RELE ARUS LEBIH / OCR DAN GFR SEBAGAI PROTEKSITRAFO DAN PENYULANG PADA GI 150 KV KRAPYAK

oleh : Hafizh Rahman Rosidi

Abstrak Setiap perusahaan listrik harus berupaya meningkatkan keandalan

secara terus menerus. Tingkat keandalan direpresentasikan antara lain, indikator sering terjadinya pemadaman. Indikasi : Frekuensi dan Lama Gangguan Penyebab utama pemadaman adalah gangguan pada sistem tenaga listrik yang tidak dapat dihindarkan.Macam-macam Gangguan adalah Gangguan beban lebih adalah Sebenarnya bukan gangguan murni, tetapi biladibiarkan terus-menerus berlangsung dapat merusak peralatan. Dan Gangguan hubung singkat adalah Gangguanhubung singkat dapat terjadi antar fasa (3 fasa atau 2 fasa) atau 1 fasa ketanah dan sifatnya bisa temporer atau permanen.

PENDAHULUANLatar BelakangAlat proteksi pada STL (Sistem Tenaga Listrik) merupakan bagian yang penting dibidang ketenagalistrikan seperti pada PT. PLN (Persero) Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban Jawa Bali (P3JB) region Jawa Tengah UPT Semarang GI Krapyak yang berada di Jl.Siliwangi No.379 Semarang.

GI merupakan tempat pusat pengatur kebutuhan pembebanan. Selain itu, GI berfungsi sebagai pusat proteksi peralatan-peralatan STL dan sebagai pusat proses penormalan terhadap gangguan-gangguan yang ada. Apabila t idak ada sistem proteksi maka kelangsungan STL tidak selalu tersedia.

Sebelum sistem proteksi diimplementasikan, diperlukan perhitungan dan analisis agar setting rele dapat diketahui supaya rele dapat bekerja secara baik. Apabila nantinya terjadi gangguan, sebagai contoh overload atau beban lebih, hubung singkat antara fasa dengan fasa, hubung singkat antara fasa dengan tanahmaka sistem proteksi akan bekerja sesuai fungsinya sebagai pengaman, sehingga stabilitas tenaga listrik akan berlangsung. Misalkan terjadi gangguan dipenyulang 20 KV yang mengakibatkan tripnya PMT (Pemutus Tenaga) incoming 20 KV ataupun sisi PMT 150 KV trafo sehingga mengakibatkan usia atau kinerja trafo menurun dan pemadaman yang luas. Untuk menghindari kejadian gangguan tersebut dan juga untuk mencegah kerusakan transformator maka perlu dilakukan koordinasi proteksi, baik sisi 20 KV penyulang, 20 KV incoming dan sisi 150 KV trafo.

Perumusan MasalahDari latar belakang diatas dapat dirumuskan permasalahan bagaimana menghitung dan menganalisis setting koordinasi rele OCR dan GFR, sehingga proteksi trafo dapat bekerja lebih baik.

Pembatasan MasalahPembatasan laporan ini adalah :1. Menghitung dan menganalisis penyetelan koordinasi rele proteksi OCR dan

GFR yang terpasang di GI Krapyak.2. Rele differensial dan rele-rele yang lain hanya dibahas fungsinya saja.

TujuanHal-hal yang menjadi tujuan penulisan laporan kerja praktek ini adalah :

3.Mengenal dan mengetahui cara kerja sistem proteksi terhadap trafo.4.Mengamati secara langsung alat yang ada diserandang GI.5.Sebagai bentuk aplikasi dan teori yang didapat selama perkuliahan di

teknik

SISTEM PROTEKSI

Filosofi Rele ProteksiPengertian

Rele proteksi adalah suatu device atau peralatan pengaman untuk melindungi peralatan – peralatan dalam sistem tenaga listrik, yang bekerja dengan mengindikasikan unit sinyal alarm jika terjadi gangguan atau kondisi abnormal.

Fungsi Proteksia) Mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya pada bagiansistem

yang diamankannya.b) Melepaskan bagian sistem yang terganggu, sehingga bagian sistem lainnya dapat

terns beroperasi.c) Member ita hu operator mengenai adanya gangguan dan lokas inya

Kawasan PengamananSistem Tenaga Listrik terbagi ke dalam zone yang satu sama lain bisa dihubungkan atau diputuskan oleh pemutus tenaga (PMT). Setiap (zone) diamankan oleh suatu relai pengaman dan setiap relai mempunyai kawasan pengamanan yaitu bagian dari sistem yang bila terjadi gangguan didalamnya relai itu dapat mendeteksinya dan dengan bantuan PMT melepaskan zone yang terdapat gangguan itu.

Pengamanan Utama dan CadanganKarena pengaman cadangan baru perhitungan yang tepat, penempatan /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.

Kriteria Perancangan Rele Proteksia)Selektivitas

Suatu relai bertugas mengamankan suatu alat atau bagian tertentu dari suatu sistem . Suatu relai harus dapat mendeteksi adanya gangguan yang terjadi pada daerah yang diamankan dan bila perlu menjalan pemutusan tenaga (PMT), memisahkan bagian sistem terganggu.

b) Kepekaan Pada prinsipnya relai harus cukup peka sehingga dapat medeteksi gangguan di kawasan pengamannya meskipun dalam kondisi yang memberikan rangsangan yang minimum.

c) KecepatanHal terpenting dari relai proteksi adalah secepat mungkin memisahkan

elemen sistem yang terganggu.

d) KeandalanHal-hal yang berkaitan erat dengan keandalan pengamanan suatu sistem adalah : Ketepatan pemilihan relay, perhitungan yang tepat, penempatan /pemasangan relay lain dan koordinasi antar relay.

GangguanMacam – macam gangguana) Faktor Eksternal, Gangguan yang berasal dari alam, misalnya karena

binatang diantaranya gigitan tikus pada kabel, burung, dll.b) Faktor Internal, Gangguan dari peralatan itu sendiri misalnya faktor umur

komponen peralatan yang sudah tua.c) Human Error, Gangguan yang disebabkan oleh kesalahan penanganan oleh

manusia (operator) seperti pentanahan (grounding) yang kurang baik.

Kriteria Perancangan Rele Proteksi

Upaya mengatasi gangguana) Mengurangi terjadinya gangguan Pemakaian peralatan yang dapat diandalkan. Penggunaan kawat tanah pada saluran udara, dan tahanan kaki tiang

yang rendah pada SUTT. Penebangan / pemangkasan pohon disekitar saluran / BTS.b) Mengurangi akibatnya

Mengurangi besarnya arus gangguan Pengguanan Lightning Arrester dan koordinasi osilasi Mempersempit daerah pemadaman

OCR dan GFRRele arus lebih (OCR) memproteksi instalasi listrik terhadap gangguan antar fasa. Sedangkan untuk memproteki terhadap gangguan fasa tanah digunakan rele Rele Arus Gangguan tanah atau Ground Fault Relay (GFR). Prinsip kerja GFR sama dengan OCR, yang membedakan hanyalah pada fungsi dan elemen sensor arus. OCR biasanya memiliki 2 atau 3 sensor arus (untuk 2 atau 3 fasa) sedangkan GFR hanya memiliki satu sensor arus(satu fasa ).

Waktu kerja rele OCR maupun GFR tergantung nilai setting dan karakteristik waktunya, elemen tunda waktu pada rele ini pada 2, yaitu elemen low set dan elemen high set. elemen low set bekerja ketika terjadi gangguan dengan arus hubungsingkat yang relatif kecil, sedangkan elemen high set bkerja ketika terjadi gangguan dengan arus hubung singkat yang cukup besar.

Rele OCR dan GFR dipasang sebagai alat proteksi motor, trafo, penghantar transmisi, dan penyulang. Sebagai alat proteksi maka penggunaa rele harus memenuhi persyaratan proteksi yaitu : cepat, selektif, serta handal. Rele harus disetting sedemikian rupa sehingga dapat bekerja secepat mungkin dan meminimalkan bagian dari sistem yang harus padam.

Prinsip kerja OCR yaitu ketika suatu trafo mengalami gangguan di feeder (penyulang), maka belum tentu trafo itu akan TRIP, ini disebakan karena OCR merupakan backup protection atau relay backup jadi bukan relai/ pengaman utama, tapi bisa juga trip jika arus gangguan itu terlampau besar lalu men TRIPkan PMT 20 Kv/ tingkat xtrem sampai PMT 150 kV.

Sedangkan Over Load adalah beban yang berlebih, maksudya suatu trafo memiliki kapasitas tersendiri / kemampuan untuk memikul beban. Biasanya kasus Over load disertai dengan panasnya suhu trafo yg melebihi dari settingannya. Karena panas berlebih bisa mengurangi kekuatan isolasi(minyak) trafo, maka dibuatlah setingan nilai suhu, jika melebihi settingan tersebut maka ada level2nya, yaitu alarm1, alarm 2, yg paling fatal adalah TRIP.

OCR dan OLR sama-sama bekerja berdasarkan input arus. Perbedaannya OCR bekerja untuk mengamankan kelebihan arus yang disebabkan oleh gangguan, sedangkan OLR(Over Load Relay) bekerja untuk mengamankan kelebihan arus kerena kelebihan beban. Cara kerja OCR dan OLR sangatlah berbeda. OCR membaca arus, dan kemudian akan membuat keputusan trip / no trip berdasarkan nilai setting dan besarnya arus yang dirasakan. Sedangkan OLR, arus yang dibaca akan di analogikan sebagai panas yang sedang dialami oleh suatu peralatan (menggunakan thermal model). Pemanasan yang dialami oleh peralatan tersebut akan dihitung oleh algoritma relay. Apabila relay menggangap peralatan yang diamankannya sudah kepanasan, maka ia akan memberikan perintah trip.

Gambar Sistem Proteksi

Pada Gambar di atas menunjukan sebuah sistem proteksi untuk proteksi relay jarak pada saluran transimisi, yang terdiri dari sebuah CT (Current Transformer) dan sebuah PT (Potential Transformer), sebuah relay dan pemutus tenaga (circuit breaker). Setiap sistem proteksi akan mempunyai komponen - komponen dasar tersebut.

Gambar Diagram konsep sebuah relay

High Speed Differential Relay

Gambar Konstruksi High Speed Differential Relay

Keterangan gambar :1. Pengatur spiral pegas2. Target assembly3. Kontak tetap4. Kontak bergerak5. Poros cup6. Penahan goncangan7. Unit induksi cup

Gambar Spesifikasi ukuran High Speed Differential Relay

Rating dan burden dari relay diatas adalah sebagai berikut:

RatingElemen operasi pada relay ini yakni unit induksi memiliki rating 5 A untuk arus yang mengalir pada restraint coil secara terus-menerus. Operating coil akan membawa 0.5 A terus-menerus tanpa mengalami overheating ( pemanasan lebih ). Sedangkan untuk kontaknya Relay CFD disuplai dengan kontak nonbouncing yang memberikan penutupanpositif kontak. Rating arus penutupan kontak untuk tegangan yang tidak melebihi 250 volt adalah 30 A. Rating arus pembawaan dibatasi oleh 2 bentuk target dan restraint coil.

BurdenBurden untuk restrain coil dan operating coil dapat dilihat pada tabel debrikut ini :Tabel Burden restrain coil

Tabel Burden untuk opertating coil pada minimum pick up

Tabel Saturasi operating coil karena kenaikan arus dan impedensi rangkaian

Relay ini akan berfungsi untuk:1. Gangguan internal mesin kecuali lilitan ke lilitan.2. Gangguan pada kabel primer yang masih dalam daerah pengamanan.3. Hubung singkat ke tanah pada setiap bagian belitan mesin, kecuali sangat

dekat dengan netral yang mengakibatkan tidak ada nya impedansi netral untuk membatasi arus tanah pada nila i dibawah kalibrasi pickup relay.

Penyetelan High Speed Differential RelayRelay ini telah disetel di pabriknya untuk menutup kontak depannya dengan 0.2 ampere atau lebih pada salah satu arus rangkaian dan tanpa arus pada rangkaian lainnya. Penerapan arus, pada frekuensi kerja dan bentuk gelombang yang baik untuk stud yang diprioritaskan diperlihatkan pada daf tar berikut ini untuk relay dalam pengujian. Magnitude arus untuk setting pick up adalah ditentukan dari nameplatenya dalam "Minimum Differential Pickup" untuk unit dalam pengujian

Berikut adalah kawasan pengawasan yang ada di GI Krapyak :

KESIMPULAN1. GI merupakan tempat pusat pengatur kebutuhan pembebanan. Selain itu,

GI berfungsi sebagai pusat proteksi peralatan-peralatan STL dan sebagai pusat proses penormalan terhadap gangguan-gangguan yang ada.

2. Transformator Daya Berfungsi mentranformasikan daya listrik, dengan merubah besaran tegangannya, sedangkan frekuensinya tetap. Tranformator daya juga berfungsi untuk pengaturan tegangan.

3. Baterai pada Gardu Induk,Alat yang menghasilkan sumber tenaga listrik arus searah yang diperoleh dari hasil proses kimia. Sumber DC ini berfungsi untuk menggerakkan peralatan kontrol, relay pengaman, motor penggerak CB, DS, dan lain-lain. Sumber DC ini harus selalu terhubung dengan rectifier dan harus diperiksa secara rutin kondisi air, kebersihan dan berat jenisnya.

4. Sistem proteksi adalah suatu sistem pengaman terhadap peralatan listrik, yang diakibatkan adanya gangguan teknis, gangguan alam, kesalahan operasi dan penyebab yang lainnya.

SARAN1. Sebaiknya relay differential ini dilengkapi dengan Thyrite limiter

untuk arus diatas 84 ampere yang melewati sekunder CT agar tidak mengganggu sensitifitas relay.

2. Perlunya pergantian relay yang bekerja secara elektro meknik dengan elektro statik karena lebih kompak dan tidak ada bagian yang bergerak.

3. Kerja sama dengan lingkungan akademis agar lebih ditingkatkan, dengan mengadakan berbagai macam kegiatan yang bias bermanfaat bagi mahasiswa pada khususnya dan dunia kerja pada umumnya.

DAFTAR PUSTAKA1) Kundur, Prabha. Power System Stability and Control. MC Graw- Hill

Publishing Co. Limited. 19932) Rao.S. Sunil. Switchgear an protection, Khana Publisher, New Delhi

19963) Marsudi, Djiteng, Pembangkitan Energi Listrik, Erlangga

Jakarta.20054) Karnoto.Sistem Pengaman.Semarang: Teknik Elektro FT Undip5) Karnoto.Sistem Tenaga Listrik. Semarang:Teknik Elektro FT Undip