Modul ke:

Fakultas

Program Studi

SISTEM TENAGA LISTRIKPROTEKSI SISTEM TENAGA LISTRIK

IMELDA ULI VISTALINA SIMANJUNTAK,S.T.,M.T.TEKNIK

TEKNIK ELEKTROwww.mercubuana.ac.id

Listrik memiliki peran vital dan strategis, ketersediannya harus memnuhi aspekandal, aman dan akrab lingkungan.

Keandalan sistem tenaga listrik ditentukan oleh sistem dan konstruksi instalasilistrik yang memenuhi ketentuan dan persyaratan yang berlaku.

Keamanan sistem tenaga listrik ditentukan oleh sistem pengaman (protectionsystem) yang baik, benar, andal atau tepat sesuai dengan kebutuhan sistemyang ada.Pengertian/ definisi :

Proteksi : perlindungan/ pengaman.Sistem tenaga listrik : suatu sistem yang terdiri dari dari beberapa subsistem, yaitu : pembangkitan (pembangkit tenaga listrik), penyaluran(transmisi), pendistribusian (distribusi) dan instalasi pemanfaatan.Proteksi sistem tenaga listrik : perlindungan/ pengaman pembangkitan(pembangkit tenaga listrik), penyaluran (transmisi), pendistribusian(distribusi) dan instalasi pemanfaatan.

LATAR BELAKANG DAN PENGERTIAN UMUM

Dua fungsi utama proteksi, adalah :Mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya pada bagiansistem yang diamankannya.Melepaskan bagian sistem yang terganggu, sehingga bagian sistem lainnyayang tidak mengalami gangguan dapat terus beroperasi.

Contoh komponen (alat) proteksi yang paling sederhana, adalah PengamanLebur (Fuse). Jika dalam memilih Fuse, tepat sesuai kebutuhan, maka keduafungsi tersebut di atas dapat dipenuhi.

Untuk pengaman sistem yang lebih kompleks, diperlukan komponen (alat)pengaman yang lebih lengkap (terdiri dari berbagai jenis alat pengaman),misalnya :

Relay pengaman, berfungsi sebagai elemen perasa yang mendeteksi adanyagangguan.

FUNGSI UTAMA PROTEKSI

Pemutus Tenaga (PMT), berfungsi untuk pemutus arus dalam rangkaianlistrik, untuk melepas bagian sistem yang terganggu.Trafo arus dan/ atau trafo tegangan, berfungsi untuk meneruskan arus dan/atau tegangan pada sirkit tenaga (sirkit primer) ke sirkit rele (sirkitsekunder).Battery (Accu), berfungsi sebagai sumber tenaga untuk men-trip PMT ataucatu daya untuk rele (static relay) dan rele bantu.

Sistem tenaga listrik terdiri dari seksi-seksi (sub sistem), yang satu denganyang lainnya dapat dihubungkan dan diputuskan dengan menggunakan alatpemutus tenaga (PMT).

Masing-masing seksi (sub sistem) diamankan ole rele pengaman dan setiaprele mempunyai kasawan pengamanan, yang berupa bagian dari sistem. Jika

terjadi gangguan di dalamnnya, rele akan mendeteksi dan dengan bantuanPMT melepaskan seksi yang terganggu dari bagian sistem lainnya.

Gambar kawasan pengamanan (zone of protection) :

SISTEM TENAGA LISTRIK

Differential Relay, berfungsi sebagai pengaman utama Generator padapembangkit tenaga listrik, dan lain-lain.

Distance Relay, berfungsi sebagai pengaman utama pada penyaluran(transmisi), dan lain-lain.

Differential Relay, berfungsi sebagai pengaman utama Trafo, dan lain-lain.

Over Current Relay Trafo sisi 150 KV, sebagai pengaman cadangan lokalTrafo pengaman cadangan jauh Bus B.

Over Current Relay dan Ground Fault Relay Trafo sisi 20 KV pengamanutama Bus B1 pengaman cadangan jauh saluran BC.

Over Current Relay dan Ground Fault Relay pengaman utama saluran BCpengaman cadangan jauh saluran CD.

Over Current Relay dan Ground Fault Relay di C pengaman utamasaluran CD pengaman jauh seksi berikutnya.

SISTEM TENAGA LISTRIK

Pada saat sistem tenaga listrik beroperasi dan mengalami gangguan, adakemungkinan komponen (alat) proteksi gagal bekerja.

Untuk mengantisipasi timbulnya kemungkinan tersebut, disamping sistemtenaga listrik harus dipasang pengaman utama, maka juga dilengkapipengaman cadangan.

Pengaman cadangan diharapkan akan bekerja, apabila pengaman utamagagal bekerja. Oleh karenanya pengaman cadangan selalu disertai denganwaktu tunda (time delay), untuk memberi kesempatan pada pengamanutama bekerja lebih dahulu.Jenis pengaman cadangan :

Pengaman cadangan lokal (local back up).Pengaman cadangan jauh (remote back up).

Letak (penempatan) :Pengaman cadangan lokal terletak di tempat yang sama denganpengaman utamanya.

Pengaman cadangan jauh terletak di seksi sebelah hulunya.

PENGAMAN UTAMA DAN PENGAMAN CADANGAN

Kepekaan (sensitivity) :Peralatan proteksi (rele) harus cukup peka dan mampu mendeteksi gangguan di

kawasan pengamannya.Meskipun gangguan yang terjadi hanya memberikan rangsangan yangsangat minim, peralatan pengaman (rele) harus mampu mendeteksi secarabaik.

Keandalan (reliability) :Dependability :• Peralatan proteksi (rele) harus memiliki tingkat kepastian bekerja

(dependability) yang tinggi.• Peralatan proteksi (pengaman) harus memiliki keandalan tinggi (dapat

mendeteksi dan melepaskan bagian yang terganggu), tidak boleh gagalbekerja.

Security :• Peralatan proteksi (pengaman) harus memiliki tingkat kepastian untuk

tidak salah kerja atau tingkat security (keamanannya) harus tinggi.• Yang dimasksud salah kerja adalah kerja yang semestinya tidak kerja,

misal : karena lokasi gangguan di luar kawasan pengamannya atau samasekali tidak ada gangguan.

• Salah kerja bisa mengakibatkan terjadinya pemadaman, yang semestinyatidak perlu terjadi.

KRITERIA SISTEM PROTEKSI

Selektifitas (selectivity) :Peralatan proteksi (pengaman) harus cukup selektif dalam mengamankan

sistem.Dapat memisahkan bagian sistem yang terganggu sekecil mungkin, yaitu

hanya sub sistem yang terganggu saja yang memang menjadi kawasanpengaman utamanya.

Rele harus mampu membedakan, apakah gangguan terletak di kawasanpengaman utamanya, dimana rele harus bekerja cepat, atau terletak di

sub sistem berikutnya, dimana rele harus bekerja dengan waktu tundaatau tidak bekerja sama sekali.

Kecepatan (speed) :Peralatan proteksi (pengaman) harus mampu memisahkan sub sistem yang

mengalami gangguan secepat mungkin.Untuk menciptakan selektifitas yang baik, ada kemungkinan suatu

pengaman terpaksa diberi waktu tunda (time delay), tetapi waktu tundatersebut harus secepat mungkin.

Dengan tingkat kecepatan yang baik, maka terjadinya kerusakan/ kerugian,dapat diperkecil.

KRITERIA SISTEM PROTEKSI

1- 51V, backup overcurrent relay, pengendaliantegangan atau kontrol tegangan

1-51G, backup ground time overcurrent relay

3 - 51V, backup overcurrent relay, pengendaliantegangan atau kontrol tegangan

1 -51G, backup ground time overcurrent relay

1 - 87, differential relay

1 - 32, reserve power relay untuk pengendalianprotection

1 – 40, impedance relay, untuk pengamankehilangan medan

GENERATOR KECIL (sistem isolated)

GENERATOR SEDANG (sistem isolated/ paralel)

Daya: 500 s/d 1000 kVA tegangan 600 volt (maksimum)

Daya: 500 s/d 12 500 kVA tegangan 600 volt (maksimum)

SKEMA GENERATOR

3 - 51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan ataukontrol tegangan

1 - 51G, backup ground time overcurrent relay

1 - 87, differential relay

1 - 32, reserve power relay untuk pengendalian protection

1 – 40, impedance relay, untukpengaman kehilangan medan

1 – 46, Negative phase sequence over current relay untuk protection kondisi unbalanced

3 - 51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan ataukontrol tegangan

1 -51G, backup ground time overcurrent relay

1 - 87, differential relay

1 – 87G, ground differential relay

1 - 32, reserve power relay untuk pengendalian protection

1 – 40, impedance relay, untuk pengamankehilangan medan

1 – 46, Negative phase sequence over current relay untuk protection kondisi unbalanced.

1 – 49, temp relay untuk monitor belitantemp stator

1 – 64F, generator field relay, hanya untukmesin yg mempunyai medansupply slip rings

1 – 60, voltage balance relay

BUS GEN.

OCR

CTCB

GEN.

MCCB

Relai ini mengamankan generator dari beban lebih atau

gangguan hubung singkat.

Beban

PENGAMAN : OCR (51) -- untuk generator sedang dan besar

MCCB - - untuk generator kecil

PENGAMAN HUBUNG SINGKAT

PENYEBAB:

Generator mengalami beban lebih

AVR generator mengalami kerusakan

BUS GEN.

UVR

PT

CB

GEN.

Beban

AKIBAT: Dapat merusak belitan rotor

Gangguan hubung singkat di sistem

PENGAMAN : UNDER VOLTAGE RELAY (27)

PENGAMAN TEGANGAN KURANG

Generator mengalami kapasitif.

AVR generator mengalami kerusakan bila berlanjut, merusak instalasi alat bantu di generator bisa rusak.

PENGAMAN :

BUS GEN.

OVR

PT

CB

GEN.

DEVICE NUMBER OVER VOLTAGE RELAY : 59

Beban

PENYEBAB:

Lepas nya beban (Ppemb > P beban)

AKIBAT:

Frekwensi naik > 50 Hz.

PENGAMAN TEGANGAN LEBIH (OVER LOAD)

BUS GEN.

OCR

CT

CB

GEN.Rn

TRF Beban

PENYEBAB:Terjadi kebocoran isolasi di stator, sehingga terjadi gangguan hubungSingkat fasa ketanah antara stator dan tanah

AKIBAT:Kerusakan pada belitan stator

PENGAMAN: PENGAMAN ARUS LEBIH (51N)

51N

PENGAMAN STATOR KE TANAH

BUS GEN.

GEN.

CT

PT

SISTEM

PENYEBAB:PRIME-MOVER DARI SALAH SATU GENERATOR RUSAK , MENGAKIBATKAN GENERATOR TIDAK BERPUTAR.

AKIBAT:ADA PASOKAN LISTRIK DARI GENERATOR LAIN ATAU SISTEM SEHINGGA

GENERATOR MENJADI MOTOR.

PENGAMAN -- REVERSE POWER (32)

32

40

PENGAMAN DAYA (BALIK) PENGGERAK MULA

PENYEBAB: Hilangnya eksitasi

AKIBAT:Daya reaktif balik dari sistem masuk ke generator,

atau generator menyerap var sistemMemanaskan ujung belitan generator

BUS GEN.

GEN.

CT

PT

SISTEM

32

40

PENGAMAN -- LOSS OF EXCITATION (40)

PENGAMAN HILANG MEDAN (LOSS OF EXCITATION)

pembebanan melebihi kapasitas generator

kerusakan sistem pendingin

belitan generator bisa panasbisa merusak konduktor stator dan isolasi antara belitan ke inti

AKIBAT:

GEN.

RTD

CB

PENGAMAN -- PENGAMAN TEMPERATUR (26)

PENYEBAB:

26

PENGAMAN TEMPERATUR GENERATOR

CB

BUS GEN.

SPEED SENSOR

GEN.

gangguan pada sistem sehingga lepas beban

governor tidak mampu kembalikan put. normal

bisa terjadi vibrasi balancing pada put. tertentubisa rusakkan bearing dan shaftfrekwensi naik

TRANSDUCER

MESIN.

PENYEBAB:

AKIBAT:over speed

PENGAMAN : UNDER SPEED (81 – U)OVER SPEED (81- O)

PENGAMAN OVER SPEED

GANGGUAN PADA BELITAN GENERATOR

KERUSAKAN ISOLASI BELITAN GENERATOR

PENGAMAN: DIFFRENTIAL RELAY (87 G).

GEN.CB

DIFERENSIALGENERATOR

SET

PENYEBAB:

AKIBAT:

PENGAMAN DIFFERENSIAL GENERATOR

Arus beban melebihi nominal dan bertahan lama

BUS GEN.

OLR

CTCB

GEN.

DEVICE NUMBER OVER LOAD RELAY : 49

PENYEBAB:

BEBAN

AKIBAT:Memanaskan belitan generator. merusak konduktor dan isolasi belitan

PENGAMAN :

PENGAMAN BEBEAN LEBIH (OVER LOAD RELAY)

KETIDAK SEIMBANGAN ARUS FASA BEBAN

GEN.CB

NEG.SEQFILTER

OCR

NEGATIVE SEQUENCE RELAY ( 46)

PENYEBAB:

AKIBAT:MEMANAS KAN ROTOR GENERATOR BILA BERTAHAN LAMA

PENGAMAN :

PENGAMAN TEMPERATUR GENERATOR

REFENSI

Alawiy,M.T.;Proteksi Sistem Tenaga Listrik:SeriRelay ektromagnetis.Teknik elektro.UniversitasNegeri Malang.2006.

Terima KasihIMELDA ULI VISTALINA SIMANJUNTAK,S.T,M.T.