PROTEKSI MOTOR SECARA UMUM

Proteksi sebuah motor dapat terdiri dari berbagai tipe, bentuk, desain dan dengan

berbagai kombinasi, maupun dalam bentuk paket. Masing-masing memiliki fiture yang

berbeda yang tidak akan dibicarakan dalam buku ini. Tujuan dasar dan utama dari suatu

sistem proteksi motor adalah untuk menjaga motor agar mampu beroperasi diatas kondisi

normal tetapi tidak melebihi batasan mekanis dan termis pada waktu beban lebih dan pada

waktu motor beroperasi tidak normal serta memiliki sensitivitas pada saat gangguan. Hal ini

dapat dicapai dengan cara berikut:

MOTOR DAN KETIDAK SEIMBANGAN SISTEM

Penyebab umum ketidak seimbangan pada Motor 3 fasa dikarenakan oleh kehilangan fasa

akibat Fuse terbuka, konektor atau konduktor terbuka. Ketidakseimbangan pada beban

dapat pula mempengaruhi Motor. Ketidak seimbangan tegangan sebesar 3,5% akan

mengakibatkan kenaikan 25% atau lebih temperatur Motor. Hal ini terutama akibat arus

urutan negatif yang dihasilkan oleh ketidak seimbangan. Arus ini menimbulkan fluks

pada celah udara Motor, berputar berlawanan arah putaran Motor sesungguhnya. Efek kulit

meyebabkan resistansi tinggi, dan seperti disebut diatas, impedansi urutan negatif

merupakan hal penting pada harga rotor terkunci. Jadi arus tinggi akan menimbulkan

pengaruh pemanasan.

Total pemanasan pada Motor sebanding dengan: I1 t + K I2 t

Dimana I1 dan I2 adalah arus-arus urutan positif dan negatif, dan K

adalah:

Dimana Rr1 dan Rr2 adalah resistansi urutan positif dan negatif dari rotor Motor. ILR arus

rotor terkunci dalam pu. Persamaan diatas menunjukkan bahwa komponen urutan negatif

mempengaruhi kenaikan temperatur Motor.

Jaringan komponen simetris untuk satu fasa terbuka ditunjukkan pada Gambar 9-7. Ini  adalah

sirkit yang merupakan penyederhanaan dari suatu sistem yang direpresentasikan  dengan

sebuah sumber dengan impedansinya ZS1 = ZS2. Untuk kasus-kasus spesifik,  sirkit ini

dapat diekspansi untuk menunjukkan detail yang ada dari sumber atau beban.  Transformator

dapat direpresentasikan dengan reaktansinya, XTR atau XT. Untuk  keadaan fasa terbuka

antara Transformator dan Motor, XT harus ditambahkan secara  seri dengan impedansi

sumber sebagai harga ekivalen ZS1 dan ZS2. Bilamana fasa  terbuka terjadi diantara

sisitem dan Transformator, XT tidak termasuk dalam ekivalen  sumber, tetapi ditambahkan

secara seri dengan impedansi Motor. Sirkit ini untuk Motor  yang tidak ditanahkan, seperti

umumnya dipakai. Jaringan urutan nol tidak terlibat  pada keadaan satu fasa terbuka, kecuali

kedua sisi sistem maupun Motor ditanahkan.

Gambar 9-7: Representasi komponen simetris yangdisederhanakan  pada fasa terbuka .

Distribusi arus untuk fasa terbuka menggunakan jaringan pada Gambar 9-7 yang

ditunjukkan dalam Gambar 9-8 untuk beberapa kasus. Tipikal harga perunit impedansi

berdasarkan dasar kVA Motor dan adalah:

ZS1=ZS2 = 0,05900 pu

ZL1=ZL2 = 1,0150 pu untuk beban statik

ZM2 = 0,90250

ZM2 = 0,15850

Sudut ini dimasukkan pada perhitungan, tetapi untuk penyederhanaan diasumsikan seluruh

impedansi pada sudut sama dan cenderung tidak berubah. Dengan seluruh harga pada 900,

contoh ; IS1 = 0,87 tidak 0,96 pu seperti dalam Gambar 9-8a. Dari arus-arus urutan ini, dapat

dilihat bahwa pada kedua sisi terbuka

Ia = I1 + (-I2) = 0.

demikian pula pada Gambar 9-8a, arus Ib dan Ic adalah 1,66 pu.

Dapat dilihat bahwa fasa terbuka hanya menyebabkan kenaikan arus fasa yang relatif kecil,

sehingga rele arus lebih tidak mampu mendeteksi fasa terbuka.

PROTEKSI TEGANGAN KURANG

Tegangan kurang pada Motor dapat berakibat meningkatkan arus dan kegagaln 

pengasutan untuk mencapai rating kecepatan Motor atau kehilangan kecepatan dan 

mungkin berhenti berulang, proteksi tegangan kurang termasuk bagian dari peralatan Starter

Motor, tetapi sebuah rele Tegangan kurang waktu terbalik direkomendasikan

untuk digunakan guna memutus kondisi ini agar tidak berlangsung lama dan sebagai rele

cadangan.

Gambar a

Gambar b

Gambar 9-11: Rekomendasi tipikal proteksi Motor : (a) untuk Motor tanpa lead netral dan tersedia

RTD; (b). untuk Motor yang memiliki lead netral dan tersedia RTD

Unbalance Phase

Gambar. Blok Diagram Unbalance Phasa

Under Voltage

Gambar. Blok Diagram Under Voltage

Kelas Bahaya Manfaat No. Relay

21 27 46 47 49 50 51 52 59 62 81 87

(A)Gangguan

pada sumber

1.Daya balik terhadap gangguan tanah.

2.Gangguan hubung singkat .

3.Ganggguan besar arus atau tegangan yang melebihi / melampaui penyetelan (Is).

4.Tegangan dan arus ratio kurang ( Drop).

(B)Gangguan

pada dalam motor

1.Gangguan terhadap penggerak awal (Start).

2.Hilangnya penguat (pengasutan berulang).

3.Ganggguan putaran lebih.

4.Ganggguan isolasi.

(C)Gangguan

pada beban

1.Gangguan beban lebih.

2.Gangguan putaran pada motor yg melebihi arus nminal pada beban (In).

3. Pengereman mendadak pada motor dengan keadaan berbeban.

4.Memonitor tegangan yang keluar dari salah satu fasa incoming pada beban.

No. Relay Penjelasan Relay Manfaat proteksi Koordinasi Relay

21Distance reley. Tujuan ; sebagai pengukur impedansi saluran transmisi, dimana Impedansi pada saluran transmisi berbanding lurus dengan panjang saluran itu sendiri.

Untuk rotor terkunci dapat di capai dengan menerapkan relay jarak, untuk menentukan perbandingan antara besaran tegangan dan besaran arus.

49,50,51,52,62

27Flame detector. Tujuan ;Sebagai penandaan gangguan pada suatu sistem transmisi yang dimana akan menimbulkan suatu pengaman sistem terhadap rel – rel penghubung.

Gangguan pada sisi sumber maupun pada sisi beban, yang dimana hal ini menimbulkan keseimbangan terhadap sistem penyalaannya.

46,47,49,50,51

46Reverse phase . Tujuan ; sebagai pengaman terhadap kerja balik fasa,ataupun daya pembalik pada motor

Untuk keseimbangan terhadap fasa masukan dengan keluaran dimana daya pembaliknya tetap stabil. Atau Pergerakan awal untuk motor pada waktu start.

49,50,51

47Phase sequence voltage relay. Tujuan ; Sebagai pengaman tegangan agar dapat di urutkan fasa nol serta pengaman gangguan langsung tanah.

Untuk penanggulangan gangguan pada fasa ke fasa terhdap tanah secara simetri. Memngatasi arus bocor yang melalui gangguan lngsng le tanah ataupun tidak ke tanah.

46,49,50,51,

49Transformmer thermal relay. Tujuan ; mengatasi beban lebih ataupun arus yang timbul akibat hubung singkat.

Untuk pengasutan pada motor atau pun pengereman yang terjadi akibat beban yg melebihi batas, atau juga dapat di katakan arus ny melebihi batas arus nominalnya.

21,27,81

50Instantaneous overcurrent. Tujuan ; Untuk mengatasi gangguan yang dekat ke sumber ketika arus gangguan tinggi, waktu operasi kira-kira 10 mS

Mengatasi gangguan seimbang atau pun tak seimbang di dalam suatu saluran transmisi agar tetap dalam keadaan normal.

21,27,59

51AC time overcurrent relay. Tujuan ; sebagai pengaman

Untuk pengoperasian pada saat arus melebihi batas

bagi arus besar dengan waktu yang telah di set agar relay bekerja denga cepat.

minimunnya. Atau untuk hal ini beroperasi pada saat arus besar.

21,27,62

52AC circuit breaker. Tujuan : sebagai penghubung dan pemutus pada jaringan transmisi ataupun rangkaian listrik untuk sistem kontrol pada motor itu sndri.

Untuk mencegah tegangan ataupun arus lebih yang timbul akibat beban yang berlebihan. Memonitor tegangan yang keluar dari salah satu fasa incoming pada beban.

21,81

59Voltage atau Current balance relay. Tujuan ; sebagai pembanding arus ataupun tegangan gangguan yang dirasakan oleh relay terhadap tegangan /lokasi dimana relay di pasang. Maka dapat membandingkan dua besaran impedansi saluran transmisi dari lokasi relay sampai lokasi ganguan dapat di ukur.

Ganguan antar saluran , dimana tegangan dan arus rationya kurang dari batas normal.

50,51

62Time delay stopping atau opening relay. Tujuan ; sebagai pembatas gangguan yg di timbulkan oleh setip rel-rel pada saluran transmisi.

Gangguan pada beban , baik itu pada transmisi maupun pada daya pembalik motor yang di timbulkan akibat beban lebih.

21

81Frequency relay. Tujuan ; Sebagai monitoring tegangan yang keluar dari salah satu fasa incoming pada beban. Baik itu dalam hal sistem saluran transmisi maupun menjaga kestabilan kerja motor (generator).

Gangguan pada sistem beban , yang dimana apabila beban melebihi batas normal pada sistem itu sendiri maka akan timbul perubahan kedudukan pada frekuensinya.

49

87Differential protective relay. Tujuan ; sebagai pengaman utama (main protection) pada transformator daya yang berguna untuk mengamankan belitan transformator bila terjadi suatu gangguan. Relay inisangat selektif dan sistem kerjanya sangat cepat.

Untuk ganggguan pada sumber, untuk mengatasi gangguan yang timbul diluar dari pada perbedaan dalam hal ratio terhadap nilai arus hubung singkat External yang tinggi.Relay differensial dengan persentase memiliki Coil (belitan) peredam tambahan yang dihubungkan dengan pilot

52,52a,52aa,52b,52bb

wire