1. Pengertian Rele Proteksi

Rele adalah sebuah alat yang bekerja secara otomatis mengatur/memasukkan suatu

rangkaian listrik (rangkaian trip atau alarm) akibat adanya perubahan rangkaian yang lain.

Rele proteksi adalah suatu rele listrik yang digunakan untuk mengamankan peralatan

peralatan dalam sistem tenaga listrik terhadap kondisi abnormal. Rele proteksi pembangkit

adalah suatu rele proteksi yang digunakan untuk mengamankan peralatan peralatan listrik seperti

generator, transformator utama, transformator bantu dan motor-motor listrik pemakaian sendiri

suatu pembangkit listrik.

Yang dimaksud dengan perangkat sistem proteksi adalah: Rele, Circuit Breaker,

Disconnecting Switch – PMT/PMB (Pemutus Tenaga dan Pemutus Beban), Trafo tegangan

(PT/Potential Transformer) dan Trafo arus (CT/Current Transformer), Battery dan Pengawatan.

Macam – macam faktor gangguan diantaranya:

Faktor Eksternal

Gangguan yang berasal dari alam, misalnya karena binatang diantaranya gigitan tikus

pada kabel, burung, dll.

Faktor Internal

Gangguan dari peralatan itu sendiri misalnya faktor umur komponen peralatan yang

sudah tua.

Human Error

Gangguan yang disebabkan oleh kesalahan penanganan oleh manusia (operator) seperti

pentanahan (grounding) yang kurang baik.

2. Fungsi Rele Proteksi

Fungsi dan peranan rele proteksi:

Mengamankan operasi peralatan pembangkit dari kecelakaan atau kerusakan yang fatal.

Mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya pada bagian sistem yang

diamankannya (fault detection).

Melepaskan bagian sistem yang terganggu, sehingga bagian sistem lainnya dapat terus

beroperasi (fault clearing)

Memberitahu operator mengenai adanya gangguan dan lokasinya. (announciation)

3. Jenis-jenis Proteksi

Fuse (pengaman-lebur) : contoh alat pengaman yang paling sederhana yang jika dipilih

dengan tepat dapat memenuhi fungsi tersebut.

Rele Proteksi : sebagai elemen perasa yang mendeteksi adanya gangguan atau keadaan

abnormal lainnya (fault detection).

Pemutus Tenaga (PMT) : sebagai pemutus arus gangguan di dalam sirkit tenaga untuk

melepaskan bagian sistem yang terganggu. Dengan perkataan lain “membebaskan sistem

dari gangguan” (fault clearing). PMT menerima perintah (sinyal trip) dari rele proteksi

untuk membuka.

Trafo Arus dan Trafo Tegangan : untuk meneruskan arus atau tegangan dengan

perbandingan tertentu dari sirkit primer (sirkit tenaga) ke sirkit sekunder (sirkit rele)

dan memisahkan sirkit sekunder dari sirkit primernya.

Battery (aki) : sebagai sumber tenaga untuk mengetrip PMT dan catu daya untuk rele

(rele digital/ rele statik) dan rele bantu (auxiliary rele).

Gambar Hubungan antara komponen proteksi

4. Persyaratan Rele Pengaman

Pada sistem tenaga listrik, rele memegang peran yang sangat vital. Pengaman berkualitas

yang baik memerlukan rele pengaman yang baik juga. Untuk itu ada beberapa persyaratan yang

harus dipenuhi oleh rele pengaman, seperti tersebut berikut ini :

1. Keterandalan (Reliability)

Pada kondisi normal (tidak ada gangguan) rele tidak bekerja. Jika terjadi gangguan

maka rele tidak boleh gagal bekerja dalam mengatasi gangguan. Kegagalan kerja rele dapat

mengakibatkan alat yang diamankan rusak berat atau gangguannya meluas sehingga daerah yang

mengalami pemadaman semakin luas. Rele tidak boleh salah kerja, artinya rele yang seharusnya

tidak bekerja, tetapi bekerja. Hal ini menimbulkan pemadaman yang tidak seharusnya dan

menyulitkan analisa gangguan yang terjadi. Keandalan rele pengaman ditentukan dari rancangan,

pengerjaan, beban yang digunakan, dan perawatannya.

2. Selektivitas (Selectivity)

Selektivitas berarti rele harus mempunyai daya beda (discrimination), sehingga mampu

dengan tepat memilih bagian yang terkena gangguan. Kemudian rele bertugas mengamankan

peralatan. Rele mendeteksi adanya gangguan dan memberikan perintah untuk membuka

pemutus tenaga dan memisahkan bagian yang terganggu. Bagian yang tidak terganggu jangan

sampai dilepas dan masih beroperasi secara normal, sehingga tidak terjadi pemutusan pelayanan.

Jika terjadi pemutusan hanya terbatas pada daerah yang terganggu.

3. Sensitivitas (Sensitivity)

Rele harus mempunyai kepekaan yang tinggi terhadap besaran minimal (kritis)

sebagaimana direncanakan. Rele harus dapat bekerja pada awalnya terjadinya gangguan. Oleh

karena itu, gangguan lebih mudah diatasi pada awal kejadian. Hal ini memberi keuntungan

dimana kerusakan peralatan yang harus diamankan menjadi kecil. Namun demikian, rele juga

harus stabil

.

4. Kecepatan Kerja

Rele pengaman harus dapat bekerja dengan cepat. Jika ada gangguan, misalnya isolasi

bocor akibat adanya gangguan tegangan lebih terlalu lama sehingga peralatan listrik yang

diamankan dapat mengalami kerusakan. Namun demikian, rele tidak boleh bekerja terlalu cepat

(kurang dari 10 ms). Disamping itu, waktu kerja rele tidak boleh melampaui waktu penyelesaian

kritis (critical clearing time). Pada sistem yang besar atau luas, kecepatan kerja rele pengaman

mutlak diperlukan karena untuk menjaga kestabilan sistem agar tidak terganggu. Hal ini untuk

mencegah rele salah kerja karena transient akibat surja petir.

5. Ekonomis

Satu hal yang harus diperhatikan sebagai persyaratan rele pengaman adalah masalah

harga atau biaya. Rele tidak akan diaplikasikan dalam sistem tenaga listrik, jika harganya sangat

mahal. Persyaratan reliabilitas, sensitivitas, selektivitas dan kecepatan kerja rele hendaknya tidak

menyebabkan harga rele tersebut menjadi mahal.

5. Prinsip Kerja Rele

6. Kawasan Pengamanan Rele Proteksi (Zone of Protection)

Sistem Tenaga Listrik terbagi ke dalam zone yang satu sama lain bisa dihubungkan atau

diputuskan oleh pemutus tenaga (PMT). Setiap (zone) diamankan oleh suatu rele pengaman dan

setiap rele mempunyai kawasan pengamanan, yaitu bagian dari sistem yang bila terjadi

gangguan di dalamnya rele itu dapat mendeteksinya dan dengan bantuan PMT melepaskan zone

yang terdapat gangguan itu. Karena dengan terpisahny bagian sistem yang terganggu, bagian

sistem lainnya dapat selamat tidak rusak dan terus beroperasi, maka suatu rele proteksi dengan

mengamankan kawasannya sendiri pada hakekatnya menyelamatkan seluruh sistem.

Pengamanan Utama dan Cadangan

Karena pengaman cadangan baru diharapkan bekerja jika pengaman utamanya gagal bekerja

maka pengaman-pengaman cadangan selalu disertai dengan waktu tunda (time delay), untuk

memberi kesempatan kepada pengaman utama bekerja lebih dahulu.

Gambar Jenis Rele dan Zona Proteksinya

Gambar Zona Proteksi Utama dan Proteksi Cadangan

Ada kemungkinan suatu sistem proteksi gagal bekerja karena kegagalan komponennya.

Misalnya kegagalan/kelemahan battery, terputusnya rangkaian trip, gangguan mekanis pada

PMT, kerusakan rele, dan sebagainya. Oleh karena itu sistem dilengkapi dengan pengaman

cadangan di samping pengaman utamanya.

Karena pengaman cadangan baru diharapkan bekerja jika pengaman utamanya gagal

bekerja maka pengaman-pengaman cadangan disertai dengan waktu tunda (time delay) untuk

memberi kesempatan kepada pengaman utama bekerja lebih dahulu, atau fungsinya sebagai

pengaman cadangan diblok untuk mencegah trip jika pengaman utamanya start.

Cara memberikan pengaman cadangan sebagai berikut :

· Pengaman cadangan-lokal (local back up)

· Pengaman cadangan-jauh (remote back up)

· Pengaman kegagalan PMT

Pengaman cadangan-lokal terletak di tempat yang sama dan mengetrip PMT yang sama

dengan pengaman utamanya, sedangkan pengaman cadangan-jauh terletak di seksi sebelah

hulunya, jadi PMT yang ditrip juga PMT disebelah hulunya. Suatu rele (misalnya rele arus-lebih

atau rele impedans) dapat berfungsi rangkap, sebagai pengaman utama bagi seksinya sendiri

sekaligus sebagai pengaman cadangan jauh bagi seksi berikutnya. Sudah barang tentu terjadi

tumpang tindih (over lapping) antara kawasan pengaman utama dan kawasan pengaman

cadangannya, baik cadangan-lokal maupun cadangan-jauh (lihat Gambar.4.2.b). Ini berarti

gangguan yang terjadi pada kawasan pengaman utama akan dideteksi baik oleh pengaman

utama maupun pengaman cadangan-lokal ataupun pengaman cadangan-jauhnya. Untuk

menghindari terlepasnya dua seksi sekaligus (seksi kawasan pengaman utama oleh rele

pengaman utama dan seksi sebelah hulunya oleh rele pengaman cadangan-jauh), maka rele

pengaman cadangan-jauh diberi waktu tunda, atau diblok pencegah trip {lihat contoh (2) pada

butir 4.4.d.} jika pengaman utamanya berhasil bekerja.

PMT dapat gagal bekerja, misalnya karena lemahnya battery, terputusnya rangkain trip,

gangguan mekanis pada PMT, atau kegagalan dalam memutuskan arus meskipun kontaknya

sudah bergerak kearah membuka. Pengaman kegagalan PMT (CB Failure Protection) mendeteksi

arus gangguan pada PMT yang seharusnya sudah terbuka. Jika arus masih ada, yang berarti

terjadi kegagalan PMT, pengaman kegagalan PMT ini akan mengetrip semua PMT terdekat di

sebelah hulunya yang mensuplai arus gangguan.

Cara mendeteksi kegagalan PMT dilakukan oleh rele arus lebih yang mendeteksi masih

adanya arus setelah PMT itu ditrip oleh rele proteksi nya. Jadi pengaman kegagalan PMT ini

baru bisa bekerja setelah menerima sinyal trip dari rele proteksinya untuk start. Jika rele proteksi

utama dan juga cadangan-lokalnya gagal, pengaman-kegagalan-PMT ini juga akan lumpuh

karena sinyal trip dari rele proteksinya sebagai persyaratan untuk start, tidak diterimanya, maka

dalam hal ini menjadi tugas rele pengaman cadangan-jauh untuk mengamankannya.

Contoh : .(lihat Gbr. 4.2.b.)

Jika terjadi gangguan di trafo tenaga 150/20kV, maka rele proteksinya akan mengetrip

PMT 150 kV trafo itu. Jika terjadi kegagalan pada PMT, maka pengaman kegagalan PMT akan

bekerja dan mengirim sinyal trip ke kedua PMT saluran150 kV itu.

DAFTAR PUSTAKA

1. C. Russel Mason :The Art and Science of Protective Relaying, 1956. John Wiley &

Sons, Inc.

2. Helmut Ungrad, Wilibald Winkler, Andrzej Wiszniewski: Protection Techniques in

Electrical Energy System, 1995. Marcel Dekker, Inc.

Djiteng Marsudi, 2005. Pembangkitan Energi Listrik. Erlangga, Surabaya

Turan, G. 1987. Modern Power System Analysis. John Wiley & Sons

Kepekaan (Sensitivity)

Pada prinsipnya relay harus cukup peka sehingga dapat mendeteksi gangguan di kawasan

pengamanannya, termasuk kawasan pengamanan cadangan-jauhnya, meskipun dalam kondisi

yang memberikan deviasi yang minimum.

Untuk relay arus-lebih hubung-singkat yang bertugas pula sebagai pengaman cadangan

jauh bagi seksi berikutnya, relay itu harus dapat mendeteksi arus gangguan hubung singkat dua

fasa yang terjadi diujung akhir seksi berikutnya dalam kondisi pembangkitan minimum.

Sebagai pengaman peralatan seperti motor, generator atau trafo, relay yang peka dapat

mendeteksi gangguan pada tingkatan yang masih dini sehingga dapat membatasi kerusakan. Bagi

peralatan seperti tersebut diatas, hal ini sangat penting karena jika gangguan itu sampai merusak

besi laminasi stator atau inti trafo, maka perbaikannya akan sangat sukar dan mahal.

Sebagai pengaman gangguan tanah pada SUTM, relay yang kurang peka menyebabkan

banyak gangguan tanah, dalam bentuk sentuhan dengan pohon yang tertiup angin, yang tidak

bisa terdeteksi. Akibatnya, busur apinya berlangsung lama dan dapat menyambar ke fasa lain,

maka relay hubung-singkat yang akan bekerja. Gangguan sedemikian bisa terjadi berulang kali

ditempat yang sama yang dapat mengakibatkan kawat cepat putus.

Sebaliknya, ika terlalu peka, relay akan terlalu sering trip untuk gangguan yang sangat

kecil yang mungkin bisa hilang sendiri atau risikonya dapat diabaikan atau dapat diterima.

b. Keandalan (Reliability)

Ada 3 aspek :

b.1 Dependability

Yaitu tingkat kepastian bekerjanya (keandalan kemampuan bekerjanya). Pada prinsipnya

pengaman harus dapat diandalkan bekerjanya (dapat mendeteksi dan melepaskan bagian yang

terganggu), tidak boleh gagal bekerja. Dengan lain perkataan dependability-nya harus tinggi.

b.2. Security

Yaitu tingkat kepastian untuk tidak salah kerja (keandalan untuk tidak salah kerja). Salah

kerja adalah kerja yang semestinya tidak harus kerja, misalnya karena lokasi gangguan di luar

kawasan pengamanannya atau sama sekali tidak ada gangguan, atau kerja yang terlalu cepat atau

terlalu lambat. Salah kerja mengakibatkan pemadaman yang sebenarnya tidak perlu terjadi. Jadi

pada prinsipnya pengaman tidak boleh salah kerja, dengan lain perkataan securitynya harus

tinggi.

b.3 Availability

Yaitu perbandingan antara waktu dimana pengaman dalam keadaan berfungsi/siap kerja

dan waktu total dalam operasinya.

Dengan relay eletromekanis, jika rusak/tak berfungsi, tak diketahui segera. Baru

diketahui pada saat uji rutin/periodik berikutnya,atau ketika terjadinya kegagalan atau salah kerja

dalam gangguan yang sesungguhnya.

Dengan relay digital, karena dilengkapi dengan kemampuan memeriksa diri sendiri, jika

ada kerusakan didalam, akan muncul alarm, sehingga bisa segera diketahui dan diperbaiki atau

diganti. Disamping itu, sistem proteksi yang baik juga dilengkapi dengan kemampuan

mendeteksi terputusnya sirkit trip, sirkit sekunder arus, dan sirkit sekunder tegangan serta

hilangnya tegangan searah (DC voltage), dan memberikan alarm sehingga bisa segera diperbaiki,

sebelum kegagalan proteksi dalam gangguan yang sesungguhnya, benar-benar terjadi. Jadi

availability dan keandalannya tinggi.

c. Selektifitas (Selectivity)

Pengaman harus dapat memisahkan bagian sistem yang terganggu sekecil mungkin, yaitu

hanya seksi atau peralatan yang terganggu saja yang termasuk dalam kawasan pengamanan

utamanya. Pengamanan sedemikian disebut pengamanan yang selektif.

Jadi relay harus dapat membedakan apakah:

· Gangguan terletak di kawasan pengamanan utamanya dimana ia harus bekerja cepat, atau

· Gangguan terletak di seksi berikutnya dimana ia harus bekerja dengan waktu tunda (sebagai

pengaman cadangan-jauh), atau menahan diri untuk tidak trip, atau

· Gangguannya diluar daerah pengamanannya, atau sama sekali tidak ada gangguan, dimana ia

harus tidak bekerja sama sekali.

Untuk itu relay-relay, yang didalam sistem terletak secara seri, di koordinir dengan

mengatur peningkatan waktu (time grading) atau peningkatan setting arus (current grading), atau

gabungan dari keduanya.

Untuk itulah relay dibuat dengan bermacam-macam jenis dan karakteristiknya. Dengan

pemilihan jenis dan karakteristik relay yang tepat, spesifikasi trafo arus yang benar, serta

penentuan setting relay yang terkoordinir dengan baik, selektifitas yang baik dapat diperoleh.

Pengaman utama yang memerlukan kepekaan dan kecepatan yang tinggi, seperti

pengamanan generator, trafo tenaga dan busbar pada sistem Tegangan Ekstra Tinggi (TET)

dibuat berdasarkan prinsip kerja yang mempunyai kawasan pengamanan yang batasnya sangat

jelas dan pasti, dan tidak sensitive terhadap gangguan diluar kawasannya, sehingga sangat

selektif, tapi tidak bisa memberikan pengamanan cadangan bagi seksi berikutnya. Contoh:

pengamanan differensial.

d. Kecepatan (speed)

Untuk memperkecil kerugian/kerusakan akibat gangguan, maka bagian yang terganggu

harus dipisahkan secepat mungkin dari bagian sistem lainnya. Waktu total pembebasan sistem

dari gangguan, atau disingkat waktu total pembebasan gangguan (total fault clearing time),

adalah waktu sejak munculnya gangguan, sampai bagian yang terganggu benar-benar terpisah

dari bagian sistem lainnya.

Dengan peralatan proteksi sekarang, yang mempunyai tstart sekitar 20-30 milidetik, tPMT=

2–3 cycle (40-60 milidetik), maka ttotal pengaman utama tanpa waktu tunda bisa kurang dari 0.1

detik. Sistem Tegangan Ekstra Tinggi memerlukan ttotal pengaman utama 80-90 milidetik,

sedangkan pengaman arus lebih pada Jaringan Tegangan Menengah (JTM) bisa mencapai

beberapa detik, karena harus dikoordinir dengan pengaman disebelah hilirnya.

Kecepatan itu penting untuk:

· menghindari kerusakan secara thermis pada peralatan yang dilalui arus gangguan serta

membatasi kerusakan pada alat yang terganggu.

· mempertahankan kestabilan sistem

· membatasi ionisasi (busur api) pada gangguan disaluran udara yang akan berarti

memperbesar kemungkinan berhasilnya penutupan-balik PMT (reclosing) dan mempersingkat

dead timenya (interval waktu antara buka dan tutup).

Untuk menciptakan selektifitas yang baik, mungkin saja suatu pengaman terpaksa diberi

waktu tunda (td) namun waktu tunda itu harus sesingkat mungkin (seperlunya saja) dengan

memperhitungkan risikonya. Jika risikonya terlalu besar maka perlu diusahakan cara

pengamanan lain yang lebih cepat.

Misalnya, sebagai contoh:

(1) Bus 150 kV (bus B) suatu GI yang hanya diamankan oleh pengaman cadangan jauh

(distance relay zone II) pada SUTT di GI disebelah hulunya (lihat Gbr.4.2.a), yang tentu saja

dengan waktu tunda yang biasanya 0.3 detik. Ini berarti bahwa jika terjadi gangguan di bus tsb,

gangguan itu baru dibebaskan dalam waktu tstart+0.3+tPMT ≈ 0.4 detik. Jika waktu total

pembebasan gangguan sebesar 0.4 detik ini, yang karena lokasinya didekat pusat pembangkit

yang besar misalnya, dianggap membahayakan stabilitas sistem, maka digunakan pengaman-bus

(lihat Kawasan “Pengamanan Busbar 150kV”, bus B, pada Gbr. 4.2.b.) yang mampu

membebaskan gangguan di bus dalam waktu 0.1 detik.

(2) Relay arus-lebih pada incoming sebagai pengaman utama bus 20kV (bus C pada Gbr.

4.2.b), yang berfungsi pula sebagai pengaman cadangan penyulang 20kV, karena perlu

dikoordinir dengan relay dipangkal penyulang (outgoing), diberi waktu tunda. Jika waktu tunda

itu dianggap terlalu besar risikonya dalam hal gangguan di bus, maka relay incoming itu dapat

dibuat cepat tanpa merusak selektivitasnya, dengan memanfaatkan sinyal blocking pencegah

trip dari relay dipangkal penyulang. Jadi jika terjadi gangguan dipenyulang, relay penyulang

akan start dan mengirim sinyal blocking (sebelum dia sendiri trip) ke relay incoming (yang juga

start) untuk mencegah trip. Relay dipenyulang itu sendiri akan trip dengan waktu tunda.

Namun jika gangguannya di bus, relay penyulang tidak start, jadi tidak mengirim sinyal

blocking. Relay incoming akan trip dengan sedikit waktu tunda (beberapa milidetik) sekedar

untuk memastikan bahwa tidak ada sinyal blocking dari relay penyulang.

Komponen Proteksi Rele

1. Peralatan Utama Sistem Proteksi

Sistem proteksi pada sistem tenaga didukung oleh beberapa peralatan utama. Peralatan

utama inilah yang berfungsi langsung mengatasi gangguan dan mengisolasi bagian jaringan yang

terganggu dari bagian lain yang masih dapat beroperasi dengan baik. Peralatan utama sistem

proteksi ini terdiri atas:

a. Instrumen Pengukuran

Instrumen pengukuran adalah peralatan proteksi yang berfungsi melakukan pembacaan

besaran arus dan tegangan dan meneruskan informasi ini ke rele proteksi. Jika besaran arus dan

tegangan pada jaringan melewati setelan yang telah dipasang pada rele, dimana menandakan

terjadinya gangguan, maka rele atau circuit breaker akan segera memutus dan mengisolasi

jaringan yang mengalami gangguan tersebut. Instrumen pengukuran ini dapat berupa trafo arus

(current transformer/CT) dan trafo tegangan (voltage transformer/VT).

b. Peralatan Pemutus Rangkaian

Peralatan pemutus rangkaian adalah peralatan proteksi yang berfungsi mengisolasi

jaringan yang mengalami gangguan. Rele proteksi, circuit breaker dan fuse termasuk dalam

kategori ini.

1.1. Instrumen Pengukuran

a. Trafo Arus (CT)

Trafo arus merupakan trafo yang dipergunakan untuk mentransformasikan arus atau

menurunkan arus besar pada tegangan tinggi menjadi arus kecil pada tegangan rendah untuk

keperluan pengukuran dan pengamanan. Kumparan primernya dihubungkan secara seri dengan

beban yang akan diukur atau dikendalikan. Beban inilah yang menentukan besarnya arus yang

mengalir ke trafo tersebut. Kumparan sekundernya dibebani impedansi konstan dengan syarat

tertentu. Fluks inti dan arus yang mengalir pada rangkaian sekunder akan tergantung pada arus

primer. Trafo ini disebut juga dengan trafo seri.

Trafo arus terdiri atas 2 tipe:

1. Tipe wound primary

2. Tipe bar primary

Klasifikasi CT (Berdasarkan IEC 44-1):

Class 0.2 S and 0.2 digunakan untuk pengukuran dengan presisi tinggi

Class 0.5 and 0.5 S digunakan untuk pengukuran normal

Class 1.0 and 3 digunakan untuk pengukuran instrumen dan statistik

Class 5P and 10P digunakan pada rele proteksi, contoh spesifikasi penulisan:

5P20 (20 menyatakan faktor limit akurasi terhadap arus rating)

Class TPX, TPY and TPZ digunakan untuk kondisi transient dimana TPY and

TPZ dilengkapi dengan celah udara dan inti yang besar.

b. Trafo Tegangan (VT)

Trafo tegangan dalam sistem tiga fasa mengukur tegangan antara dua konduktor atau

tegangan antara satu konduktor dengan tanah. Menurut standar, trafo tegangan menyuplai

tegangan 100 V, atau juga 100 V/√3 pada sisi sekunder dalam kondisi operasi teraan (rating

operation). Rasio transformasi teraan KN = U1N / U2N diberikan dalam bentuk fraksi (misalnya

200000 V / 100 V), seperti pada trafo arus. Trafo tegangan didesain untuk pemakaian pada beban

resistansi tinggi karena itu tidak pernah dihubung singkat pada sisi sekundernya. Tidak seperti

pada trafo arus, sisi sekunder trafo tegangan dapat diproteksi dengan fuse.

Trafo tegangan terdiri dari dua tipe, yaitu magnetik dan kapasitor yang masing-

masingnya punya karakteristik yang berbeda. Magnetik PT dibedakan dari trafo daya dalam

pendinginan dan ukuran konduktor, outputnya ditetapkan dengan ketepatan peralatan yang lebih

baik dari pada dengan limit pengoperasian temperatur. Sejak isolasi peralatan disamakan untuk

power trafo harga magnetik PT untuk circuit 100 KV menjadi dilarang. Sekarang dalam

prakteknya untuk menurunkan VL, tegangan kapasitansi dibagi sebelum digunakan untuk trafo

tegangan . Rating tegangan bagan primer PT bisa demikian setelah diturunkan menjadi 110 VL .

Kapasitor PT biasanya dipilih untuk stasiun indoor untuk menghindari bahaya api. Berikut

gambar rangkaian magnetik dan kaapasitor PT:

1.2. Peralatan Pemutus Rangkaian

a. Rele

Rele adalah alat yang memproteksi sistem tenaga listrik dengan cara mendeteksi

gangguan yang terjadi pada saluran, jika terjadi gangguan maka rele akan memberikan suplay

daya kepada rangkaian proteksi untuk memutuskan arus yang menyebabkan gangguan tersebut.

Klasifikasi rele

Berdasarkan besaran input:

1. Arus [ I ] : Rele Arus lebih [ OCR ], Rele Arus kurang [UCR]

2. Tegangan [V] : Rele tegangan lebih [OVR], Rele tegangan kurang [UVR]

3. Frekuensi [f] : Rele frekuensi lebih [OFR], Rele frekuensi kurang [UFR]

4. Daya [P;Q] : Rele daya Max/Min, Rele arah/Directional, Rele Daya balik.

5. Impedansi [Z] : Rele jarak [Distance]

6. Beda arus : Rele diferensial

Berdasarkan karakteristik waktu kerja:

1. Seketika [Rele instant/Moment/high speed ]

2. Penundaan waktu [ time delay ]

Definite time rele

Inverse time rele

3. Kombinasi instant dengan tundaan waktu

Berdasarkan jenis kontak:

1 Rele dengan kontak dalam keadaan normal terbuka [ normally open contact]

2. Rele dengan kontak dalam keadaan normal tertutup [ normally close contact]

Berdasarkan fungsi:

1. Rele Proteksi

2. Rele Monitor

3. Rele programming ; Reclosing rele, synchro check rele

4. Rele pengaturan (regulating rele)

5. Rele bantu: sealing unit, lock out rele, closing rele dan tripping rele

Berdasarkan prinsip kerja:

1. Tipe Elektromekanis

a. Tarikan magnit : tipe plunger, tipe hinged armature, tipe tuas seimbang

b. Induksi : tipe shaded pole, tipe KWH, tipe mangkok (Cup)

2. Tipe Thermis

3. Tipe gas : rele buccholz

4. Tipe Tekanan : pressure rele

5. Tipe Statik (Elektronik)

b. Circuit Breaker (CB)

Circuit breaker merupakan perangkat pengaman arus lebih yang bekerja membuka dan

memutus rangkaian secara non-otomatis dan memutus rangkaian secara otomatis ketika arus

yang mengalir dirangkaian melebihi rating arus yang telah ditentukan tanpa menimbulkan

kerusakan pada peralatan (CB dan rangkaian) pada saat terjadi gangguan.

Klasifikasi circuit breaker

Berdasarkan Pemakaian:

1. LVCB (Low Voltage Circuit Breaker, < 600 V)

2. MVCB (Medium Voltage Circuit Breaker, 600 V – 1000 V)

3. HVCB (High Voltage Circuit Breaker, > 1000 V )

Berdasarkan Konstruksi:

1. MCCB (Molded Case Circuit Breaker)

2. ICCB (Insulated Case Circuit Breaker)

Berdasarkan Medium:

1. Air : Medium pemutus udara.

2. Oil : Medium pemutus minyak

3. Gas : Medium pemutus gas (SF6)

4. Vacuum : Medium pemutus hampa udara.

c. Fuse ( Pelebur )

Fuse adalah alat yang memproteksi sistem tenaga listrik dengan cara mendeteksi

gangguan yang terjadi pada saluran berdasarkan seting nilai tertentu, jika terjadi gangguan yang

melewati batas seting yang ditentukan maka fuse akan secara langsung memutuskan arus yang

menyebabkan gangguan tersebut dengan mekanisme meleburnya elemen fuse yang

menghubungkan sistem tersebut.

Klasifikasi Fuse

Berdasarkan konstruksi:

Klasifikasi fuse menurut konstruksi fisiknya diperlihatkan pada gambar berikut:

Berdasarkan rating (kapasitas pemutusan):

Berdasarkan ratingnya, standard EEI-NEMA mengelompokkan fuse kedalam 3 tipe yaitu:

1. Tipe E : merupakan fuse dengan rating tegangan 2.4 kV – 161 kV, biasanya digunakan

sebagai pengaman pada trafo maupun pengaman back up CB.

2. Tipe K : merupakan fuse dengan kecepatan lebur tinggi dengan rating arus 6 – 200 A,

biasanya digunakan pada percabangan sistem distribusi.

3. Tipe T : merupakan fuse dengan kecepatan lebur rendah dengan rating arus 6 – 200 A,

digunakan pada percabangan yang mensuplai motor yang membutuhkan waktu tunda

untuk arus starting.

Masing – masing perusahaan produsen fuse memiliki tingkatan rating tersendiri yang

mengacu kepada ketiga tipe fuse diatas, sehingga untuk keperluan proteksi dibutuhkan katalog

khusus yang memuat informasi rating, rasio koordinasi dan jenis fuse yang sesuai untuk aplikasi

proteksi tertentu.

2. Peralatan Penunjang Sistem Proteksi

Peralatan penunjang merupakan komponen tambahan yang tidak terkait langsung dengan

pemutusan (perlindungan) terhadap sistem yang diproteksi. Namun demikian, peralatan

penunjang ini berperanan untuk menjamin bahwa peralatan proteksi terpasang dapat beroperasi

dengan baik dalam kondisi gangguan seperti apapun. Peralatan penunjang pada sistem proteksi

dapat berupa: suplay DC, saluran telekomunikasi dan arester.

2.1. Suplay DC

Suplay DC merupakan peralatan penunjang yang memberikan suplay daya ke sistem rele

yang pada umumnya memerlukan input daya DC. Penggunaan sistem suplay daya DC ini

bertujuan untuk menjaga kontinuitas perlindungan dari peralatan proteksi terhadap sistem

meskipun suplay utama terputus. Suplay DC ini biasanya berupa baterai yang terhubung ke

perangkat rele melalui rangkaian suplay daya. Jenis baterai yang biasa digunakan ada 2 tipe:

Lead acid type

Tipe ini berupa baterai elemen basah, dimana zat elektrolit baterainya merupakan cairan.

Baterai ini membutuhkan perawatan lebih intensif.

Nickel cadmium type.

Berupa baterai elemen kering, dimana zat elektrolitnya berupa pasta kering sehingga

tidak dibutuhkan perawatan intensif.

2.2. Saluran Telekomunikasi

Saluran telekomunikasi merupakan peralatan penunjang yang menyediakan fasilitas

telekomunikasi pada sistem proteksi. Saluran ini dapat dipergunakan untuk monitoring keadaan

sistem dan dapat dikembangkan untuk pengendalian jarak jauh. Komponen utamanya terdiri atas:

- RTU (Remote Terminal Unit)

- Interfacing card

- Modem

- CPU

- Perangkat lunak sistem

Berbagai sistem telah dikembangkan untuk pemanfaatan saluran telekomunikasi untuk

keperluan monitoring dan pengendalian jarak jauh, salah satunya yang umum digunakan pada

sistem tenaga adalah SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition).

2.3. Arester

Arester petir disingkat arester, atau sering juga disebut penangkap petir, adalah alat

pelindung bagi peralatan sistem tenaga listrik terhadap, surja petir. la berlaku sebagai jalan pintas

sekitar isolasi. Arester membentuk jalan yang mudah dilalui oleh arus kilat atau petir, sehingga

tidak timbul tegangan lebih yang tinggi pada peralatan. Jalan pintas itu harus sedemikian rupa

sehingga tidak menganggu aliran arus daya sistem 50 Hz.

Klasifikasi Arester

Arrester dengan celah udara (Gapped Type Surge Arrester)

Merupakan tipe konvensional dimana arrester memiliki celah untuk mencegah

terbentuknya busur api pada saat operasi normal, terdiri atas beberapa tipe: tipe expulsion, tipe

spark gap dan tipe katup.

Arrester tanpa celah (Gappless Type Surge Arrester)

Merupakan tipe yang banyak digunakan sampai sekarang, dikembangkan dari material

semikonduktor seperti ZnO yang berfungsi sebagai pengganti celah.