BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Tahun-tahun belakangan ini, terjadi peningkatan penggunaan komponen elektronika daya baik sebagai beban maupun sebagai alat kontrol yang
mengakibatkan bentuk tegangan dan arus menjadi non
sinusoidal didalam sistem tenaga [1]. Komponen elektonika daya tersebut berupa beban-beban
non linier
antara lain pengendali putaran variabel baik arus bolak balik maupun arus searah ac dan dc variable speed drive, model saklar suplai daya switch mode power supply,
pengatur daya semikonduktor power semi conductor controller dan beban non
linier lainnya seperti lampu hemat energi, komputer dan pendingin udara Air Condition.
Peralatan–peralatan ini memproduksi harmonisa didalam bentuk gelombang tegangan dan arus selama operasi [2]. Distorsi harmonisa adalah gejala berkaitan dengan
bentuk gelombang. Beban non linier memproduksi komponen arus dan tegangan dengan frekuensi kelipatan dari frekuensi sistem fundamental. Komponen frekuensi
yang lebih tinggi dari pada frekuensi fundamental orde 1 disebut harmonisa. Perubahan gelombang disebabkan oleh harmonisa ini disebut distorsi harmonisa.
Umumnya amplitudo menurun dengan naiknya orde harmonisa dan harmonisa ke 3 yang paling penting [3].
Arus harmonisa dapat menyebabkan beberapa gangguan dalam rele proteksi arus lebih sehingga menimbulkan masalah dalam proteksi dan keandalan sistem
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
tenaga [4]. Umumnya pabrik mendisain rele beroperasi dalam bentuk gelombang tegangan dan arus sinusoidal fundamental. Operasi rele tidak lagi sesuai setelan atau
karakteristik rele untuk kondisi bentuk gelombang non sinusoidal
. Tiap komponen frekuensi harmonisa dapat memproduksi efek independen dan komulatif, menyebab
kan nilai pick up berubah bergantung pada besar komponen harmonisa. Karena itu, rele tidak dapat tepat melaksanakan fungsi proteksinya [4]. Dengan kata lain rele
tidak tepat beroperasi sesuai setelan arus dan atau setelan waktu yang telah dilakukan. Rele proteksi arus lebih ada dua jenis yaitu jenis elektromekanis dan jenis
statis. Demikian juga rele proteksi arus lebih mempunyai karateristik Inverse waktu terbalik dimana karakteristik Inverse ada tiga jenis yaitu Standard Inverse, Very
Inverse dan Extremely Inverse; Definite D = waktu tertentu dan Inst sesaat. Rele ini berfungsi memproteksi transformator dan konduktor jaringan dari gangguan arus
lebih. Gangguan arus lebih ini dapat menyebabkan kerusakan pada transformator
dan konduktor jaringan. Secara sistem dapat menimbulkan pemadaman pada pelanggan dan berbahaya pada lingkungan. Jadi berakibat pada turunnya keandalan,
kerugian ekonomi dan bahaya lingkungan. Jika terjadi gangguan arus lebih dan rele tidak bekerja mal function maka ini berakibat fatal seperti disebutkan diatas
demikian juga jika rele trip lebih cepat maka peralatan yang diproteksi aman dari gangguan tapi mengakibatkan sering trip, sering start dan sering padam sehingga
mengganggu koordinasi proteksi, peralatan listrik seperti transformator mengalami.
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
percepatan penuaan, rugi secara ekonomis karena listrik tidak terjual, citra perusahaan penyaluran listrik menurun dan kepercayaan investor juga menurun.
Penyebab gangguan transformator 15020 kV, misalnya di PLN P3BJB region Jakarta-Banten: 40 gangguan pada sisi 20 kV karena Feeder 20 kV gagal
trip, sehingga menyebabkan PMT incoming 20 kV transformator trip dan sebab lainnya; 19 akibat rele tidak bekerja sesuai ketentuan atau tidak sesuai setelan
malfunction dan 10 belum diketahui penyebab gangguan karena masih dalam penelitian [5]. Pada sisi 20 kV transformator GI diproteksi hanya oleh rele arus lebih.
Rele statis dipengaruhi dua hal penting yaitu variasi frekuensi dan distorsi harmonisa; dampaknya pada rele adalah trip tak tepat incorrect trip [3].
Pada sisi 20 kV transformator Gardu Induk dan Penyulang 20 kV biasanya gangguan yang timbul adalah distorsi harmonisa. Jadi gangguan pada transformator
Gardu Induk di PLN P3BJB tersebut patut dicurigai akibat harmonisa sehingga sekalipun arus beban belum mencapai arus pengenal atau arus setting tapi rele – PMT
sudah trip dan padam. Untuk rele arus lebih elektromekanis, pada karakteristik waktu terbalik Inverse Time tidak dapat beroperasi secara efektif dengan arus non
sinusoidal yang terdiri dari beberapa komponen harmonisa. Lebih tinggi kandungan harmonisa pada sistem distribusi, semakin lambat operasi rele arus lebih [1].
Burak, dkk 2005 dan Tumiran, dkk 2007 sudah pernah melakukan penelitian tentang pengaruh harmonisa terhadap rele proteksi arus lebih
elektromekanis berupa pengaruh THDi terhadap kinerja rele pada kurva arus-waktu terbalik inverse standar saja dengan hasil bahwa ketika THDi naik maka waktu
Universitas Sumatera Utara
operasi rele bertambah lama sehingga rele elektromekanis tidak mampu memproteksi sistem dengan handal akibat komponen harmonisa dalam arus [1,2].
Pada rele proteksi arus lebih jenis statis, harmonisa berdampak pada kinerja operasinya yaitu rele lebih cepat trip dari waktu trip setting untuk karakteristik
inverse baik untuk karateristik Standard Inverse, Very Inverse maupun Extremely Inverse ; sedangkan pada karateristik Definite, harmonisa tidak berpengaruh untuk
Definite 2, 4 maupun Definite 8 detik demikian juga pada karateristik Inst dimana harmonisa juga tidak berdampak pada kinerja operasi rele.
Perbedaan penelitian yang akan dilakukan penulis dengan penelitian yang pernah dilakukan oleh Burak, dkk dan Tumiran, dkk adalah seperti diperlihatkan
dalam Tabel 1.1 berikut: Tabel 1.1 Perbandingan penelitian Burak,dkk dan Tumiran,dkk dengan Penelitian
No Burak, dkk 2005 [2] dan
Tumiran, dkk 2007 [1] : Harmonic Effects On EM
OCR Penelitian: Analissis Dampak
Harmonisa Terhadap Kinerja Rele Proteksi Arus Lebih Statis ; 2011
1 THDi vs SI
THDIvs SI: THDi vs VI; THDi vs EI
2 --
THDi vs D 3
---- THDi vs Inst
4 Kata kunci: Elektromekanis,
rele, harmonisa, arus lebih. Kata kunci: statis, rele, harmonisa,
arus lebih .
Universitas Sumatera Utara
dimana : EM OCR = Electromechanics Over Current Relay
Inst = Kurva arus-waktu Instantaneous waktu sesaat. THDi =Total Harmonics Distortion arus
D = Kurva arus-waktu Difinite SI = Kurva arus-waktu Standard Inverse
VI = Kurva arus-waktu Very Inverse EI = Kurva arus-waktu Extremely Inverse
1.2. Rumusan Masalah