BAB III SISTEM PROTEKSI AKIBAT GANGGUAN TANAH
3.1 Ground Fault Relay GFR Rele Tanah
Proteksi dibutuhkan untuk melindungi tiap elemen dari sistem serta mengamankannya secepat mungkin dari gangguan yang sedang terjadi, sebab
gangguan dapat membahayakan sistem antara lain akan antara lain menyebabkan jatuhnya generator-generator dan transformator dalam sistem sehingga akan
menganggu sistem pelayanan. Bagi pihak konsumen akibatnya ialah terganggunya kerja dari alat-alat listrik ,
terutama di dalam industri yang menyebabkan terganggunya produksi. Skema proteksi harus cocok dan sesuai dengan semua peralatan proteksi yang
terpasang pada sistem itu. Pemutusan dari bagian-bagian yang terganggu harus selektif mungkin jadi hanya dibatasi pada komponen yang terganggu saja, jadi
proteksi sensitif, artinya harus dapat mendeteksi suatu kesalahan secara pasti. Untuk semua keadaan dari sistem, peralatan proteksi harus dapat bekerja cepat
dan dapat diandalkan.
Pada umumnya sistem distribusi beroperasi dengan netral transformatornya ditanahkan baik secara langsung atau melalui suatu impedansi,
karena sebagian besar gangguan 70 - 80 adalah gangguan tanah. Maka rele gangguan tanah harus dipasang selain rele phasa untuk proteksi pada kawat
distribusi. Arus residu atau arus urutan nol bersama-sama dengan tegangan urutan nol dipakai sebagai sumber penggerak dari rele tanah itu. Pada operasi sistem
dalam keadaan normal tidak ada arus residu, oleh sebab itu rele tanah itu dapat dibuat lebih sensitif dari rele phasa
Tujuan dari proteksi terutama untuk mencegah terjadinya gangguan atau memadamkam gangguan yang telah terjadi serta melokalisirnya dan membatasi
pengaruh-pengaruhnya, biasanya dengan mengisolir bagian-bagian yang terganggu tanpa menganggu bagian yang lain.
3.1.1 Prinsip Kerja Ground Fault RelayRele Tanah
Universitas Sumatera Utara
R o
Ketika arus gangguan melewati jalur arus balik tanah maka arus tersebut adalah arus gangguan tanah, yang tidak termasuk arus gangguan tanah adalah
arus gangguan phasa. Dalam distribusi perlu dilakukan proteksi pada arus gangguan tanah ini, dalam hal ini dibahas tentang rele tanah yang berjenis
mekanik, rele elektromekanik adalah rele yang sistem kerjanya berhubungan dengan beberapa kontak dan gerakan, rele jenis ini menggunakan azas
kemagnetan. Berikut adalah metodeprinsip kerja untuk proteksi arus gangguan tanah.
3.1.1.1 Filter Arus Urutan Nol
Filter arus urutan nol adalah suatu pengaturan rangkaian yang terdiri dari tiga buah trafo arus dan sebuah rele yang dihubungkan seperti pada
Gambar 3.1 Dalam keadaan kerja normal, arus yang mengalir melalui rele merupakan jumlah vektor dari ketiga arus fasa dan dalam sistem yang
seimbang sama dengan nol,
I
R
= I
a
+ I
b
+ I
c
= 0 ...3.1
A B C I
A
I
B
I
C
3I
o
I
a
I
b
I
c
Gambar 3.1 Hubungan Trafo Arus Untuk Membentuk Filter Arus Urutan Nol
Jadi selama dalam keadaan kerja normal atau gangguan tiga phasa dan setiap gangguan phasa ke phasa tanpa tanah rele tidak bekerja. Hanya
pada gangguan tanah akan mengalir arus urutan nol melalui rele dan besarnya arus gangguan tanah tersebut melebihi dari nilai setting dari rele
sehingga mengakibatkan bekerjanya alat proteksi.
Universitas Sumatera Utara
Pengaturan ini digunakan bagi proteksi terhadap gangguan satu phasa ke tanah dalam sistem yang netralnya diketanahkan.
3.1.1.2 Rele Tanah dihubungkan pada Netral Yang diketanahkan
Rele yang dihubungkan dengan suatu sistem yang netralnya diketanahkan dapat dilihat pada Gambar 3.2
I
a
I
b
I
n
= I
a
++I
b
+I
c
Rele tanah
Gambar 3.2 Proteksi Gangguan Tanah oleh Rele
Gangguan Tanah Dihubungkan Pada Rangkaian Netral ke Tanah
Rele dihubungkan pada sisi skunder current transformer CT yang mana sisi primer terhubung pada netral yang terhubung ke tanah. Apabila
terjadi gangguan antara phasa ke tanah maka arus gangguan tanah akan mengalir melalui jalur kembali kemudian arus tersebut akan mengalir ke
pentanahan netral. Magnitudo dari arus gangguan tanah tergantung pada tipe pentanahan resistansi, reaktansi atau secara langsungsolid dan
tergantung pada lokasi gangguan
Universitas Sumatera Utara
3.1.1.3 Proteksi Arus Gangguan Tanah Dengan Inti Kesetimbangan Core Balance
Tipe proteksi ini dapat dilihat pada Gambar 3.3
I
a
I
b
I
c
sisi skunder
rele core I
s
Gambar 3.3 Proteksi Gangguan Tanah Dengan Core Balance
I
s
mengalir jika terjadi gangguan tanah I
a
+ I
b
+ I
c
0 . Tipe ini adalah tipe dimana sebuah cincin berinti magnetik melingkari semua
konduktor dari ketiga phasa. Sisi skunder belitan dihubungkan dengan rele, selama tidak ada gangguan, komponen fluksi dari ketiga phasa adalah
seimbang sehingga arus sisi skunder tidak ada. Bila terjadi gangguan tanah menyebabkan keseimbangan akan terganggu sehingga arus akan
Universitas Sumatera Utara
R1 R3
R2
diinduksikan pada sisi skunder, proteksi ini ini dapat digunakan pada sistem tegangan rendah dan tegangan menengah.
Teori pada core balance dapat dilihat melalui persamaan berikut Mis. I
a
, I
b,
dan I
c
adalah arus pada ketiga phasa dan
a
,
b
,
c
adalah fluksi dari inti dan besarnya resultan flux adalah :
R
= k I
a
+ I
b
+ I
c
3.2 Jika adalah konstan,
a
= k I
a
, maka sesuai dengan rumus komponen simetris
I
a
+ I
b
+ I
c
= 3I
o
= I
n
3.3 Pada keadaan normal tidak terjadi gangguan tanah maka
I
a
+ I
b
+ I
c
= I
n
= 0 3.4
Sehingga
R
= 0 , maka rele tidak akan bekerja Ketika terjadi gangguan tanah arus gangguan tanah akan melewati jalur
balik tanah dan akan melalui netral, misalnya gangguan satu phasa ke tanah
I
f
= 3 I
a0
= I
n
.3.5 Pada komponen arus nol yaitu I
akan menghasilkan resultan fluks
R
pada inti, sehingga transformer arus core balance disebut dengan transformer arus urutan nol.
Secara umum pada sistem yang diketanahkan langsung, arus gangguan phasa ke tanah pada umumnya mempunyai nilai yang sangat
besar, karena itu rele pengaman harus membuka trip dengan segera, hal ini dapat dilihat pada Gambar 3.4 dibawah ini
I
A
I
B
I
C
K
4
I
a
I
b
I
c
Universitas Sumatera Utara
K
1
K
2
K
4
K
1
= hubung singkat 3 phasa K
2
= hubung singkat 2 phasa K
3
= hubung singkat 1 phasa ke tanah K
4
= hubung singkat 2 phasa ke tanah
Gambar 3.4 Gangguan Hubung Singkat
I
A
I
B
I
C
R
a
R
b
R
c
R
o
3I
o
I
a
I
b
I
c
Gambar 3.5 Skema Proteksi Dengan Diperlengkapi Sebuah Rele Urutan Nol Agar Lebih Sensitif Terhadap
Gangguan Satu Dan Dua Phasa ke Tanah
Universitas Sumatera Utara
Skema proteksi dari Gambar 3.4 dapat dipakai untuk proteksi semua jenis gangguan hubung singkat, tetapi untuk proteksi gangguan satu
phasa ke tanah sensitifitasnya kurang tinggi. Untuk gangguan tiga phasa yang terjadi pada gangguan pada K
1
semua rele bekerja. Apabila terjadi gangguan phasa-phasa di titik K
2
menyebabkan rele di R
1
dan R
2
bekerja, sedang gangguan dua phasa ke tanah dari phasa A dan B di titik K
4
arus gangguan mengalir melalui trafo arus dalam phasa A yang menyebabkan
bekerjanya rele dari phasa A.
Agar Proteksi terhadap gangguan satu phasa ke tanah lebih baik dan lebih sensitif maka perlu diberikan rele tanah R
o
yang ditambahkan pada skema proteksi dari Gambar 3.4 yang dipasang pada Gambar 3.5
untuk melayani arus urutan nol dari gangguan tanah itu.
3.2 Earth Leakage Circuit Breaker ELCB
Proteksi untuk arus bocor pada instalasi sangat penting untuk melindungi manusia dari arus bocor yang dapat diakibatkan karena adanya gagal isolasi
dari suatu peralatan listrik ataupun pada konduktor listrik, untuk melindungi konsumen maka diperlukan pengaman manusia dari arus bocor yaitu
pengaman arus bocor yang lebih dikenal dengan Earth Leakage Circuit Breaker ELCB.
3.2.1 Prinsip Kerja
Prinsip kerja dari ELCB adalah arus dari supply akan mengalir ke cincin inti annular core, pada keadaan normal maka jumlah arus ketiga
phasanya akan sama dengan nol ataupun pada arus netralnya akan sama dengan nol.
Jika arus bocor ke bumi terjadi misalnya akibat tersentuhnya suatu peralatan yang bertegangan maka akan menyebabkan timbulnya ketidaksimetrisan,
ketidaksimetrisan ini akan menghasilkan sebuah magnetic fluks yang kemudian akan dirasakan oleh sisi skunder transformator dan akan akan
Universitas Sumatera Utara
menyebabkan trigger bekerja akibat bekerjanya trigger ini maka akan menyebabkan circuit breaker bekerja.
I
a
+ I
b
+ I
c
= I
n
= 0 pada sistem tiga
phasa I
a
= 0 ; I
b
= 0 I
c
= 0 pada sistem satu
phasa
Circuit Breaker Shunt trip
coil
Load
Relay Trigger secondary
Circuit winding
Gambar 3.6 Rangkaian Earth Leakage Circuit Breaker
BAB IV PENGARUH TERPUTUSNYA KAWAT NETRAL TERHADAP
Kategori