BLOGGER anak SMK NEGERI 1 LAHAT "teknik instalasi tenaga listrik

Kamis, 05 Juli 2012

DASAR-DASAR PROTEKSI




a.       Tujuan 
Setelah mempelajari unit ini peserta pelatihan diharapkan mampu :
·         Menjelaskan tentang prinsip dasar proteksi sistem tenaga
·         Menjelaskan tentang persyaratan kualitas proteksi
·         Menyebutkan komponen-komponen sistem proteksi


b.        Uraian Materi I

1.1. Pendahuluan
Keandalan dan keberlangsungan suatu sistem tenaga listrik dalam melayani konsumen sangat tergantung pada sistem proteksi yang digunakan. Oleh sebab itu dalam perencangan suatu sistem tenaga, perlu dipertimbangkan kondisi-kondisi gangguan yang mungkin terjadi pada sistem, melalui analisa gangguan.
Dari hasil analisa gangguan dapat ditentukan sistem proteksi yang akan digunakan, spesifikasi switchgear, rating circuit breaker (CB) serta penetapan besaran-besaran yang menentukan bekerjanya suatu relay (setting relay) untuk keperluan proteksi. Pada unit ini tidak dibahas tentang analisa gangguan karena analisis gangguan telah dibahas pada modul.
Modul ini akan membahas tentang karakter serta gangguan-gangguan pada sistem tenaga listrik meliputi generator, transformator daya, jaringan dan busbar. Modul ini juga akan membahas tentang sistem proteksi yang digunakan pada sistem tenaga listrik.

1.2.  Prinsip Dasar Proteksi
Setelah kita membahas lebih lanjut tentang Prinsip Dasar Proteksi Tenaga Listrik, maka terlebih dahulu kita perlu diketahui tentang :
a).     Apa yang dimaksud dengan Daya Proteksi Sistem Tenaga Itu ?
Yang dimaksud dengan proteksi sistem tenaga listrik adalah sistem proteksi yang dilakukan kepada peralatan-peralatan listrik yang terpasang pada suatu sistem tenaga misanya generator, transformator jaringan dan lain-lain, terhadap kondisi abnormal operasi sistem itu sendiri.
Kondisi abnormal itu dapat berupa antara lain : hubung singkat, tegangan lebih, beban lebih, frekuensi sistem rendah, asinkron dan lain-lain.

b).     Mengapa Proteksi diperlukan ?
Proteksi itu diperlukan :
1.         Untuk menghindari ataupun untuk mengurangi kerusakan peralatan-peralatan akibat gangguan (kondisi abnormal operasi sistem). Semakin cepat reaksi perangkat proteksi yang digunakan maka akan semakin sedikitlah pengaruh gangguan kepada kemungkinan kerusakan alat
2.         Untuk cepat melokalisir luas daerah terganggu menjadi sekecil mungkin
3.         Untuk dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumsi dan juga mutu listrik yang baik.
4.         Untuk mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik.

Pengetahuan mengenai  arus-arus yang timbul dari pelbagai tipe gangguan pada suatu lokasi merupakan hal yang sangat esensial bagi pengoperasian sistem proteksi secara efektif. Jika terjadi  gangguan pada sistem, para operator yang merasakan adanya gangguan tersebut diharapkan segera dapat mengoeprasikan circuit-circuit yang tepat untuk mengeluarkan sistem yang terganggu atau memisahkan pembangkit dari jaringan yang terganggu. Sangat sulit bagi seorang operator untuk mengawasi gangguan-gangguan yang mungkin terjadi dan menentukan CB mana yang diperoperasikan untuk mengisolir gangguan tersebut secara manual.
Mengingat arus gangguan yang cukup besar, maka perlu secepat mungkin dilakukan proteksi. Hal ini perlu suatu peralatan yang digunakan untuk mendeteksi keadaan-keadaan yang tidak normal tersbut dan selanjutnya mengistruksikan circuit-circuit yang tepat untuk bekerja memutuskan rangkaian atau sistem yang terganggu. Peralatan tersebut kita kenal dengan relay.
Ringkasnya proteksi dan tripping otomatik circuit-circuit yang sehubungan mempunyai dua fungsi pokok :
·         Mengisolir peralatan yang terganggu agar bagian-bagian yang lainnya tetap beroperasi seperti biasa.
·         Membatasi kerusakan peralatan akibat panas lebih (over heating), pengaruh gaya-gaya mekanik dst.
Koordinasi antara relay dan circuit breaker (CB) dalam mengamati dan memutuskan gangguan disebut sebagai sistem proteksi.
Banyak hal yang harus dipertimbangkan dalam mempertahankan arus kerja maksimum yang aman. Jika arus kerja bertambah melampaui batas aman yang ditentukan dan tidak ada proteksi atau jika proteksi tidak memadai atau tidak efektif, maka keadaan tidak normal dan akan mengakibatkan kerusakan isolasi.
Pertambahan arus yang berkelebihan menyebabkan rugi-rugi daya pada konduktor akan berkelebihan pula.
Perlu diingat bahwa pengaruh pemanasan adalah sebanding dengan kwadrat dari arus :

H  =  12 Rt Joules

Dimana :
H     =    panas yang dihasilkan (Joule)
I      =    arus konduktor (ampere)
R     =    tahanan konduktor (ohm)
t      =    waktu atau lamanya arus yang mengalir (detik)

Proteksi harus sanggup menghentikan arus gangguan sebelum arus tersebut naik mencapai harga yang berbahaya. Proteksi dapat dilakukan dengan Sekering atau Circuit Breaker.
Proteksi juga harus sanggup menghilangkan gangguan tanpa merusak peralatan proteksi itu sendiri. Untuk ini pemilihan peralatan proteksi harus sesuai dengan kapasitas arus hubung singkat “breaking capacity” atau Repturing Capacity.
Disamping itu proteksi yang diperlukan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :
1.         Sekering atau circuit breaker harus sanggup dilalui arus nominal secara terus menerus tanpa pemanasan yang berlebihan (overheating).
2.         Overload yang kecil pada selang waktu yang pendek seharusnya tidak menyebabkan peralatan bekerja
3.         Proteksi harus bekerja walaupun pada overload yang kecil tetapi cukup lama sehingga dapat menyebabkan overheating pada rangkaian penghantar.
4.         Proteksi harus membuka rangkaian sebelum kerusakan yang disebabkan oleh arus gangguan yang dapat terjadi.
5.         Proteksi harus dapat melakukan “pemisahan” (discriminative) hanya pada rangkaian yang terganggu yang dipisahkan dari rangkaian yang lain yang tetap beroperasi.

Proteksi overload dikembangkan jika dalam semua hal rangkaian listrik diputuskan sebelum terjadi overheating. Jadi disini overload action relatif lebih lama dan mempunyai fungsi inverse terhadap kwadrat dari arus.
Proteksi gangguan hubung singkat dikembangkan jika action dari sekering atau circuit breaker cukup cepat untuk membuka rangkaian sebelum arus dapat mencapai harga yang dapat merusak akibat overheating, arcing atau ketegangan mekanik.

1.3.  Persyaratan Kualitas Proteksi
Ada beberapa persyaratan yang sangat perlu diperhatikan dalam suatu perencanaan sistem proteksi yang efektif  yaitu :
a).  Selektivitas dan Diskrimanasi
Efektivitas suatu sistem proteksi dapat dilihat dari kesanggupan sistem dalam mengisolir bagian yang mengalami gangguan saja
b).  Stabilitas
Sifat yang tetap inoperatif apabila gangguan-gangguan terjadi diluar zona yang melindungi (gangguan luar).
c).  Kecepatan Operasi
Sifat ini lebih jelas, semakin lama arus gangguan terus mengalir, semakin besar kerusakan peralatan. Hal yang paling penting adalah perlunya membuka bagian-bagian yang terganggu sebelum generator-generator yang dihubungkan sinkron kehilangan sinkronisasi dengan sistem selebihnya. Waktu pembebasan gangguan yang tipikal dalam sistem-sistem tegangan tinggi adalah 140 ms. Dimana mendatnag waktu ini hendak dipersingkat menjadi 80 ms sehingga memerlukan relay dengan kecepatan yang sangat tinggi (very high speed relaying)
d).  Sensitivitas (kepekaan)
Yaitu besarnya arus gangguan agar alat bekerja. Harga ini dapat dinyatakan dengan besarnya arus dalam jaringan aktual (arus primer) atau sebagai prosentase dari arus sekunder (trafo arus).
e).  Pertimbangan ekonomis
Dalam sistem distribusi aspek ekonomis hampir mengatasi aspek teknis, oleh karena jumlah feeder, trafo dan sebagainya yang begitu banyak, asal saja persyaratan keamanan yang  pokok dipenuhi. Dalam sistem-sistem trtansmisi justru aspek teknis yang penting. Proteksi relatif mahal, namun demikian pula sistem atau peralatan yang dilindungi dan jaminan terhadap kelangsungan peralatan sistem adalah vital.
Biasanya digunakan dua sistem proteksi yang terpisah, yaitu proteksi primer atau proteksi utama dan proteksi pendukung (back up)
f).  Realiabilitas (keandalan)
Sifat ini jelas, penyebab utama dari “outage” rangkaian adalah tidak bekerjanya proteksi sebagaimana mestinya (mal operation).
g)      Proteksi Pendukung
Proteksi pendukung (back up) merupakan susunan yang sepenuhnya terpisah dan yang bekerja untuk mengeluarkan bagian yang terganggu apabila proteksi utama tidak bekerja (fail). Sistem pendukung ini sedapat mungkin indenpenden seperti halnya proteksi utama, memiliki trafo-trafo dan rele-rele tersendiri. Seringkali hanya triping CB dan trafo-trafo tegangan yang dimiliki bersama oleh keduanya.
Tiap-tiap sistem proteksi utama melindungi suatu area atau zona sistem daya tertentu. Ada kemungkinan suatu daerah kecil diantara zona-zona yang berdekatan misalnya antara trafo-trafo arus dan circuit breaker-circuit breaker tidak dilindungi. Dalam keadaan seperti ini sistem back up (yang dinamakan remote back up) akan memberikan perlindungan karena berlapis dengan zona-zona utama seperti pada gambar berikut ini:
Gambar 1. Diagram sistem tenaga dengan daerah proeksi berlapis

Pada sistem distribusi aplikasi back up digunakan tidak seluas dalam sistem tansmisi, cukup jika hanya mencakup titik-titik strategis saja. Remote back upa bereaksi lambat dan biasanya memutus lebih banyak dari yang diperlukan untuk mengeluarkan bagian yang terganggu.

1.4.      Komponen-Komponen Sistem Proteksi
Komponen-komponen sistem proteksi terdiri dari :
·         Circuit Breaker (PM)
·         Relay
·         Trafo arus (CT)
·         Trafo tegangan (PT)
·         Kabel kontrol
·         Supplay (batere)
Hubungan komponen-komponen proteksi ini dalam suatu sistem proteksi dapat dilihat pada gambar berikut ini :

c.   Rangkuman 1
Proteksi dan automatic tripping Circuit Breaker (CB) dibutuhkan untuk:
1.      Mengisolir peralatan yang terganggu agar bagian-bagian yang lainnya tetap beroperasi seperti biasa.
2.      Membatasi kerusakan peralatan akibat panas lebih (overheating), pengaruh gaya mekanik dan sebagainya.
Proteksi harus dapat menghilangkan dengan cepat arus yang dapat mengakibatkan panas yang berkelebihan akibat gangguan
H = I2R×t Joules
Peralatan proteksi selain sekering adalah peralatan yang dibentuk dalam suatu system koodinasi relay dan circuit breaker
Peralatan proteksi dipilih berdasarkan kapasitas arus hubung singkat  ‘Breaking capacity’ atau ‘Repturing Capcity’.

Selain itu peralatan proteksi harus memenuhi persyaratansbb:
1.        Selektivitas dan Diskriminasi
2.        Stabilitas
3.        Kecepatan operasi
4.        Sensitivitas (kepekaan).
5.        Pertimbangan ekonomis.
6.        Realibilitas (keandalan).
7.     Proteksi pendukung (back up protection)


 d.   Latihan I
  1. Jelaskan  dengan singkat mengapa proteksi dibutuhkan.
Jawab :
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
  1. Jelaskan  apa yang dimaksud dengan ‘Breaking  Capacity’ atau ‘Repturing Capacity’pada sistem proteksi.
Jawab :
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
  1. Jelaskan apa yang dimaksud  Slektivitas dan Diskriminasi pada  suatu system proteksi
Jawab :
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

  1. Jelaskan apa yang dimaksud  dengan proteksi pendukung (back up protection)  pada suatu sistem proteksi.
Jawab :
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
  1. Sebutkan komponen dasar sistem proteksi
Jawab :
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………................................................................................................................................................
e.  Kunci Jawaban latihan 1.


Jawaban soal no 1.
a.  Untuk mengisolir peralatan yang terganggu agar bagian-bagian yang lainnya tetap beroperasi seperti biasa.
b. Membatasi kerusakan peralatan  akibat panas yang berkelebihan (overheating)  serta pengarug gaya-gaya mekanik.

Jawaban soal no. 2
Kesanggupan untuk menghilangkan gangguan tanpa merusak peralatan proteksi itu sendiri.

Jawaban soal no. 3
Kesanggupan sistem dalam mengisolir gangguan pada bagian yang mengalami gangguan saja.

Jawaban soal no. 4

Suatu sistem perlindungan berlapis yang dirancang apabila  proteksi utama tidak bekerja.

Jawaban soal no. 5

Komponen dasar sistem proteksi:
  1. Circuti breaker.
  2. Relay
  3. Trafo arus (CT)
  4. Trafo tegangan (PT)
  5. Supply (baterei)




Tidak ada komentar: