BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Gangguan pada Sistem Distribusi Tenaga Listrik Jenis Gangguan 2.1.1
Jenis gangguan utama dalam saluran distribusi tenaga listrik adalah
gangguan hubung singkat. Gangguan hubung singkat ini terjadi sebagai akibat dari tembusnya bahan isolasi, kesalahan teknis, polusi debu, dan pengaruh alam di
sekitar saluran distribusi tenaga listrik, sehingga ada arus yang mengalir dari fasa
ke tanah atau antar fasa. Jaringan distribusi berfungsi untuk menyalurkan tenaga
listrik ke pelanggan. Untuk keandalan pelayanan penyaluran tenaga listrik ke pelanggan maka jaringan distribusi perlu dilengkapi dengan alat pengaman. Bila ditinjau dari segi lamanya waktu gangguan, maka gangguan pada saluran distribusi tenaga listrik dapat dibedakan menjadi dua, yaitu : 1) Gangguan sementara ( gangguan temporer ) a) Gangguan sementara ( gangguan temporer ) ditandai dengan normalnya kerja sistem setelah pengaman dimasukkan ( menutup ) kembali. b) Pada gangguan yang bersifat temporer, penyebab gangguan akan hilang dengan sendirinya setelah pengaman jatuh/trip. c) Gangguan temporer yang terjadi berulang-ulang dapat menyebabkan timbulnya kerusakan pada peralatan sistem tenaga listrik dan hal ini dapat pula menimbulkan gangguan yang bersifat permanen sebagai akibat adanya kerusakan peralatan tersebut. 2) Gangguan permanen ( gangguan stasioner ) a) Gangguan permanen ( gangguan stasioner ) ditandai dengan jatuhnya pengaman setelah dimasukkan kembali, dan biasanya dilakukan sampai tiga kali. b) Pada gangguan permanen, pengaman bisa bekerja normal kembali setelah gangguan tersebut bisa diatasi.
5
6
c) Gangguan yang bersifat permanen bisa disebabkan karena adanya
kerusakan pada peralatan sistem tenaga listrik, sehingga gangguan ini baru
bisa diatasi setelah kerusakan pada peralatan tersebut sudah diperbaiki. Ditinjau dari macam gangguannya, maka gangguan hubung singkat dapat dibedakan menjadi :
1) Gangguan hubung singkat tiga fasa.
2) Gangguan hubung singkat dua fasa ke tanah.
3) Gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah.
4) Gangguan hubung singkat antar fasa ( dua fasa ).
Dari empat jenis gangguan tersebut dapat dibedakan menjadi dua kelompok
gangguan, yaitu : 1) Gangguan hubung singkat simetris. 2) Gangguan hubung singkat tidak simetris. Yang termasuk dalam gangguan hubung singkat simetris adalah gangguan hubung singkat tiga fasa, sedangkan gangguan yang lainnya termasuk gangguan hubung singkat tidak simetris. 2.1.2 Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa Gangguan hubung singkat tiga fasa adalah gangguan hubung singkat yang berupa hubungan pendek antara ketiga fasanya. Didapat persamaan sebagai berikut :
I f 3
Ea ( Ampere) ........................................................................... Z1
Dimana:
Ea =
VLL (Volt ) ............................................................. 3
Keterangan :
I f 3
= Arus gangguan tiga fasa ( ampere )
Ea
= Tegangan line-netral ( volt )
VLL
= Tegangan line-line ( volt )
Z1
= Impedansi urutan positif ( ohm )
(2.1)
(2.2)
7 a
Ia
Zf
Ib
Zf
Ic
Zf
b
c
Gambar 2.1 Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa
Arus gangguan hubung singkat 3 fasa bila dibandingkan dengan gangguan hubung singkat yang lain, mempunyai arus gangguan yang paling besar.
2.1.3 Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa Gangguan hubung singkat dua fasa adalah gangguan hubung singkat yang berupa hubungan pendek antara satu fasa dengan fasa yang lain. Apabila hubung singkat terjadi pada fasa a dan b akan didapat persamaan dibawah :
I f 2
Eab ( Ampere) .....................................................................(2.3) Z1 Z 2
Oleh karena Z1 = Z2 dan I f 3 3 Maka: I f 2
I f 3 2
Ea ............................................(2.4) Z1
3 .......................................................................(2.5)
Keterangan :
I f 2
= Arus gangguan dua fasa (A)
Z = Impedansi urutan negatif (Ohm)
I f 3
= Arus gangguan tiga fasa (A)
Eab = Tegangan line-netral (V)
VLL
= Tegangan line-line (V)
Z1
= Impedansi urutan positif (Ohm)
8
a Ia
b
Ib
Zf
c
Ic
Gambar 2.2 Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa
2.1.4 Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah Gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah adalah gangguan hubung singkat yang berupa hubungan pendek antara satu fasa dengan tanah. Apabila hubung singkat terjadi pada salah satu fasa akan didapat persamaan dibawah :
I HS 1
3 Vph ..........................................................(2.6) Z1eq Z 2eq Z 0eq
Dimana :
I HS 1Ф = arus hubung singkat 1 fasa ke tanah (Ampere) V ph = tegangan fasa netral sistem 20 kV (Volt) Z1 eq = impedansi ekivalen urutan positif (Ohm) Z2 eq = impedansi ekivalen urutan negatif (Ohm) Z0 eq = impedansi ekivalen urutan nol (Ohm)
9
a
Ia
Zf
b
Ib
c
Ic
Gambar 2.3 Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah
Arus gangguan satu fasa ke tanah hampir selalu lebih kecil daripada arus gangguan hubung singkat tiga fasa, bahkan mungkin lebih kecil dari arus beban nominalnya, sebab gangguan tanah hampir selalu melalui tahanan gangguan, misalnya beberapa Ohm, yaitu tahanan pembumian kaki tiang, dalam hal flashover dengan tiang atau kawat tanah. Di samping itu untuk sistem dengan pembumian melalui tahanan, tahanan pembumian netral sistem itu juga akan membatasi arus gangguan satu fasa ke tanah.
2.2 Faktor Penyebab Gangguan Faktor-faktor yang dapat menyebabkan terjadinya gangguan pada sistem transmisi dan distribusi tenaga listrik antara lain : a) Surja Petir Mengingat saluran transmisi dan distribusi tersebar luas dan panjang membentang serta beroperasi pada kondisi tempat yang cuacanya berbedabeda, maka kemungkinan terjadinya gangguan yang disebabkan oleh petir besar sekali, terutama pada musim hujan. Gangguan yang disebabkan oleh petir ini sangat berbahaya karena dapat merusak isolasi peralatan.
10
b) Surja Hubung
Yang dimaksud dengan surja hubung adalah kenaikan tegangan pada saat dilangsungkan pemutusan arus oleh PMT. Kenaikan tegangan
yang
disebabkan oleh adanya gangguan surja hubung ini dapat merusak isolasi
peralatan. c) Binatang dan layang-layang Binatang dan layang-layang yang ada pada salura transmisi dan distribusi dapat mengakibatkan terjadinya gangguan hubung singkat antar fasa.
d) Adanya pohon-pohon yang tidak terawat
Pohon-pohon yang dekat dengan saluran transmisi dan distribusi bila tidak terawat dan rantingnya masuk ke daerah bebas saluran transmisi dan distribusi, hal ini dapat mengakibatkan terjadinya gangguan hubung singkat fasa ke tanah. e) Isolator yang rusak Isolator yang rusak karena sambaran petir atau karena usia yang sudah tua bisa menyebabkan terjadinya gangguan hubung singkat antar fasa atau gangguan hubung singkata dari fasa ke tanah.
2.3 Rele Proteksi 2.3.1 Pengertian Rele Proteksi Rele proteksi atau rele pengaman adalah susunan peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi atau merasakan adanya gangguan atau mulai merasakan adanya ketidaknormalan pada peralatan atau bagian sistem tenaga listrik. Rele proteksi dapat mendeteksi atau merasakan adanya gangguan pada peralatan yang diamankan dengan mengukur atau membandingkan besaranbesaran yang diterimanya, misalnya arus, tegangan, daya, sudut fase, frekuensi, impedansi dan sebagainya dengan besaran yang telah ditentukan. Rele secara otomatis membuka Pemutus Tenaga (PMT) atau Circuit breaker (CB) untuk memisahkan peralatan atau bagian dari sistem yang terganggu dan
11
memberi isyarat berupa lampu atau alarm (bel) yang menandakan sistem telah
terjadi gangguan.
2.3.2 Fungsi Rele Proteksi Dari uraian di atas maka rele proteksi pada sistem tenaga listrik berfungsi
untuk :
a) Merasakan, mengukur dan menentukan bagian sistem yang terganggu serta memisahkan secepatnya sehingga sistem lainnya tidak terganggu dan dapat beroperasi secara normal. b) Mengurangi kerusakan yang lebih parah dari peralatan atau bagian sistem yang terganggu.
c) Mengurangi pengaruh gangguan terhadap bagian sistem lain yang tidak terganggu di dalam sistem tersebut serta mencegah meluasnya gangguan. d) Memperkecil bahaya bagi manusia 2.3.3 Syarat-Syarat Rele Proteksi Rele proteksi dirancang untuk dapat merasakan atau mengukur adanya gangguan atau mulai merasakan adanya sesuatu yang tidak normal pada peralatan atau bagian sistem tenaga listrik. Maka dari itu rele proteksi harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut : a) Dapat diandalkan ( Realiable ) Dalam keadaan normal ( tidak ada gangguan ) rele tidak boleh bekerja. Tetapi bila suatu saat terjadi gangguan yang mengharuskan rele bekerja, maka rele tidak boleh gagal bekerja untuk mengatasi gangguan tersebut. Disamping itu rele tidak boleh salah bekerja, sehingga menimbulkan pemadaman yang tidak seharusnya ataupun menyulitkan analisa gangguan yang terjadi. Rele pengaman diharapkan mempunyai jangka waktu pemakaian yang lama. b) Bekerja pada daerah terganggu saja ( Selective ) Rele bertugas mengamankan peralatan atau bagian sistem dalam daerah pengamanannya. Dengan kata lain pengamanan dinyatakan selektif bila rele dan PMT yang bekerja hanyalah pada daerah yang terganggu saja.
12
c) Waktu kerja rele cepat ( Responsive )
Rele pengaman harus dapat bekerja dengan cepat segera setelah merasakan
adanya gangguan pada sistem guna mengurangi kerusakan yang lebih parah dari peralatan atau bagian sistem yang terganggu.
d) Peka ( Sensitive )
Rele harus dapat bekerja dengan kepekaan yang tinggi, artinya harus cukup sensiitif terhadap gangguan didaerahnya meskipun gangguan tersebut minimum. e) Ekonomis dan sederhana Penggunaan rele pengaman harus dipertimbangkan sisi ekonomisnya tanpa
mempengaruhi fungsi rele tersebut.
2.4 Transformator Arus (Trafo CT) Current transformer (CT) atau Transformator Arus adalah peralatan pada sistem tenaga listrik yang berupa trafo yang digunakan untuk pengukuran arus yang besarnya hingga ratusan ampere dan arus yang mengalir pada jaringan tegangan tinggi. Di samping untuk pengukuran arus, trafo arus juga digunakan proteksi. Kumparan primer trafo dihubungkan seri dengan rangkaian atau jaringan yang akan diukur arusnya sedangkan kumparan sekunder dihubungkan dengan meter atau dengan rele proteksi.
Gambar 2.4 Rangkaian Konstruksi Trafo Arus
13
Fungsi CT :
1) Memperkecil besaran arus pada sistem tenaga listrik menjadi besaran arus
untuk sistem pengukuran. 2) Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer 3) Standarisasi rating arus untuk peralatan sisi sekunder
CT dalam sistem tenaga listrik digunakan untuk keperluan pengukuran dan proteksi. Perbedaan mendasar pada kedua pemakaian diatas adalah pada kurva magnetisasinya.
Gambar 2.5 Kurva Kejenuhan Untuk Pengukuran dan Proteksi
1) Untuk pengukuran, memiliki kejenuhan sampai dengan 120 % arus rating tergantung dari kelasnya, hal ini untuk mengamankan meter pada saat gangguan. 2) Untuk proteksi, memiliki kejenuhan cukup tinggi sampai beberapa kali arus rating. Di samping untuk pengukuran arus, trafo arus juga digunakan untuk pengukuran daya dan energi, pengukuran jarak jauh, dan rele proteksi. Kumparan primer trafo dihubungkan seri dengan rangkaian atau jaringan yang akan dikur arusnya sedangkan kumparan sekunder dihubungkan dengan meter atau dengan rele proteksi.
14
2.5 Miniature Circuit breaker
2.5.1 Definisi Miniature Circuit breaker
MCB (Miniature Circuit breaker) adalah pengaman rangkaian yang dilengkapi dengan pengaman termis (bimetal) untuk pengaman beban lebih dan juga dilengkapi rele elektromagnetik untuk pengaman hubung singkat.
MCB banyak digunakan untuk pengaman sirkit satu fasa dan tiga fasa. Keuntungan menggunakan MCB, yaitu : 1) Dapat memutuskan rangkaian tiga fasa walaupun terjadi hubung singkat pada salah satu fasanya.
2) Dapat digunakan kembali setelah rangkaian diperbaiki akibat hubung singkat
atau beban lebih. 3) Mempunyai tanggapan yang baik apabila terjadi hubung singkat atau beban lebih. Pada MCB terdapat dua jenis pengaman yaitu secara termis dan elektro magnetis, pengaman termis berfungsi untuk mengamankan arus beban lebih sedangkan pengaman elektromagnetis berfungsi untuk mengamankan jika terjadi hubung singkat. Pengaman termis pada MCB memiliki prinsip yang sama dengan termal overload yaitu menggunakan dua buah logam yang digabungkan (bimetal), pengamanan secara termis memiliki kelambatan, ini bergantung pada besarnya arus yang harus diamankan, sedangkan pengaman elektromagnetik menggunakan sebuah kumparan yang dapat menarik sebuah angker dari besi lunak. MCB dibuat hanya memiliki satu kutub untuk pengaman satu fasa, sedangkan untuk pengaman tiga fasa biasanya memiliki tiga kutub dengan tuas yang disatukan, sehingga apabila terjadi gangguan pada salah satu kutub maka kutub yang lainnya juga akan ikut terputus.
15
Gambar 2.6 MCB Satu Fasa dan MCB Tiga Fasa
Pengaman berupa strip bimetal untuk gangguan berupa arus beban lebih
disimbolkan dengan garis kotak dan pengaman berupa magnetic trip untuk
gangguan berupa arus hubung singkat disimbolkan dengan garis melengkung.
2.6 Rele Arus Lebih (OCR) 2.6.1 Definisi Rele Arus Lebih Rele arus lebih adalah suatu rele yang bekerjanya berdasarkan kenaikan arus yang melebihi suatu nilai pengamanan tertentu dan dalam jangka waktu tertentu, sehingga rele ini dapat dipakai sebagai pola pengaman arus lebih. Rele ini pada dasarnya mengamankan adanya arus lebih yang disebabkan oleh gangguan hubung singkat atau beban lebih. Rele arus lebih akan bekerja bila besarnya arus input melebihi suatu harga tertentu ( arus kerja ) yang dapat diatur dan dinyatakan menurut kumparan sekunder dari trafo arus. Rele arus lebih akan memberi isyarat kepada PMT bila terjadi gangguan hubung singkat untuk membuka rangkaian sehingga kerusakan alat akibat gangguan dapat dihindari. 2.6.2 Fungsi Rele Arus Lebih Pemakaian rele arus lebih pada sistem tenaga listrik dapat difungsikan sebagai berikut : 1) Pengaman utama. Rele pengaman sebagai pengaman utama adalah rele yang pertama kali merespon dan bertindak jika terjadi gangguan pada sistem.
16
2) Pengaman cadangan
Sedangkan sebagai pengaman cadangan, rele pengaman cadangan baru akan merespon dan bekerja jika rele pengaman utama gagal bekerja.
2.6.3 Jenis Rele Arus Lebih 2.6.3.1 Rele Arus Lebih Waktu Seketika (Moment-Instantaneous)
Rele ini akan memberi perintah kepada Pemutus Tenaga ( PMT ) pada saat terjadi gangguan bila arus gangguan besarnya melampaui penyetelannya, dan jangka waktu kerja rele mulai pick-up sampai kerja rele sangat singkat tanpa penundaan waktu yaitu 20 – 100 ms.
Gambar 2.7 Rele Arus Lebih dengan Karakteristik Waktu Kerja Seketika
Keterangan Gambar 2.7 : CB : circuit breaker / PMT
C
CT : current transformer
top : waktu operasi
TC : tripping coil
Ip : arus setting rele
Pada gambar 2.7 (b) terlihat bahwa
: rele arus lebih
waktu kerja rele sangat cepat tanpa
penundaan waktu. Rele jenis ini biasanya dikombinasikan dengan rele arus lebih dengan karakteristik waktu kerja terbalik atau dengan rele arus lebih dengan karakteristik waktu kerja tertentu.
17
2.6.3.2 Rele Arus Lebih Waktu Tertentu (Definite Time)
Rele ini akan memberi perintah kepada Pemutus Tenaga ( PMT ) pada saat
terjadi gangguan bila besarnya arus gangguan melampaui penyetelannya, dan jangka waktu kerja rele mulai pick-up sampai kerja rele waktunya ditunda dengan harga tertentu tidak dipengaruhi oleh besarnya arus gangguan.
Gambar 2.8 Rele Arus Lebih dengan Karakteristik Waktu Kerja Tertentu
Keterangan Gambar 2.8 : CB : circuit breaker / PMT
top
: waktu operasi
CT : current transformer
Ip
: arus setting (arus kerja)
TC : tripping coil
A
: rele bantu
C
: rele arus lebih
S
: rele sinyal
T
: rele waktu tunda
Pada gambar 2.8 (b) terlihat bahwa waktu kerja rele tidak tergantung dengan besarnya arus gangguan. Pebedaan rele ini denga rele waktu kerja seketika adalah pada lamanya waktu kerja, dimana pada rele arus kerja seketika waktu kerjanya sangat cepat tanpa penundaan waktu sedangkan pada rele waktu kerja tertentu ada
18
penundaan waktu. Namun pada kedua rele arus lebih di atas lamanya waktu kerja
tidak tergantung pada besarnya arus gangguan.
2.6.3.3 Rele Arus Lebih Berbanding Terbalik ( Inverse ) Rele ini akan memberi perintah kepada Pemutus Tenaga ( PMT ) pada saat terjadi gangguan bila besarnya arus gangguan melampaui penyetelannya, dan
jangka waktu kerja rele mulai pick-up sampai kerja rele waktu tundanya berbanding terbalik dengan besarnya arus gangguan.
Gambar 2.9 Rele Arus Lebih dengan Karakteristik Waktu Kerja Terbalik
Keterangan Gambar 2.9 : CB : circuit breaker / PMT
C
: rele arus lebih
CT : current transformer
T : rele waktu tunda
TC : tripping coil Rele arus lebih jenis ini lamanya waktu kerja tergantung pada besarnya arus gangguan. Pada gambar 2.9 ( b ) terlihat bahwa makin besar arus gangguan yang dirasakan oleh rele arus lebih dengan karakteristik waktu kerja terbalik maka waktu kerjanya makin cepat.
19
Terdapat 4 macam karakteristik Rele Inverse yaitu :
1) Standard Normal Inverse
Yaitu karakteristik yang menunjukan perbandingan antara besar arus dengan waktu kerja rele yang standar, ditulis dengan rumus :
0,14 TMS I 1
t
0 , 02
Keterangan : t = trip time rele I = Besar setting arus rele hasil perhitungan ( Iuji/Iset ) TMS = Time Multiple Setting
2) Very Inverse Yaitu karakteristik yang menunjukkan perbandingan antara besar arus dengan waktu kerja rele yang lebih cepat/tinggi dari standard inverse, ditulis dengan rumus :
t
13,5 TMS I 1
Keterangan : t = trip time rele I = Besar setting arus rele hasil perhitungan ( Iuji/Iset ) TMS = Time Multiple Setting
3) Extremely Inverse Yaitu karakteristik yang menunjukkan perbandingan antara besar arus dengan waktu kerja rele yang lebih cepat/tinggi dari standar dan very inverse, ditulis dengan rumus :
t
80 TMS I 1 2
Keterangan : t = trip time rele I = Besar setting arus rele hasil perhitungan ( Iuji/Iset ) TMS = Time Multiple Setting
20
4) Long Time Inverse
Yaitu karakteristik yang menunjukkan perbandingan antara besar arus dengan
waktu kerja rele yang lebih lambat/rendah diantara karakteristik yang lain, ditulis dengan rumus :
t
120 TMS I 1
Keterangan : t = trip time rele I = Besar setting arus rele hasil perhitungan ( Iuji/Iset ) TMS = Time Multiple Setting
21
Gambar 2.10 Kurva karakteristik t = f (I) Inverse IEC
22
2.6.4 Beberapa Parameter pada Rele Arus Lebih
1) I Pick up – Ip
Ip = Arus kerja ( Arus Pick up ). Adalah arus minimum yang menyebabkan rele bekerja atau pick-up.
2) I reset ( Ir atau Id) Id = Ir = arus kembali (arus drop-off/Id, arus reset/Ir)
Adalah arus maksimum yang menyebabkan rele kembali tidak bekerja. 3) In = Arus minimum rele
In adalah besarnya kemampuan rele untuk dialiri arus secara terus menerus.
4) I set = Arus setting rele
Iset adalah besarnya suatu harga penetapan arus kerja rele sesuai dengan yang diharapkan rele harus pick-up. 5) Im = Arus moment/arus kerja sesaat Im adalah besarnya suatu harga penetapan arus kerja rele sesuai yang diharapkan rele harus bekerja sesaat (instantaneous). 6) I sett (time delay) = waktu tunda I sett atau waktu tunda adalah periode waktu yang sengaja diberikan pada rele untuk memperlambat trip ke PMT sejak rele itu pick-up. Waktu tunda ini dimaksudkan untuk koordinasi dengan rele lainnya. 7) TMS / Ko = Time multiple setting TMS / Ko adalah besarnya kelipatan waktu tunda ( t set ), istilah ini
hanya
terdapat pada rele dengan karakteristik inverse time. 8) Starting Adalah suatu tanda bahwa rele pick-up atau merasakan adanya suatu besaran arus yang sama dengan atau lebih besar dari I set.
.
23
9) Trip
Adalah suatu tanda bahwa rele bekerja dan telah memberi perintah pada tripping coil untuk bekerja melepas kontak PMT.
2.7 Setting Rele Arus Lebih
Hal-hal yang harus diperhatikan dalam menentukan setting rele arus lebih adalah sebagai berikut : 1) Arus kerja minimum rele harus lebih besar dari arus beban maksimum dan lebih kecil dari arus gangguan hubung singkat terkecil, yaitu arus gangguan
hubung singkat dua fasa di ujung seksi.
2) Penentuan setting dari seksi yang paling ujung dan secara bertahap dilakukan untuk seksi berikutnya kearah sumber. Untuk menentukan setting waktu rele perlu diketahui beda waktu koordinasi minimum yang di perbolehkan sesuai dengan spesifikasi rele dan pemutus daya yang dipakai. 3) Pada saat melakukan setting waktu rele inverse, lakukanlah pada saat arus gangguan maksimum karena untuk arus yang lebih kecil waktu kerja rele akan lebih besar.
2.7.1 Setting Arus Untuk Waktu Tunda ( I>) 1) Iset =
kS x In kD
...…………………………………………..(2.7)
2) Iset = 0,8 x I HS 2 …………………………………………….(2.8) Iset diambil dari nilai terkecil diantara persamaan (2.7) dan (2.8) k S = 1,1 1,2
In = Arus beban nominal
k D > 80 %
2.7.2 Setting Arus Untuk Instantaneous ( I>>) Di sisi downstream (hilir) maka :
24
1) I HS 2 min I SET1 I HS 3 min ……………………….......................(2.9) 2) I SET 2 I kemampuankabel ………………………………………………(2.10)
Iset diambil dari nilai terkecil diantara persamaan (2.9) dan (2.10) Di sisi Up stream (hulu) maka :
I SetInst = 1,2 x I HS 3 max didownstream ……………………………. (2.11)
2.7.3 Setting TMS
t ((
TMS
I fault
) 0,02 1) I set 0,14 ………...…………………………………….(2.12)
2.8 Rele Hubung Tanah ( Ground Fault Rele ) Rele hubung tanah (GFR) pada dasarnya menggunakan rele arus lebih seperti yang digunakan pada gangguan hubung singkat antar fasa, tetapi berbeda rangkaiannya. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar rangkaian pengawatan GFR yang menyatu dengan OCR. REL 20 KV R S T
CT
PMT
PENYULANG SUTM/SKTM Ib
1S1
Ir
2S1
1S1
2S1
1S1
TRIP COIL
TC
SUMBER TEGANGAN 110V DC
2S1
CURRENT TEST BLOCK
+ -
-
+
Relay Hubung tanah Relay Arus Lebih
Gambar 2.11 Rangkaian Pengawatan GFR
25
Prinsip kerja rangkaian pengawatan GFR pada gambar 2.11 yaitu pada
kondisi normal rele diam dan dalam posisi siaga rele bekerja.
Bila terjadi gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah dari salah satu fasa yang ada, maka dengan setting GFR yang lebih kecil dari OCR akan merespon gangguan tersebut terlebih dahulu dengan mendeteksi kemudian
memberi sinyal ke tripping coil PMT untuk memutuskan rangkaian.
2.9 Rele OCR MCGG 53 2.9.1 Konstruksi Rele OCR MCGG 53
Gambar 2.12 Konstruksi Rele MCGG53
Keterangan :
1) Identifikasi Rele
11) Setting TMS
2) Tombol Reset
12) Setting Instantaneous
3) Kurva Karateristik
13) Kontak Input 1 ( R )
26
4) Nilai Kurva Karakteristik
14) Kontak Input 2 ( T )
5) Fasa R-T
15) Kontak Input 3 ( N )
6) Led Instantaneous
16) Suplay 110v DC
7) Led Time Delayed
17) Kontak gangguan fasa time delayed
8) Led I pick Up
18) Kontak gangguan fasa instantaneous
9) Setting Arus Rele
19) Kontak ganguan fasa-tanah time delayed
10)Kurva Karakteristik
20) Kontak ganguan fasa-tanah instantaneous
2.9.2 Wiring Rele OCR MCGG 53
PMT OCR R
GFR E
P1 T S1 OCR
CT S2 P2
2 buah OCR 1 buah GFR
Gambar 2.13 Wiring Rele OCR/GFR tipe 53 Pada Jaringan Tenaga Listrik
2.10 Metode Setting OCR MCGG 53 2.10.1 Setting Arus Waktu Tunda I = ∑ x In ……………………………………………………. (2.13)
27
Keterangan :
∑
= Nilai setting pada rele
I
= Besar setting arus rele hasil perhitungan
In = Arus nominal rele pada nameplate ( In = 5Amp ) Tujuh switch biru paling atas digunakan untuk mengatur setting sensitivitas
arus yang dibutuhkan. Setiap switch dapat diposisikan ke kiri atau kanan, tingkat pengaturan dapat ditunjukkan secara horisontal sama seperti switch, ke kiri atau kanan dari switch. 2.10.2 Pemilihan Kurva Karakteristik Tiga switch hitam diposisikan pada kelompok atas yaitu digunakan untuk
memilih kurva waktu yang diperlukan dari empat pilihan kurva waktu inverse dan tiga kurva waktu definite. Persamaan kurva karakteristik tercantum di bawah ini. Saklar kedelapan kombinasi pengaturan rele ke dalam mode “trip test”.
Dimana I adalah rasio yang diterapkan saat ini untuk pengaturan arus Is.
28
2.10.3 Setting TMS x t = ∑ ……………………………………………………………(2.14) Keterangan : ∑ xt
= Nilai setting pada rele = Setting TMS
Swith setting TMS berupa enam switch biru diposisikan di bagian bawah kelompok switch bagian atas. Waktu yang diberikan oleh masing-masing operasi karakteristik time delay harus dikalikan dengan waktu pengali untuk memberikan operasi yang aktual. Pengaturan ini diperoleh dengan menambahkan nilai-nilai yang ditunjukkan dari pengaturan switch itu sendiri dan ditandai oleh x t = Σ.
2.10.4 Setting Arus Instantaneous Iinst = ∑ x Is ……………………………………………………..(2.15) Keterangan : ∑
= Nilai setting pada rele
Iinst = Besar setting arus Instantaneous hasil perhitungan Is
= Besar setting arus Time Delay hasil perhitungan
29
Kelompok yang terpisah lebih rendah dari enam switch biru digunakan
untuk
memilih
yang
pengaturan
arus
instantaneous
antara
1xIs
dan
31xIs. Pengaturan yang dipilih diperoleh dengan menambahkan nilai-nilai yang ditunjukkan oleh pengaturan switch tersebut. Nilai ini dikalikan dengan pengaturan arus time delay untuk memberikan hasil pengoperasian arus
instantaneous. Jika elemen instantaneous tidak diperlukan, maka semua switch harus diset ke kiri ( penunjukan nol ), atau saklar bawah harus diset ke kanan ( penunjukan tak hingga).
Contoh setting OCR MCGG 53 : Diinginkan setting OCR MCGG 53 yaitu, Is = 6 A. Dengan standar kurva standar inverse. Setting TMS yaitu pada 0.5x. dan Setting Instantaneous adalah 10 x Is, maka setting dari OCR MCGG 53, sebagai berikut :
Tabel 2.1 Setting kurva karakteristik SI, VI, EI, LTI, D2, D4 dan D8
SI
VI
EI
LTI
D2
D4
D8
0
1
0
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
1
1
1
Keterangan :
SI
= Standard Inverse
D8
= Definite 8 second
VI
= Very Inverse
D4
= Definite 4 second
EI
= Extremly Inverse
LTI
= Long Time Inverse
D2
= Definite 2 second
30
Arus nominal pada nameplate : In : 5 A Iset : 1.2A x 5A = 6 A Kurva karakteristik : Standard Inverse TMS : 0.5 x Setting arus instantaneous : 10 x 1.2A x 5A = 60 A
