yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki trafo.
4.
Tangki Minyak, Pada umumnya bagian-bagian dari trafo yang terendam
minyak trafo berada di tempatkan dalam tangki, untuk menampung pemuaian minyak trafo.
5.
Kumparan Trafo, Beberapa lilitan kawat yang berisolasi membentuk
kumparan-kumparan tersebut di isolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan isolasi padat seperti karton, pertinax dan
lain-lain. Umumnya pada trafo terdapat kumparan primer dan sekunder. Bila kumparan primer dihubungkan dengan tegangan arus bolakbalik
maka pada kumparan tersebut akan timbul fluksi. Fluksi ini akan menginduksikan tegangan dan bila pada kumparan sekunder di
hubungkan pada beban maka akan menghasilkan arus pada kumparan ini. Jadi kumparan merupakan sebagai alat transformasi tegangan dan arus.
2.2. Hubungan Belitan Pada Transformator Tenaga
1. Hubungan Bintang Y y
Pada hubungan bintang tiga ujung bersamaan dari ketiga kumparan di hubungkan pada satu titik bintang. Simbol untuk sisi tegangan tingginya adalah Y
dengan huruf besar kapital, dan untuk sisi tegangan rendahnya adalah y dengan huruf kecil
Universitas Sumatera Utara
U V W
Gambar 2.1. Lilitan transformator hubungan bintang
2. Hubungan segitiga D d
Dalam hubungan segitiga tiap ujung kumparan di sambung pada ujung kumparannya, sehingga terbentuk semacam segi tiga 0. Simbol D untuk sisi
tegangan tinggi dan simbol D untuk sisi tegangan rendah
Gambar 2.2. Lilitan Transformator hubungan segitiga
Transformator Daya yang di gunakan pada pembangkit di PLTGU Sektor Belawan berkapasitas 172 MVA dengan tegangan pada sisi primer 10,5 kV dan
pada sisi sekunder 155 kV dan tegangan impedansi 12 dengan keterangan belitan Ynd 11.
Gambar 2.3. Transformator tenaga berkapasitas 172 MVA
Universitas Sumatera Utara
2.3. Pengertian Rele Proteksi
Pengertian rele proteksi secara umum adalah suatu rele yang di gunakan untuk mengamankan peralatan-peralatan listrik terhadap kondisi abnormal
adanya gangguan. Rele proteksi adalah sebuah alat yang bekerja secara otomatis untuk mengatur atau menghubungkan suatu rangkaian listrik rangkaian trip atau
alarm akibat adanya perubahan rangkaian yang lain. Istilah rele ini paling sering dipakai pada rangkaian listrik, oleh karena itu sering di sebut juga dengan rele
listrik. Menurut pembagian lokasi pengaman rele proteksi di bagi atas dua
kelompok yaitu : 1.
Rele proteksi pembangkit 2.
Rele proteksi jala jala atau distribusi Rele Proteksi Pembangkit adalah suatu rele proteksi yang di gunakan
untuk mengamankan peralatan-peralatan listrik yang ada di pembangkit seperti Generator, Transformator Utama, Transformator bantu, dan pada motor-motor
listrik pemakaian sendiri di suatu pembangkit, baik itu di PLTU, PLTG, PLTGU, PLTD, PLTA, dan lain-lain.
Ada dua bentuk rele proteksi yang pokok yaitu elektromagnetik dan semi konduktor solid state. Untuk tujuan-tujuan khusus misalnya proteksi over load di
gunakan suatu proteksi termal bimetal. Bentuk-bentuk dasar tipe elektromagnetik antara lain piringan induksi, mangkok induksi, armatur berengsel dan aksi
plunger. Armatur berengsel dan tipe plunger adalah tipe yang paling sederhana dan bersandar pada penarikan armatur atau plunger akibat suatu gaya
elektromagnetik yang dapat di aliri tegangan AC dan DC.
Universitas Sumatera Utara
Bentuk relai semi konduktor solid state relay bekerja sangat cepat, tidak mempunyai bagian-bagian yang bergerak dan dapat di andalkan. Relai
elektromagnetik sering mengalami korosi, pemantulan kontak dan sebagainya yang mengaruskan pemeliharaan secara teratur. Karena Tugas Akhir ini hanya
membahas masalah rele proteksi pada pembangkit, maka rele proteksi untuk jala- jala atau distribusi tidak di bicarakan.
2.3.1. Fungsi dan Peranan Rele Proteksi
Nilai investasi peralatan listrik pada suatu pembangkit listrik sangat besar dananya. Diharapkan kelangsungan operasi dan efisiensi peralatan tersebut selalu
dalam keadaan stabil agar kerugian material dan gangguan pelayanan listrik dapat ditekan sekecil mungkin.
Melihat fungsi dan peranan relai proteksi pada pembangkit maka dapat dikelompokkan menjadi :
a. Memberikan sinyal alarm atau melepaskan pemutus tenaga circuit
breaker dengan tujuan mengisolir gangguan atau kondisi tidak normal seperti adanya : beban lebih, tegangan lebih, kenaikan suhu, hubung
singkat dan lain-lain. b.
Melepaskan atau mentripkan peraIatan yang tidak normal untuk mencegah timbulnya kerusakan. Misalnya proteksi beban lebih berfungsi
mengamankan peralatan listrik dan mencegah kerusakan isolasi. c.
Melepaskan atau mentripkan peralatan yang terganggu secara cepat dengan tujuan mengurangi kerusakan yang lebih berat. Misalnya bila
suatu mesin listrik secara cepat dilepas setelah terjadinya gangguan pada belitan, maka hanya sebagian kumparan saja yang mengalamai kerusakan.
Universitas Sumatera Utara
Tetapi apabila gangguan terjadi secara terus menerus maka kemungkinan belitan akan rusak dan memerlukan perbaikan total.
d. Melokalisir kemungkinan dampak atau akibat gangguan dengan peralatan
yang terganggu dapat menyebabkan gangguan pada peralatan lain yang berada pada sistem.
e. Melepaskan peralatan atau bagian yang terganggu secara cepat dengan
maksud menjaga stabilitas sistem. Sehingga dapat disimpulkan bahwa pembagian fungsi dan peranan rele proteksi dikelompokkan lagi menjadi :
1. Mencegah kerusakan.
2. Membatasi kerusakan.
3. Mencegah meluasnya gangguan sistem.
2.3.2. Keuntungan Rele Proteksi
Adapun keuntungan menggunakan rele proteksi adalah : 1.
Rele-rele digunakan untuk memutuskan suplay pada suatu bagian power sistem yang mengalami gangguan atau operasi tidak normal. Jadi dapat
dikatakan bahwa rele memberikan signal pada circuit breaker untuk segera trip atau mengisolasikan bagian yang terganggu.
2. Rele dapat menunjukkan indikasi tipe gangguan yang terjadi, lokasi gangguan
sehingga dapat membantu untuk mencari gangguan dan mempermudah perbaikan.
Universitas Sumatera Utara
2.3.3. Klasifikasi Rele Proteksi
Klasifikasi rele proteksi dapat di lihat dari beberapa tipe konstruksinya yaitu :
1. Konstruksi rele tipe “HINGED ARMATUR”
to Trip Circuit
Gambar 2.4. Konstruksi rele tipe Hinged Armatur
Bila ada arus i mengalir, inti besi akan menjadi magnit, lengan gerak akan tertarik dan kontak trip akan menutup.
2. Konstruksi rele tipe “PLUNGER”
Gambar 2.5. Konstruksi rele tipe Plunger
Bila ada arus I mengalir, inti magnet plunger A akan tertarik akibat adanya medan magnit yang menyebabkan kontak menutup.
Universitas Sumatera Utara
3. Konstruksi rele tipe POLARISED MOVING IRON
Gambar 2.6. Konstruksi rele tipe Polarised Moving Iron
Medan magnet yang timbul pada inti kumparan akibat arus i yang mengalir harus senama searah dengan magnit permanen yang ada untuk
menyebabkan kontak menutup. Kontak menutup apabila arah arus di balik. 4.
Konstruksi rele tipe “TUAS PENGIMBANG Balance Beam”
Gambar 2.7. Konstruksi rele tipe Tuas pengimbang
Batang beam A akan tetap pada posisi horizontal, kecuali gaya yang di akibatkan oleh arus kumparan kerja lebih besar dari gaya yang di akibatkan oleh
arus kumparan penahan yang menyebabkan kontak trip menutup. 5.
Konstruksi rele tipe Kumparan Putar Magnit Tetap.
Gambar 2.8. Konstruksi rele tipe kumparan putar magnit tetap
Universitas Sumatera Utara
Gaya gerak timbul akibat adanya interaksi antara medan magnit permanen dan medan magnit pada kumparan yang menyebabkan kontak menutup.
6. Konstruksi Proteksi Differensial
Proteksi ini bekerja berdasarkan prinsip membandingkan besar dan phasa arus yang masuk dengan yang keluar dari sirkit yg di proteksi .Pada kedua ujung
sirkit dipasang CT yang mempunyai perbandingan belitan yang sama ,dan sekunder nya di hubungkan sedemikian ,sehingga pada keadaan normal tidak akan
aa perbedaan .daan rele tidak bekerja . 2.3.4. Syarat-syarat Rele Proteksi
Untuk melaksanakan tujuan atau fungsi dari suatu proteksi, maka rele proteksi harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :
1 Keterandalan reliability
Pada kondisi normal atau tidak ada gangguan, mungkin selam berbulan - bulan atau lebih rele tidak bekerja. Seandainya suatu saat terjadi gangguan maka
Universitas Sumatera Utara
rele tidak boleh gagal bekerja dalam mengatasi gangguan tersebut. Kegagalan kerja rele dapat mengakibatkan alat yang diamankan rusak berat atau
gangguannya meluas sehingga daerah yang mengalami pemadaman semakin luas.Rele tidak boleh gagal kerja, artinya rele yang seharusnya tidak
bekerja, tetapi bekerja. Hal ini menimbulkan pemadaman yang tidak seharusnya dan menyulitkan analisa gangguan yang terjadi. Keandalan rele
pengaman di tentukan dari rancangan, pengerjaan, beban yang digunakan, dan perawatan.
2. Selektivitas selectivity Selektivitas berarti rele harus mempunyai daya beda discrimination
terhadap bagian yang terganggu, sehingga mampu dengan tepat memilih bagian
dari sistem tenaga listrik yang terkena gangguan. Kemudian rele bertugas
mengamankan peralatan atau bagian sistem dalam jangkauan
pengamanannya. Tugas rele untuk mendeteksi adanya gangguan yang terjadi pada daerah dan pengamanannya dan memberikan perintah untuk membuka pemutus
tenaga dan memisahkan bagian dari sistem yang terganggu. Letak pemutus tenaga sedemikian rupa sehingga setiap bagian dari sistem dapat dipisahkan.
Dengan demikian bagian sistem lainnya yang tidak terganggu jangan sampai dilepas dan masih beroperasi secara normal, sehingga tidak terjadi pemutus
pelayanan. Jika terjadi pemutusan atau pemadaman hanya terbatas pada daerah yang terganggu
3 Sensitivitas sensitivity
Rele harusnya mempunyai kepekaan yang tinggi terhadap besaran minimal kritis sebagaimana direncanakan. Rele harus dapat bekerja pada
Universitas Sumatera Utara
awal terjadinya gangguan. Oleh karena itu, gangguan lebih mudah diatasi pada awal kejadian. Hal ini memberikan keuntungan dimana kerusakan
peralatan yang harus diamankan menjadi kecil. Namun demikian rele harus stabil, artinya:
a.Rele harus dapat membedakan antara arus gangguan atau arus beban maksimum.
b.Pada saat pemasukan trafo daya, rele tidak boleh bekerja karena adanya arus inrush, yang besarnya seperti gangguan, yaitu 3 sampai 5 kali
arus beban maksimum c.Rele harus dapat membedakan adanya gangguan atau ayunan beban
.
4 Kecepatan kerja
Rele pengaman harus dapat bekerja dengan cepat jika ada gangguan, misalnya isolasi bocor akibat adanya gangguan tegangan lebih terlalu lama
sehingga peralatan listrik yang diamankan dapat mengalami kerusakan. Pada sistem yang besar atau luas, kecepatan kerja rele pengaman mutlak diperlukan
karena untuk menjaga kestabilan sistem agar tidak terganggu.
5 Ekonomis
Satu hal penting yang harus diperhatikan sebagai persyaratan rele pengaman adalah masalah harga atau biaya. Rele tidak akan diaplikasikan dalam
sistem tenaga listrik jika harganya mahal. Persyaratan reabilitas, sensitivitas, selektivitas, dan kecepatan kerja rele hendaknya tidak menyebabkan harga rele
menjadi mahal.Pada dasarnya sistem perlindungan arus lebih yang digunakan pada saluran distribusi maupun pada saluran transmisi tidak berdiri sendiri artinya
Universitas Sumatera Utara
dalam pengoperasiannya, dibantu oleh rele lain,
2.4. Jenis Gangguan Pada Transformator Tenaga
2.4. l. Gangguan dalam Internal Fault
Internal Fault adalah gangguan yang bersumber dari dalam transformator itu sendiri.
Gangguan ini dapat diklasifikasikan sebagai berikut : 1.
Gangguan Awal Gangguan ini sering disebut gangguan awal, karena berawal dari gangguan
yang kecil namun kemudian berkembang menjadi gangguan berat. Dimana gangguan ini di sebabkan oleh :
a.Kendornya baut-baut penjepit inti dan pada terminal konduktor. b.Gangguan pada inti besi akibat kerusakan laminasi isolasi.
c.Gangguan pada terminal bushing akibat adanya kontaminasi keretakan, penuaan, dan lain-lain.
d.Adanya arus sirkulasi yang tidak di kehendaki pada transformator yang di paralel.
2. Gangguan Hubung singkat di dalam transformator misalnya hubung
singkat diantara gulungan belitan tegangan tinggi atau rendah.
2.4.2. Through Fault.
Gangguan ini terjadi di luar transformator dan dapat di klasifikasikan sebagai berikut :
1.Gangguan diluar External Fault
Universitas Sumatera Utara
Gangguan hubung singkat antara fasa atau gangguan fasa ke tanah di Iuar transformator, misalnya di busbar atau di sisi penyulang tegangan menengah.
Arus gangguan ini cukup besar dan dapat di deteksi. 1.
Beban lebih Over load Transformator tenaga dapat beroperasi secara kontinu pada beban nominal.
Bila beban lebih besar dari beban nominal, maka transformator akan berbeban lebih, akan menimbulkan arus lebih yang mengakibatkan pemanasan lebih. Ini
akan menurunkan kemampuan isolasi.
2.4.3. Arus Inrush. Pada saat tranfomator dialiri arus untuk pertama kali maka mengalir lah
arus magnetisasi atau arus eksitasi .Sementara itu rele differensial merasakan arus inrush sebagai salah satu jenis arus gangguan dimana arus inrush ini dapat
mencapai puncak nya segera 8 hingga 30dari pada muatan penuh .
2.5. Langkah-langkah Dalam Mengurangi Pengaruh Gangguan
Langkah-langkah dalam mengurangi pengaruh gangguan dapat di lakukan dengan cara sebagai berikut :
1. Mengurangi Akibat Gangguan
Membatasi arus hubung singkat dengan memakai peralatan yang mampu menanggulangi terhadap terjadinya arus hubung singkat.
2. Merencanakan agar bagian sistem yang terganggu dipisahkan dari sistem,
sehingga tidak mengganggu operasi dari sistem secara keseluruhan atau penyaluran tenaga listrik ke konsumen tidak terganggu. Hal ini dapat
dilakukan dengan :
Universitas Sumatera Utara
a. Memakai saluran ganda atau saluran yang membentuk ring.
b. Memakai penutup balik otomatis.
c. Memakai generator cadangan putar atau pembangkit siap pakai
3. Mengkontrol Arus Inrush .
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam mengkontrol arus inrush 1.Ukuran dari bank transformator .
2. Besar nya sumber yang masuk 3. Resisitansi dari sumber yang masuk pada transformator
4. Jenis besi dari inti transfomator dan intensitas kejenuhan nya 5. Tingkat fluksi residual dari bank
6. Bagaimana jika bank dialiri arus
Tujuan Sistem Proteksi Pada Transformator Tenaga
Proteksi Transformator Tenaga adalah suatu sistem pengamanan yang di lakukan pada transformator tenaga terhadap gangguan yang terjadi pada daerah
pengaman transformator tenaga.
Tujuan dari sistem proteksi transformator tenaga adalah : Mencegah kerusakan transformator tenaga karena gangguan yang terjadi
dalam petak transformator tenaga. Untuk dapat berpartisipasi dalam penyelenggaraan selektivitas pengaman
sistem sehingga hanya melokalisasi gangguan yang terjadi di daerah pengamanan transformator saja.
Memberikan pengamanan cadangan back up protection untuk seksi berikutnya.
Universitas Sumatera Utara
BAB III ANALISA GANGGUAN HUBUNGAN SINGKAT
DAN RELE DIFFERENSIAL
3.1. Sistem Per-unit
Sistem per-unit didefenisikan sebagai perbandingan harga sebenarnya dengan harga dasar dalam satuan yang sama. Harga dasar ini dapat dipilih
sembarang. Jadi bila besaran listrik dinyatakan dalam per-unit pu, maka untuk besaran arus, tegangan, daya dan impedansi diperoleh sebagai berikut :
I
pu
= ampere
dasar arus
ampere sebenarnya
arus …………………………...3.1
V
pu
= volt
dasar tegangan
volt sebenarnya
tegangan ………………………….3.2
S
pu
= MVA
dasar daya
MVA sebenarnya
daya ……………………………..3.3
Z
pu
= ohm
dasar impedansi
ohm sebenarnya
impedansi ………………………...3.4
3.2. Impedansi Urutan Transformator
Pada transformator tiga fasa, impedansi transformator untuk urutan positif, urutan negatif dan urutan nol mempunyai nilai yang identik. Karena impedansi
rangkaian tidak bergantung pada urutan fasanya asalkan tegangan yang digunakan seimbang.
Z = Z
1
= Z
2
= Z
t
……………………………………….3.5
Universitas Sumatera Utara