tipe ini adalah gas SF6 (Sulphur hexafluoride). Sifat gas SF6 murni adalah tidak berwarna, tidak berbau, tidak beracun dan tidak mudah terbakar. Pada suhu diatas 150º C, gas SF6 mempunyai sifat tidak merusak metal, plastic dan bermacam bahan yang umumnya digunakan dalam pemutus tenaga tegangan tinggi.

Sebagai isolasi listrik, gas SF6 mempunyai kekuatan dielektrik yang tinggi (2,35 kali udara) dan kekuatan dielektrik ini bertambah dengan pertambahan tekanan. Sifat lain dari gas SF6 ialah mampu mengembalikan kekuatan dielektrik dengan cepat, tidak terjadi karbon selama terjadi busur api dan tidak menimbulkan bunyi pada saat pemutus tenaga menutup atau membuka.

Tabel 2. Karakteristik gas SF6

Selama pengisian, gas SF6 akan menjadi dingin jika keluar dari tangki penyimpanan dan akan panas kembali jika dipompakan untuk pengisian kedalam bagian/ruang pemutus tenaga. Oleh karena itu gas SF6 perlu diadakan pengaturan tekanannya beberapa jam setelah pengisian, pada saat gas SF6 pada suhu lingkungan.

Tabel 3. Batas tekanan gas SF6 pada pemutus tenaga, pada suhu 20ºC, tekanan atmosphir 760 mmHg.

Sakelar PMT SF6 ada 2 tipe, yaitu:1. PMT Tipe Tekanan Tunggal (Single Pressure Type), PMT SF6 tipe ini diisi dengan gas SF6 dengan tekanan kira-kira 5 Kg/cm2 . selama pemisahan kontak-kontak, gas SF6 ditekan kedalam suatu tabung yang menempel pada kontak bergerak. Pada waktu pemutusan kontak terjadi, gas SF6 ditekan melalui nozzle dan tiupan ini yang mematikan busur api.2. PMT Tipe Tekanan Ganda (Double Pressure Type), dimana pada saat ini sudah tidak diproduksi lagi. Pada tipe ini, gas dari sistem tekanan tinggi dialirkan melalui nozzle ke gas

sistem tekanan rendah selama pemutusan busur api. Pada sistem gas tekanan tinggi, tekanan gas SF6 kurang lebih 12 Kg/cm2 dan pada sistem gas tekanan rendah, tekanan gas SF6 kurang lebih 2 kg/cm2. Gas pada sistem tekanan rendah kemudian dipompakan kembali ke sistem tekanan tinggi.

Daftar Pustaka

Bonggas L. Tobing, “ Peralatan Tegangan Tinggi”, Jakarta : Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama, 2003.

Groupe Schneider Electric, “Training Manual 150 kV System”, Jakarta : Groupe Schneider Electric, 1999.

Groupe Schneider Electric, “Design, Operation and Maintenace Electrical Substation”, Jakarta : Groupe Schneider Electric, 1999.

PT PLN, “Buku Petunjuk Operasi & Memelihara Peralatan Untuk Pemutus Tenaga”, Jakarta : PT PLN Pembangkitan dan Penyaluran Jawa Bagian Barat, 1993.

KOMPONEN-KOMPONEN GARDU INDUK

Gardu induk merupakan salah satu komponen sistem tenaga listrik yang memegang peranan penting dalam penyaluran energi dan pengaturan beban. Gardu induk merupakan pusat pengaturan, pusat pemulihan dari gangguan, pusat pencatatan besaran listrik, dan pusat penurunan atau kenaikan tegangan. Mengingat peran gardu induk tersebut, maka diperlukan suatu teknologi peralatan listrik dan teknologi pengendalian yang tepat. Kegagalan gardu induk dalam menjalankan fungsinya akan menyebabkan kegagalan penyalurkan energi listrik ke pelanggan.

KOMPONEN-KOMPONEN DI DALAM GARDU INDUK1. Trapo Tegangan / Potential Transformer (PT)Trafo tegangan merupakan peralatan pada sistem tenaga listrik yang berupa transformator satu fasa step down yang mentransformasi tegangan pada jaringan tegangan tinggi ke suatu sistem tegangan rendah yang layak untuk perlengkapan indikator, alat ukur, rele, dan alat sinkronisasi. Pada penggunaan di lapangan, untuk tegangan di atas 1kV PT ini digantikan oleh CVT. Capacitive Voltage Transformer (CVT) atau Transformator Tegangan Kapasitif adalah peralatan pada sistem tenaga listrik yang berupa transformator satu fasa step down yang dirangkai dengan pembagi tegangan kapasitif yang mentransformasi tegangan pada jaringan tegangan tinggi ke suatu sistem tegangan rendah yang layak untuk perlengkapan indikator, alat ukur, rele, dan alat sinkronisasi. CVT dipilih karena lebih ekonomis membuat pembagi tegangan kapasitif daripada membuat transformator dengan belitan tegangan tinggi.

2. Trafo Arus / Current transformer (CT)Trafo arus adalah peralatan pada sistem tenaga listrik yang berupa transformator yang digunakan untuk pengukuran arus yang besarnya hingga ratusan ampere dan arus yang mengalir pada jaringan tegangan tinggi atau tegangan menengah. Di samping untuk pengukuran arus, transformator arus juga digunakan untuk pengukuran daya dan energi, pengukuran jarak jauh, dan rele pengaman. Kumparan primer transformator dihubungkan seri

dengan rangkaian atau jaringan yang akan dikur arusnya sedangkan kumparan sekunder dihubungkan dengan meter atau dengan rele pengaman.

3. Pemutus Daya / Circuit breaker (CB)Circuit Breaker atau Pemutus Daya (PMT) adalah peralatan pada sistem tenaga listrik yang berfungsi untuk memutuskan hubungan antara sisi sumber tenaga listrik dan sisi beban yang dapat bekerja secara otomatis ketika terjadi gangguan atau secara manual ketika dilakukan perawatan atau perbaikan. Ketika kontak PMT dipisahkan, beda potensial diantara kontak tersebut menimbulkan medan elektrik di antara kontak tersebut. Medan elektrik ini akan menimbulkan ionisasi yang mengakibatkan terjadinya perpindahan elektron bebas ke sisi beban sehingga muatan akan terus berpindah ke sisi beban dan arus tetap mengalir. Karena hal ini menimbulkan emisi thermis yang cukup besar, maka timbul busur api (arc) di antara kontak PMT tersebut. Agar tidak mengganggu kestabilan sistem, maka arc tersebut harus segera dipadamkan.

Adapun syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh suatu PMT agar dapat melakukan hal-hal diatas, adalah sebagai berikut:1. Mampu menyalurkan arus maksimum sistem secara terus-menerus.2. Mampu memutuskan dan menutup jaringan dalam keadaan berbeban maupun terhubungsingkat tanpa menimbulkan kerusakan pada pemutus tenaga itu sendiri.3. Dapat memutuskan arus hubung singkat dengan kecepatan tinggi agar arus hubung singkat tidak sampai merusak peralatan sistem, membuat sistem kehilangan kestabilan, dan merusak pemutus tenaga itu sendiri

Setiap PMT dirancang sesuai dengan tugas yang akan dipikulnya, ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam rancangan suatu PMT, yaitu:1. Tegangan efektif tertinggi dan frekuensi daya jaringan dimana pemutus daya itu akan dipasang. Nilainya tergantung pada jenis pentanahan titik netral sistem.2. Arus maksimum kontinyu yang akan dialirkan melalui pemutus daya. Nilai arus ini tergantung pada arus maksimum sumber daya atau arus nominal beban dimana pemutus daya tersebut terpasang.3. Arus hubung singkat maksimum yang akan diputuskan pemutus daya tersebut.Lamanya maksimum arus hubung singkat yang boleh berlangsung. hal ini berhubungan dengan waktu pembukaan kontak yang dibutuhkan.4. Jarak bebas antara bagian yang bertegangan tinggi dengan objek lain disekitarnya.5. Jarak rambat arus bocor pada isolatornya.6. Kekuatan dielektrik media isolator sela kontak.7. Iklim dan ketinggian lokasi penempatan pemutus daya.

Klasifikasi Circuit BreakerJenis-jenis PMT berdasarkan media insulator dan material dielektriknya, adalah terbagi menjadi empat jenis, yaitu: sakelar PMT minyak, sakelar PMT udara hembus, sakelar PMT vakum dan sakelar dengan gas SF6.1. Sakelar PMT MinyakSakelar PMT ini dapat digunakan untuk memutus arus sampai 10 kA dan pada rangkaian bertegangan sampai 500 kV. Pada saat kontak dipisahkan, busur api akan terjadi didalam minyak, sehingga minyak menguap dan menimbulkan gelembung gas yang menyelubungi busur api, karena panas yang ditimbulkan busur api, minyak mengalami dekomposisi dan menghasilkan gas hydrogen yang bersifat menghambat produksi pasangan ion. Oleh karena itu, pemadaman busur api tergantung pada pemanjangan dan pendinginan busur api dan juga

tergantung pada jenis gas Hasil Dekomposisi minyak.Gas yang timbul karena dekomposisi minyak menimbulkan tekanan terhadap minyak, sehingga minyak terdorong ke bawah melalui leher bilik. Di leher bilik, minyakini melakukan kontakyang intim dengan busur api. Hal ini akan menimbulkan pendinginan busur api, mendorong proses rekombinasi dan menjauhkan partikel bermuatan dari lintasan busur api. Minyak yang berada diantara kontak sangat efektif memutuskan arus. Kelemahannya adalah minyak mudah terbakar dan kekentalan minyak memperlambat pemisahan kontak, sehingga tidak cocok untuk sistemyang membutuhkan pemutusan arus yang cepat. Sakelar PMT minyak terbagi menjadi 2 jenis, yaitu:1. Sakelar PMT dengan banyak menggunakan minyak (Bulk Oil Circuit Breaker), pada tipe ini minyak berfungsi sebagai peredam loncatan bunga api listrik selama terjadi pemutusan kontak dan sebagai isolatorantara bagian-bagian yang bertegangan dengan badan, jenis PMT ini juga ada yang dilengkapi dengan alat pembatas busur api listrik. 2. Sakelar PMT dengan sedikit menggunakan minyak (Low oil Content Circuit Breaker), pada tipe ini minyak hanya dipergunakn sebagai peredam loncatan bunga api listrik, sedangkan sebagai bahan isolator dari bagian-bagian yang bertegangan digunakan porselen atau material isolasi dari jenis organik.

2. Sakelar PMT Udara Hembus (Air Blast Circuit Breaker)Sakelar PMT ini dapat digunakan untuk memutus arus sampai 40 kA dan pada rangkaian bertegangan sampai 765 kV. PMT udara hembus dirancang untuk mengatasi kelemahan pada PMT minyak, yaitu dengan membuat media isolator kontakdari bahan yang tidak mudah terbakar dan tidak menghalangi pemisahan kontak, sehingga pemisahan kontak dapat dilaksanakan dalam waktu yang sangat cepat. Saat busur api timbul, udara tekanan tinggi dihembuskan ke busur api melalui nozzle pada kontak pemisah dan ionisasi media diantara kontak dipadamkan oleh hembusan udara tekanan tinggi itu dan juga menyingkirkan partikel-partikel bermuatandari sela kontak, udara ini juga berfungsi untuk mencegah restriking voltage (tegangan pukul ulang). Kontak pemutus ditempatkan didalam isolator, dan juga katup hembusan udara. Pada sakelar PMT kapasitas kecil, isolator ini merupakansatu kesatuan dengan PMT, tetapi untuk kapasitas besar tidak demikian halnya

3. Sakelar PMT vakum (Vacuum Circuit Breaker)Sakelar PMT ini dapat digunakan untuk memutus rangkaian bertegangan sampai 38 kV. Pada PMT vakum, kontak ditempatkan pada suatu bilik vakum. Untuk mencegah udara masuk kedalam bilik, maka bilik ini harus ditutup rapat dan kontak bergeraknya diikat ketat dengan perapat logam.

Gambar Sakelar PMTpada pemutus daya vakum.

Jika kontak dibuka, maka pada katoda kontak terjadi emisi thermis dan medan tegangan yang tinggi yang memproduksi elektron-elektron bebas. Elektron hasil emisi ini bergerak menuju anoda, elektron-elektron bebas ini tidak bertemu dengan molekul udara sehingga tidak terjadi proses ionisasi. Akibatnya, tidak ada penambahan elektron bebasyang mengawali pembentukan busur api. Dengan kata lain, busur api dapat dipadamkan.

4. Sakelar PMT Gas SF6 (SF6 Circuit Breaker)Sakelar PMT ini untuk memutus arus sampai 40 kA dan pada rangkaian bertegangan sampai 765 kV, PMT yang dipakai menggunakan media gas SF6 (Sulphur hexafluoride).Sifat gas SF6 murni adalah tidak berwarna, tidak berbau, tidak beracun dan tidak mudah terbakar. Pada suhu diatas 150º C, gas SF6 mempunyai sifat tidak merusak metal, plastic dan

bermacam bahan yang umumnya digunakan dalam pemutus tenaga tegangan tinggi.Sebagai isolasi listrik, gas SF6 mempunyai kekuatan dielektrik yang tinggi (2,35 kali udara) dan kekuatan dielektrik ini bertambah dengan pertambahan tekanan. Sifat lain dari gas SF6 ialah mampu mengembalikan kekuatan dielektrik dengan cepat, tidak terjadi karbon selama terjadi busur api dan tidak menimbulkan bunyi pada saat pemutus tenaga menutup atau membuka.Selama pengisian, gas SF6 akan menjadi dingin jika keluar dari tangki penyimpanan dan akan panas kembali jika dipompakan untuk pengisian kedalam bagian/ruang pemutus tenaga. Oleh karena itu gas SF6 perlu diadakan pengaturan tekanannya beberapa jam setelah pengisian, pada saat gas SF6 pada suhu lingkungan.Sakelar PMT SF6 ada 2 tipe, yaitu:1. PMT Tipe Tekanan Tunggal (Single Pressure Type), PMT SF6 tipe ini diisi dengan gas SF6 dengan tekanan kira-kira 5 Kg/cm2 . selama pemisahan kontak-kontak, gas SF6 ditekan kedalam suatu tabung yang menempel pada kontak bergerak. Pada waktu pemutusan kontak terjadi, gas SF6 ditekan melalui nozzle dan tiupan ini yang mematikan busur api.2. PMT Tipe Tekanan Ganda (Double Pressure Type), dimana pada saat ini sudah tidak diproduksi lagi. Pada tipe ini, gas dari sistem tekanan tinggi dialirkan melalui nozzle ke gas sistem tekanan rendah selama pemutusan busur api. Pada sistem gas tekanan tinggi, tekanan gas SF6 kurang lebih 12 Kg/cm2 dan pada sistem gas tekanan rendah, tekanan gas SF6 kurang lebih 2 kg/cm2. Gas pada sistem tekanan rendah kemudian dipompakan kembali ke sistem tekanan tinggi.

4. Saklar Pemisah / Disconnecting switch (DS)Disconnecting switch atau pemisah (PMS) adalah peralatan pada sistem tenaga listrik yang berfungsi sebagai saklar pemisah yang dapat memutus dan menyambung rangkaian dengan arus yang rendah (± 5A), biasa dipakai ketika dilakukan perawatan atau perbaikan. PMS terletak di antara sumber tenaga listrik dan PMT serta di antara PMT dan beban.Berdasarkan posisinya, PMS dibagi menjadi 3 macam yaitu PMS jaringan, PMS bus, dan PMS transformator.Pada dasarnya PMS dipakai untuk membebaskan PMT dari tegangan yang tersambung kepada PMT tersebut. Agar dapat dilakukan perawatan ataut perbaikan pada PMT tersebut, maka PMS harus dibuka agar pada PMT tidak terdapat tegangan dan PMT aman bagi teknisi. Pada PMS terdapat mekanisme interlocking yang befungsi untuk mengamankan pembukaan dan penutupan PMS. Mekanisme interlocking tersebut adalah :? PMS tidak dapat ditutup ketika PMT dalam posisi tertutup.? Saklar pembumian (Earthing Switch) dapat ditutup hanya ketika PMS dalam keadaan terbuka.? PMS dapat ditutup hanya ketika PMT dan ES terbuka.? PMT dapat ditutup hanya ketika PMS dalam kondisi telah terbuka atau telah tertutup.

5. Jaringan / Saluran / BusbarSemua peralatan gardu induk dihubungkan pada dan mengelilingi busbar. Corak dasar dari hubungan rangkaian dalam gardu induk ditentukan oleh sistim busbarnya.Dalam sistim busbar ada busbar tunggal (single bus), busbar ganda (multiple bus) dan ring gelang (ring bus). Kadang-kadang busbar mungkin dapat dihilangkan sesuai dengan komposisi sistim tenaga listrik.

1. Busbar TunggalBusbar tunggal adalah sistim busbar yang paling sederhana. Karena hanya memerlukan sedikit peralatan dan ruang maka dari segi ekonomis sistim ini sangat menguntungkan. Sistim

ini dipakai untuk gardu induk skala kecil yang hanya mempunyai sedikit saluran keluar dan tidak memerlukan pindah-hubungan sistim tenaga. Namun, jika terjadi gangguang pada ril, isolator pada sisi ril, memutus beban dan peralatan diantaranya, maka pelayanan aliran tenaga listrik akan terputus sama sekali. Jika dipandang perlu mencegah pemutusan pelayanan total, maka dipasang pemutus beban dan pemisah bagian (section), komposisi darisistim tenaga harus disesuaikan seperlunya.

2. Busbar Ganda/ril gandaBusbar ganda terdiri dari dua ril, tiga ril atau empat ril; kedua jenis terkahir ini tidak lazim dipakai.Sistim ini memerlukan lebih banyak isolator, ril, bangunan konstruksi baja dan ruang dibandingkan dengan ril tunggal. Tapi dengan ini pemeriksaan alat dan operasi sistim tenaga menjadi lebih mudah. Tidak bekerjanya satu ril tidak diikuti dengan tidak bekerjanya transformator atau saluran transmisi. Di Jepang bila dipakai saluran transmisi rangkap (double circuit), maka biasanya rangkaian pertama dihubungkan dengan ril A dan rangkaian kedua dengan ril B, sehingga beban kedua rangkaian itu seimbang. Dengan cara demikian maka dimungkinkan untuk membatasi pemutusan pelayanan dan arus hubung-singkat dengan membuka pemutus beban penghubung kedua ril itu bila gangguan terjadi pada salah satu rangkaian. Juga bila ril A dan ril B dikerjakan terpisah maka dimungkinkan beroperasinya sistim tenaga yang berlainan. Oleh karena itu sistim dua ril ini pada umumnya dipakai pada gardu Induk yang kedudukannya penting dalam sistim tenaga.

6. Lightning ArresterLightning arrester adalah alat yang digunakan untuk melindungi peralatan listrik terhadap sambaran petir. Arrester membentuk jalan yang mudah dilalui oleh arus petir sehingga tidak timbul tegangan lebih yang tinggi dari peralatan. Arrester pada umumnya dipasang pada setiap transformator utama dalam G.I. skala besar, dan dipasang pada ril dalam G.I. kecil. Karena adanya kemajuan dalam keandalan arrester, akhir-akhir ini arrester dihubungkan langsung dengan rangkaian utama tanpa pemisah. Pemisah harus dipasang jika daerahnya mengandung garam dan berdebu, sehingga arrester itu harus sering dibuka untuk membersihkan permukaan isolatornya, memberinya gemuk silicon (silicon compound grease), atau bila arrester dihubungkan pada ril tunggal. Arrester harus memiliki tahanan pembumian di bawah 5 ohm.Arrester dipasang sedekat mungkin dengan trafo. Penempatan arrester pengaman trafo pada gardu induk di sisi 20 kV yang ditanahkan tidak efektif (kawat netral ditanahkan dengan tahanan). Jarak arrester dengan trafo maksimum 6 mm (SPLN 7-1978). Jenis arrester yang biasa dipakai adalah jenis katub (valve arrester) dan jenis tabung ledak (expulsion).

OptionsDisable

Get Free Shots

  

Home About   Author

jump to navigation

Proteksi Thermal Overload F49 Pelanggan   TM February 9, 2009

Posted by Ikman in Proteksi. Tags: 49, Pelanggan TM, Pembatasan Beban, TDL 2003, Thermal Overloadtrackback

PEMBATASAN DAYA LISTRIK PELANGGAN TM

Sesuai dengan TDL 2003, pembatasan daya listrik pada pelanggan Tegangan Menengah (TM) mempunyai bentuk dan karakteristik sebagai berikut: Pemutus tenaga (circuit-breaker) tegangan menengah yang dilengkapi dengan rele beban Lebih 3 (tiga) fasa yang mempunyai karakteristik waktu yang mengacu kepada rumus cold start dari karakteristik thermis rele beban lebih (over load relay) yang disesuaikan pada arus nominal untuk daya tersambung (In),

Dimana,t = waktu dalam menit.    I = Arus bebanT = konstanta thermis    k = konstanta 1,05°n = logaritma bilangan natural    I s = Setelan arus rele

Nilai T dan Is dipilih sehingga mendapatkan karakteristik tripping karena pembebanan sebagai berikut

Pada Arus Waktu Trip1,05 X    In        Tidak trip belum 60 menit1,20 X    In        Trip Sebelum 20 ‘menit1,50 X    In        Trip Sebelum 10 menit4,00 X    In       dikoordinasikan dengan pengaman hubung singkat (OCR)

Karena pembatas arus beban Pelanggan dengan Rele Beban Lebih (Over Load Relay F49) tidak dapat mengamankan peralatan Instalasi tenaga dari kerusakan (mekanis, termis) akibat arus gangguan hubung singkat yang besar, maka Instalasi tenaga harus dipasangi pengaman hubung singkat menggunakan rele Pengaman Hubung Singkat (Rele Arus Lebih, Over Current Relay F50/51).

Setelan arus dan setelan waktu dari rele arus lebih tidak boleh menggagalkan karakteristik yang dibentuk oleh rele pembatas daya, namun harus tetap dapat mengamankan peralatan instalasi tenaga (kabel, konduktor, trafo dll) dari arus gangguan hubung singkat.

Dalam hal kapasitas (rating) peralatan instalasi tenaga (kabel, konduktor, trafo) tidak memungkinkan untuk koordinasi rele pembatas dan rele pengaman hubung singkat secara selektif, maka prioritas setelan ( padanan kata ’setting’) diutamakan untuk untuk pengaman hubung singkat.

Khusus pelanggan dengan tarif I-3 tanur busur listrik (arc furnace), pembatasan daya dilakukan dengan penyetelan rele pada 115 % dari daya kontrak/daya tersambung.

PENGAMAN BEBAN LEBIH & ARUS LEBIH (OC)

Dari tabel di atas dapat dijabarkan bahwa PLN membeli kelonggaran pada pelanggan untuk memakai daya listrik dari beberapa % daya kontrak, yaitu:

5% (1.05 In)     > 1 jam lebih sedikit20 % (1.20 In)  < 20 menit50%  (1.50 In)  < 10 menitPada kondisi 400% (4 In) bukan Arus beban tapi sudah dikategorikan sebagai arus gangguan yang  berpotensi untuk merusak peralatan, maka element yang bekerja Elemen Proteksi Arus Lebih (OCR). Saat ini hampir semua Relay Overload juga tersedia elemen OC & GF sehingga tidak perlu memasang 2 unit relay

Kurva Operasi Relay Over Load & Over Current sebagai backup

Dari kurva di atas…Element Thermal Over Load bekerja mulai kisaran Arus 1.05 In, maka1.05 x In    Trip pada  61.9 menit1.20 x In    Trip pada  18.2 menit1.50 x In    Trip pada  9.3 menit4.0 x In    Trip pada  0.9 menitPada Arus sebesar 4 x In dengan waktu trip 54 detik, akan sangat berpotensi merusak peralatan (terbakar) sehingga diperlukan Pengaman ke-2 yaitu Over Current Relay (OCR) yang direkomendasikan mulai “menjaga” dari 1.8 In.

Sehingga pada besar arus 4 In, waktu trip tidak lagi di 54 detik namun dapat di atur secepat mungkin mendekati instant (0.15 det) sesuai dengan setting yang dimasukkan.

1.05 -  1.8 In (Arus Beban lebih)  >>   Relay Over Load (F49) 1.8 In  -  dst.. (Arus Gangguan)   >>   OCR(F50/51)

HOT START THERMAL OVERLOAD

Dari Tabel di atas, trip-2 lebih cepat dari trip-1 dst. Bila pelanggan tetap menarik kuantitas arus yang sama setelah trip-1, maka trip-2 akan berlangsung lebih cepat karena Thermal

Element masih menyimpan Persentase Thermal Image dari trip sebelumnya. Fungsi ini berfungsi untuk memberikan kesempatan pada peralatan seperti Trafo, konduktor, kabel, Connector untuk “Cooling Down”.

CB BLOCKING/LATCHINGSetelah trip-1, Overload relay akan memblokir CB dengan menahan kontak tripping coil CB (latching) sehingga pelanggan tidak bisa memasukan CB sampai dengan waktu yang dapat diprogram. Hal ini bertujuan untuk memberikan kesempatan kepada peralatan : trafo, kabel & connector untuk cooling down.

KESALAHAN YANG SERING TERJADIDikarenakan ketidaktepatan setelan beberapa vendor relay  melakukan pembatasan beban tidak murni dilakukan oleh Element Thermal Over load (F49), namun menggunakan kombinasi Element Overload dan Overcurrent, yaitu :

Kisaran Arus 1.05 In menggunakan Thermal Overload Kisaran Arus 1.2, 1.5 dan 4 In menggunakan Overcurrent

Kinerja relay dapat dilihat pada kurva dibawah ini

Kurva Operasi pembatasan beban dengan kombinasi Over Load (F49) & Over Current (F50/51).

Kurva pembatasan beban dengan kombinasi fungsi F49 dan F5051

1. 4.0 x In,  Waktu trip akan sangat lama ± 0.8 menit (48 detik).2. Dengan kuantitas arus sedemikian besar dan waktu trip yang cukup lama, akan sangat

berpotensi untuk merusak peralatan.3. Fungsi HOT START THERMAL tidak berfungsi karena pada kisaran arus 1.2, 1.5

dan 4.0 yang berfungsi adalah element Overcurrent bukan Thermal Overload

Waktu trip-1, trip-2 dst sama tanpa ada hot start

Bila pelanggan tetap memakai beban melebihi arus kontrak setelah trip-1, maka trip-2 dst akan berlangsung pada waktu yang sama. Sehingga tidak ada perlindungan terhadap peralatan untuk Cooling down setelah mengalami “Stress” karena beban lebih.

Possibly related posts: (automatically generated)

Kesalahan Setting Relay Pembatas Beban F49 Pengawatan Relay OC & GF Proteksi Broken Conductor (I2/I1) Relay

Comments»

1. Fandi - April 9, 2009

menarik,mungkin dilain waktu saya akan mengunjungi blog anda

Reply

2. Kurniawan - April 21, 2009

ada ngak gambar rangkaian pemasangannya, suwun

Reply

3. Ikman - April 21, 2009

#. Kurniawanok akan saya buat tulisan khusus pengawatan typical relay, karena tulisan ini hanya membahas hitungan Relay thermal

Reply

4. nova - May 3, 2009

mas batsan antara tegangan menengah, tegangan rendah dan tegangan tinggi masing-masing berapa volt ya mas? dan gimana caranya memasang kwh tolong digambarkan rangkaiannya mas. TERIMAKASIH SEBELUMNYA

Reply

5. Ikman - May 4, 2009

# novaUntuk sistem kelistrikan di Indonesia tegangan dibagi menjadi beberapa tingkatan berdasarkan fungsinya.- Tegangan Extra Tinggi (TET) = 500 kV, untuk transmisi tenaga listrik dari pembangkit ke Gardu induk, contoh sistem 500 kV interkoneksi Jawa Bali.- Tegangan Tinggi (TT) = 150 kV dan 75 kV (Sistem lama) untuk transmisi tenaga listrik 1 level di bawah TET.- Tegangan Menengah (TM) = 20 kV dan 12 kV (Sistem Lama) juga disebut tegangan distribusi dari Gardu Induk ke sistem distribusi TM dan Pelanggan TM- Tegangan Rendah (TR) = 220 V, tegangan distribusi ke pelanggan kecil yang dapat kita nikmati di rumah-rumahUntuk Rangkaian kWh meter tergantung dengan penggunaannya- KWh meter CT operated : terhubung dengan sistem menggunakan media CT dan PT : GI, Pelanggan TM, TR besar- KWh meter direct connectin : terhubung dengan sistem secara langsung : Pelanggan kecilAkan saya buat tulisan khusus tentang wiring kwh di atas

Reply

6. nova - May 10, 2009

terima kasih banyak mas, tp saya punya pertanyaan lagi buat mas ikman bagai mana bentuk kurva karakteristik koordinasi antara pengaman beban lebih dengan pengaman hubung singkat? terima kasi banyak sebelumnya mas

Reply

7. Ikman - June 12, 2009

# NovaDi atas ada kurva koordinasi antara pembatas beban (49) dan pengaman OC (50/51)

Reply

message

name email url

Notify me of follow-up comments via email.

28 0 /2009/02/09/prote

say it!

1261298761

search

About...

Ketika masalah dan solusi bertemu..

Tulisan terakhiro Kesalahan Setting Relay Pembatas Beban   F49 o Pengawatan Relay OC &   GF o Sliding/Rolling Demand kWh   meter o Proteksi Thermal Overload F49 Pelanggan   TM o Proteksi Broken Conductor   (I2/I1)

Komentar

Ikman on Proteksi Thermal Overload F49 …nova on Proteksi Thermal Overload F49 …Ikman on Proteksi Thermal Overload F49 …nova on Proteksi Thermal Overload F49 …Ikman on Proteksi Thermal Overload F49 …

kategori

Tulisan

Blogroll

o

o

o

go!

o

o

o

Feeds Full Comments

Theme: Regulus by Binary Moon Blog at WordPress.com . Top

Tags: broken conductor, fuse gagal, Kabel putus, negative sequence, urutan negatiftrackback

Ketika salah satu konduktor SUTM putus (broken conductor), Relay Ground fault pada Gardu Induk tidak akan merasakan arus gangguan karena besar arus tidak besar dan pada

beberapa kasus mendekati nol ampere. Namun pada sisi hilir (downstream), ketika kabel menyentuh tanah akan mengalirnya arus balik (feedback) dari fasa lain yang berbahaya bagi manusia. Gangguan ini dapat berlangsung lama tanpa terdeteksi karena Relay OC/GF konvensional tidak mendeteksi gangguan apa-apa.

Untuk mengantisipasi permasalahan di atas, beberapa fabrikan relay menggunakan Elemen Proteksi Urutan Negative (Negative Sequence I2). Urutan negatif ini akan muncul pada saat beban 3 fasa tidak seimbang. Pada kondisi beban normal (50 % nominal) elemen proteksi I2 ini dapat mendeteksi kondisi gangguan ini, namun pada kondisi beban rendah, nilai dari Negative Sequence sangat kecil sehingga elemen ini tidak dapat merasakan gangguan.

Broken Conductor Protection (I2/I1)

Relay proteksi broken conductor memberikan proteksi yang sensitif pada kasus Broken Conductor adalah dengan mengukur rasio perbandingan antara nilai urutan negatif dengan urutan positif (I2/I1).Pada rasio persentase yang dapat diprogram, Relay dapat trip dan memerintahkan CB memutus jaringan yang bermasalahContoh :Feeder 20 kVCT = 300/5 AFull load current (I1)= 200 AApabila ratio Urutan Negatif/Urutan positif di set: 20 %Maka pada saat Arus Urutan negatif (I2) terukur = 40 ADimana ratio I2/I1 = 40/200 = 20 %Pada pada situasi ini Relay akan trip dan memberikan peringatan “Broken Conductor” kepada operator untuk dapat ditindaklanjuti secepatnya.

Fungsi dari Over load relay adalah untuk proteksi motor listrik dari beban lebih. Seperti halnya sekring (fuse) pengaman beban lebih ada yang bekerja cepat dan ada yang lambat. Sebab waktu motor start arus dapat mencapai 6 kali nominal, sehingga apabila digunakan pengaman yang bekerja cepat, maka pengamannya akan putus setiap motor dijalankan. Over load relay yang berdasarkan pemutus bimetal akan bekerja sesuai dengan arus yang mengalir, semakin tinggi kenaikan temperatur yang menyebabkan terjadinya pembengkokan , maka akan terjadi pemutusan arus, sehingga motor akan berhenti. Jenis pemutus bimetl ada jenis satu phasa dan ada jenis tiga phasa, tiap phasa terdiri atas bimetal yang terpisah tetapi saling terhubung, berguna untuk memutuskan semua phasa apabila terjadi kelebihan beban. Pemutus bimetal satu phasa biasa digunakan untuk pengaman beban lebih pada motor berdaya kecil. Kontruksi Over load relay apabila resistance wire dilewati arus lebih besar dari nominalnya, maka bimetal trip, bagian bawah akan melengkung k ekiri dan membawa slide ke kiri, gesekan ini akan membawa lengan kontak pada bagian bawah tertarik ke kiri dan kontak akan lepas. Selama bimetal trip itu masih panas, maka dibagian bawah akan tetap terbawa kekiri, sehingga kontak – kontaknya belum dapat dikembalikan kekondisi semula walaupun reset buttonnya ditekan, apabila bimetal sudah dingin barulah kontaknya dapat kembali lurus dan

kontaknya baru dapat di hubungkan kembali dengan menekan reset button.Adapun jenis Overload relay dapat ditunjukan pada gambar berikut :

Relay Elektromekanis

Relay elektromekanis digunakan sebagai alat penghubung pada rangkaian dan pada beberapa aplikasi pada industri dan kontrol proses memerlukan relay sebagai elemen kontrol penting.

Syarat-syarat sebuah relay :

a.Dapat diandalkanb.Bekerja dengan cepatc.Selektifd.Ekonomis

Prinsip Kerja

Relay pengendali elektromekanis adalah saklar magnetis. Relay ini menghubungkan rangkaian beban on dan off dengan pemberian energi elektro magnetis yang membuka dan menutup pada rangkaian.

Relay biasanya mempunyai satu kumparan, tetapi relay dapat mempunyai beberapa kontak. Bentuk fisik relay dapat dilihat pada gambar berikut :

Relay elektromekanis berisi kontak diam dan kontak bergerak. Kontak yang bergerak dipasangkan pada plunger. Kontak ditunjuk sebagai Normally Open ( NO ) dan Normally Close( NC ). Apabila kumparan diberi tenaga, terjadi medan elektromagnetis. Aksi dari medan pada gilirannya menyebabkan plunger bergerak pada kumparan menutup kontak NO dan membuka kontak NC. Kontruksi relay jenis ini diperlihatkan pada gambar berikut :

Kontak NO akan membuka ketika tidak ada arus mengalir pada kumparan, tetapi tertutup secepatnya setelah kumparan menghantarkan arus atau diberi tenaga. Kontak NC akan tertutup apabila tidak diberi daya dan membuka ketika kumparan diberi daya.symbol relay NO dan NC dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Level tegangan pada kumparan relay yang diberi tegangan, menyebabkan penghubungan kontak yang disebut tegangan pick up ( tegangan tarik ). Setelah relay diberi energi, level

tegangan pada kumparan relay dimana kontak kembali pada kondisi tidak dioperasikan disebut tegangan drop out ( tegangan lepas ). Kumparan relay dirancang untuk tidak lepas sampai penurunan tegangan pada penurunan tegangan minimum sekitar 85 % dari tegangan kerja. Kumparan relay juga tidak akan menarik (memberi energi ) sampai tegangan meningkat pada 85 % tegangan kerja, tanpa merusakan kumparan. Kumparan relay sekarang dibuat dari konstruksi cetakan. Hal ini membantu mengurangi penyerapan kelembaban dan meningkatkan kekuatan mekanis.