1. Prinsip Kerja Rele Gangguan Tanah Transformator Keseimbangan Inti Core Balance Transformator Transformator arus dipasang pada netral sistem yang ditanahkan

Wira Tua Saragi : Studi Pengaruh Beban Tidak Setimbang Terhadap Rele Gangguan Tanah Aplikasi Gardu Induk Binjai, 2008. USU Repository © 2009

4. 1. Prinsip Kerja Rele Gangguan Tanah

Suatu sistem tenaga listrik tiga fasa mengalami gangguan tanah. Gangguan tanah ini akan mengakibatkan terjadinya aliran arus ke tanah. Besarnya gangguan tanah ini bervariasi, mulai dari kecil sampai yang besar. Dengan menggunakan metode komponen simetris dapat ditentukan besar arus gangguan tanah yang terjadi. Arus urutan nol residu yang merupakan sumber penggerak rele gangguan tanah, beberapa metode untuk mendapatkannya:

1. Transformator Keseimbangan Inti Core Balance Transformator

Transformator keseimbangan inti umumnya dipergunakan pada proteksi tegangan rendah. Prinsip kerja dari Transformator keseimbangan inti seperti terlihat pada Gambar 4-1 Konduktor fasa dan netral semua lewat melalui daerah yang sama. Di bawah kondisi normal, keseimbangan dan ketidakseimbangan beban satu fasa hubung singkat tanpa melibatkan tanah. Semua arus keluar dan kembali melalui transformator arus. Fluksi bersih yang dihasilkan dalam transformator arus keseimbangan inti akan nol dan arus tidak akan mengalir ke rele. Dimana suatu gangguan tanah terjadi, arus gangguan tanah kembali ke rangkaian konduktor peralatan dan mungkin bagian tanah lainnya. Fluksi yang dihasikan transformator arus tidak sama dengan nol, karena ada arus yang mengalir ke rele. Wira Tua Saragi : Studi Pengaruh Beban Tidak Setimbang Terhadap Rele Gangguan Tanah Aplikasi Gardu Induk Binjai, 2008. USU Repository © 2009 Gambar 4.1. Transformator Keseimbangan Inti Rele gangguan tanah yang dihubungkan dengan transformator arus keseimbangan inti ini sangat sensitif dan mampu untuk mendeteksi arus gangguan tanah dalam miliAmpere.

2. Transformator arus dipasang pada netral sistem yang ditanahkan

Pemasangan transformator arus seperti Gambar 4.3 di bawah ini. Rele dihubungkan dengan sekunder tansformator arus dan primernya dihubungkan ke netal sistem yang ditanahkan. Arus gangguan tanah yang kembali melalui netral ditransformasikan melalui transformator arus. Besarnya arus gangguan tanah tergantung pada tipe pentanahan dan lokasi dimana terjadinya gangguan. Batasan proteksi tidak hanya terbatas pada gulungan transformator atau generator itu sendiri, rele akan merasakan gangguan di luar gangguan transformator atau generator. Karena itu proteksi semacam ini dikatakan gangguan tanah tak terbatas. Rele CT I n N I c I b I a A B C I c Gambar 4.2. Transformator arus netral pada sistem Untuk dapat bekerjanya rele gangguan tanah membutuhkan arus residu yang cukup besar. Kerja rele biasanya dihubungkan dengan keterlambatan waktu. Hubungan antara arus kerja rele dengan keterlambatan waktu membentuk karakteristik rele. Wira Tua Saragi : Studi Pengaruh Beban Tidak Setimbang Terhadap Rele Gangguan Tanah Aplikasi Gardu Induk Binjai, 2008. USU Repository © 2009 Karakteristik ini ada beberapa macam yaitu : • Rele arus lebih dengan arus seketika Instantaneouse Moment • Rele arus lebih dengan waktu tertentu Definite Time Over Curent Relay • Rele arus waktu berbanding terbalik Inverse Time Over Curent Olay 1. Rele arus lebih dengan waktu seketika Instantaneouse Moment Yaitu: Saat rele mulai bekerja sampai rele menutup kontak trip bekerja dalam waktu yang sangat cepat dan singkat, yaitu sekitar 20 ms sampai 50 ms. Pada rele ini waktu bekerja tidak dapat diatur menurut kebutuhan yang diinginkan, yang dapat diatur hanya arus kerja selesai dengan kebutuhan yang diinginkan. Rele ini bekerja tidak tergantung waktu, tetapi berdasarkan arus setting yang diberikan pada rele tersebut. 2. Rele arus lebih dengan waktu tertentu Definite Time Over Curent Relay Yaitu: Saat rele mulai bekerja sampai rele menutup kontak trip diperpanjang dengan waktu tertentu dan tidak tergantung pada arus yang menggerakkan rele. Keuntungan dari rele arus lebih dengan waktu tertentu adalah mudah dikoordinasikan dengan rele sejenisnya. Rele arus lebih dengan waktu tertentu ini baik untuk seksinya sedikit, karena kerja rele hampir sama jika terjadi gangguan dekat sumber atau pada ujung saluran. 3. Rele arus waktu berbanding terbaik Invers Time Over Curent Relay Yaitu: Rele arus lebih waktu berbanding terbalik adalah saat rele mulai bekerja sampai rele menutup kontak trip mempunyai waktu yang berbanding terbalik dengan besarnya arus yang menggerakkan rele tersebut. Wira Tua Saragi : Studi Pengaruh Beban Tidak Setimbang Terhadap Rele Gangguan Tanah Aplikasi Gardu Induk Binjai, 2008. USU Repository © 2009 Dengan demikian rele arus lebih ini bekerja dimana tundaan waktunya tergantung kepada besar kerja arus hubung singkat. Semakin besar arus hubung singkat yang terjadi, maka tunda waktu kerja dari rele lebih kecil. Gambar 4.3. Karakteristik Rele 4. 2. Setting Arus Rele Gangguan Tanah 4. 2. 1 Setting Arus Rele Gangguan Tanah di Feeder 20 KVOutgoing Relay Wira Tua Saragi : Studi Pengaruh Beban Tidak Setimbang Terhadap Rele Gangguan Tanah Aplikasi Gardu Induk Binjai, 2008. USU Repository © 2009 BEBAN TRAFO DISTRIBUSI INDUSTRI 937 GFROCR 937 GFROCR 20 KV 150 KV GI 30 MVA 150 KV20 KV GFROCR 935 Gambar 4.4. Rangkaian Rele Gangguan Tanah di Feeder 20 KV GFROCR • Setelan Arus Rele Gangguan Tanah Untuk menentukan I set rele gangguan tanah biasanya dipilih 10 - 20 dari I set OCRnya Over Current Relay dimana untuk setelan arus OCR dihitung berdasarkan arus beban mengalir dipenyulangan atau incoming transformator : Untuk rele arus lebih yang terpasang dipenyulang tersebut. Untuk rele arus leih yang terpasang di incoming transformator dihitung berdasarkan arus nominal transformator tersebut. Rele invers biasanya diset sebesar 1,05 – 1,1 x I beban sedangkan relay defenite diset sebesar 1,02 -1,3 x I nominal Untuk data perhitungan dapat dilihat pada Lampiran 2 Data Setting Over Current Ground Fault Gardu Induk Binjai. • Setting Arus Over Current Relay I set primer = I set x I beban = 1,05 x 937 Amp = 983, 85 Amp I set sekunder = CT Ratio I primer set = Amp 8198 . 5 600 85 , 983 = • Setting Arus rele Gangguan Tanah Wira Tua Saragi : Studi Pengaruh Beban Tidak Setimbang Terhadap Rele Gangguan Tanah Aplikasi Gardu Induk Binjai, 2008. USU Repository © 2009 I set sekunder = CT Ratio I primer set = Amp 8198 . 5 600 85 , 983 = I set primer = 10 x 983,85 Amp = 98,385 Amp

4.2.2. Setting Arus Rele Gangguan Tanah Di Incoming Transformator

Diketahui data sebagai berikut : Kapasitas Transformator = 30 MVA Tegangan = 15020KV Rasio CT = 10005 Amp • Setting Arus Over Current Relay In = Amp Trafo KV Trafo KVA 05 , 866 20 . 3 10 30 3 3 = × = I set primer = 1,05 x 866,05 Amp = 910,4 Amp I fault 3 maks = Amp Amp CT Rasio I primer set 55 , 4 5 1000 4 , 910 = = • Setelan Arus Ground Foult Relay I set primer = 30 x 910,4 Amp = 273,12 Amp I set sekunder = Amp Amp CT Rasio primer set I 365 , 1 5 1000 12 , 2731 = =

4. 3. Rele Gangguan Tanah Terarah Directional Earth Fault Relay