Komponen Sistem Proteksi 1. Peralatan Utama Sistem Proteksi Sistem proteksi pada sistem tenaga didukung oleh beberapa peralatan utama. Peralatan utama ini lah yang berfungsi langsung mengatasi gangguan dan mengisolasi bagian jaringan yang terganggu dari bagian lain yang masih dapat beroperasi dengan baik. Peralatan utama sistem proteksi ini terdiri atas: a. Instrumen Pengukuran Instrumen pengukuran adalah peralatan proteksi yang berfungsi melakukan pembacaan besaran arus dan tegangan dan meneruskan informasi ini ke relai proteksi. Jika besaran arus dan tegangan pada jaringan melewati setelan yang telah dipasang pada relai dimana menandakan terjadinya gangguan, maka relai atau circuit breaker akan segera memutus dan mengisolasi jaringan yang mengalami gangguan tersebut. Instrumen pengukuran ini dapat berupa trafo arus (current transformer / CT) dan trafo tegangan (voltage transformer / VT). b. Peralatan Pemutus Rangkaian Peralatan pemutus rangkaian adalah peralatan proteksi yang berfungsi mengisolasi jaringan yang mengalami gangguan. Relai proteksi, circuit breaker dan fuse termasuk dalam kategori ini. 1.1. Instrumen Pengukuran a. Trafo Arus (CT) Trafo arus merupakan trafo yang dipergunakan untuk mentransformasikan arus atau menurunkan arus besar pada tegangan tinggi menjadi arus kecil pada tegangan rendah
untuk
keperluan
pengukuran
dan
pengamanan..
Kumparan
primernya
dihubungkan secara seri dengan beban yang akan diukur atau dikendalikan. Beban inilah yang menentukan besarnya arus yang mengalir ke trafo tersebut. Kumparan sekundernya dibebani impedansi konstan dengan syarat tertentu. Fluks inti dan arus yang mengalir pada rangkaian sekunder akan tergantung pada arus primer. Trafo ini disebut juga dengan trafo seri. Trafo arus terdiri atas 2 tipe: 1. Tipe wound primary 2. Tipe bar primary
Perbedaan kedua jenis tip pe ini dapat dilihat d pada ggambar beriikut:
a. Tipe wound w primaary
b. Tippe bar primarry
Rangkaian R daan simbol CT T diperlihatk kan pada gam mbar berikutt:
a. rangk kaian CT
b. Siimbol CT
Klasifikasi K CT T (Berdasark kan IEC 44-1): Class C 0.2 S an nd 0.2 digun nakan untuk pengukuran p dengan pressisi tinggi Class C 0.5 and d 0.5 S digun nakan untuk pengukuran p normal Class C 1.0 and d 3 digunakan n untuk peng gukuran insttrument dan statistik Class C 5P and 10P digunaakan pada reelai proteksii, contoh speesifikasi pennulisan: 5P20 (20 menyatakan m faktor f limit akurasi a terhaadap arus ratting) Class C TPX, TPY T and TPZ T digunak kan untuk kkondisi transsient dimanaa TPY and TPZ diilengkapi deengan celah udara u dan in nti yang besaar. b. Trafo T Tegan ngan (VT) Trafo tegangan daalam sistem tiga fasa m mengukur teggangan antarra dua kondduktor attau tegangan n antara satu kondukto or dengan ttanah. Menuurut standarr, trafo tegaangan mensuplai m teg gangan 100 V, V atau juga 100 V/ 3 ppada sisi sekkunder dalam m kondisi opperasi teeraan (rating g operation)). Rasio tran nsformasi teeraan KN = U1N / U2N diberikan ddalam beentuk fraksii (misalnyaa 200000 V / 100 V), seperti padaa trafo arus. Trafo tegaangan diidesain untu uk pemakaian n pada bebaan resistansi tinggi karenna itu tidak pernah dihuubung
siingkat pada sisi sekundeernya. Tidak k seperti padaa trafo arus,, sisi sekundder trafo tegaangan daapat diprotek ksi dengan fuse. f Trafo tegangan teerdiri dari du ua type yaittu magnetik dan kapasittor yang maasingmasingnya m pu unya karaktteristik yang g berbeda. M Magnetik PT T dibedakann dari trafo daya daalam pendin nginan dan n ukuran ko onduktor, ooutputnya diitetapkan ddengan keteppatan peeralatan yan ng lebih baik k dari pada dengan d limitt pengoperassian tempratture. Sejak issolasi peeralatan disaamakan untu uk power trafo harga maagnetik PT uuntuk circuit 100 KV meenjadi diilarang. Sekaarang dalam m prakteknyaa untuk menuurunkan VL , tegangan kkapasitansi ddibagi seebelum digu unakan untu uk trafo teg gangan . R Rating teganngan bagan primer PT bisa deemikian setelah diturun nkan menjad di 110 VL . Kapasitorr PT biasannya dipilih uuntuk sttasiun indoo or untuk men nghindari baahaya api. B Berikut gam mbar rangkaian magnetikk dan kaapasitor PT:
M PT T a. Magnetik
b. K Kapasitor PT
1.2. Pera alatan Pemu utus Rangka aian a. Relai R Relai adalah alat yang y memprroteksi sistem m tenaga lisstrik dengann cara mendeeteksi gaangguan yan ng terjadi paada saluran, jika terjadi gangguan m maka relai aakan membeerikan su uplay daya kepada ran ngkaian protteksi untuk memutuskaan arus yanng menyebaabkan gaangguan terssebut. Klasifikasi K reelai Berdasarkan B besaran inp put: 1. Arus [ I ] : Relai Arrus lebih [ OCR O ], Relai Arus kuranng [UCR] n [V] : Relaai tegangan lebih [OVR]], Relai tegaangan kuranng [UVR] 2. Tegangan
3. Frekuensi [f] : Relai frekuensi lebih {OFR], Relai frekuensi kurang [UFR] 4. Daya [P;Q] : Relai daya Max / Min, Relai arah / Directional, Relai Daya balik. 5. Impedansi [Z] : Relai jarak [Distance] 6. Beda arus
: Relai diferensial
Berdasarkan karakteristik waktu kerja: 1. Seketika [Relai instant / Moment /high speed ] 2. Penundaan waktu [ time delay ] Definite time relai Inverse time relai 3. Kombinasi instant dengan tundaan waktu Berdasarkan jenis kontak: 1
Relai dengan kontak dalam keadaan normal terbuka [ normally open contact]
2. Relai dengan kontak dalam keadaan normal tertutup [ normally close contact] Berdasarkan fungsi: 1. Relai Proteksi 2. Relai Monitor 3. Relai programming ; Reclosing relai, synchro check relai 4. Relai pengaturan {regulating relai} 5. Relai bantu: sealing unit, lock out relai, closing relai dan tripping relai Berdasarkan prinsip kerja: 1. Tipe Elektromekanis a. Tarikan magnit ; tipe plunger, tipe hinged armature, tipe tuas seimbang b. Induksi
: tipe shaded pole, tipe KWH, tipe mangkok { Cup }
2. Tipe Thermis 3. Tipe gas ; relai buccholz 4. Tipe Tekanan ; pressure relai 5. Tipe Statik (Elektronik)
b. Circuit Breaker (CB) Circuit breaker merupakan perangkat pengaman arus lebih yang bekerja membuka dan memutus rangkaian secara non-otomatis dan memutus rangkaian secara otomatis
ketika arus yang mengalir dirangkaian melebihi rating arus yang telah ditentukan tanpa menimbulkan kerusakan pada peralatan (CB dan rangkaian) pada saat terjadi gangguan. Klasifikasi circuit breaker Berdasarkan Pemakaian: 1. LVCB (Low Voltage Circuit Breaker, < 600 V) 2. MVCB (Medium Voltage Circuit Breaker, 600 V – 1000 V) 3. HVCB (High Voltage Circuit Breaker, > 1000 V ) Berdasarkan Konstruksi: 1. MCCB (Molded Case Circuit Breaker) 2. ICCB (Insulated Case Circuit Breaker) Berdasarkan Medium: 1. Air : Medium pemutus udara. 2. Oil : Medium pemutus minyak 3. Gas : Medium pemutus gas (SF6) 4. Vacuum : Medium pemutus hampa udara. c. Fuse ( Pelebur ) Fuse adalah alat yang memproteksi sistem tenaga listrik dengan cara mendeteksi gangguan yang terjadi pada saluran berdasarkan seting nilai tertentu, jika terjadi gangguan yang melewati batas seting yang ditentukan maka fuse akan secara langsung memutuskan arus yang menyebabkan gangguan tersebut dengan mekanisme meleburnya elemen fuse yang menghubungkan sistem tersebut. Klasifikasi Fuse Berdasarkan konstruksi: Klasifikasi fuse menurut konstruksi fisiknya diperlihatkan pada gambar berikut:
b. semi-enclosed fuse a. cartridge fuse
c. Expulsion fuse
d. Liquid fuse
Berdasarkan rating (kapasitas pemutusan): Berdasarkan ratingnya, standard EEI-NEMA mengelompokkan fuse kedalam 3 tipe yaitu: 1. Tipe E : merupakan fuse dengan rating tegangan 2.4 kV – 161 kV, biasanya digunakan sebagai pengaman pada trafo maupun pengaman back up CB. 2. Tipe K : merupakan fuse dengan kecepatan lebur tinggi dengan rating arus 6 – 200 A, biasanya digunakan pada percabangan sistem distribusi. 3. Tipe T : merupakan fuse dengan kecepatan lebur rendah dengan rating arus 6 – 200 A, digunakan pada percabangan yang mensuplai motor yang membutuhkan waktu tunda untuk arus starting. Masing – masing perusahaan produsen fuse memiliki tingkatan rating tersendiri yang mengacu kepada ketiga tipe fuse diatas, sehingga untuk keperluan proteksi dibutuhkan katalog khusus yang memuat informasi rating, rasio koordinasi dan jenis fuse yang sesuai untuk aplikasi proteksi tertentu. 2. Peralatan Penunjang Sistem Proteksi
Peralatan penunjang merupakan komponen tambahan yang tidak terkait langsung dengan pemutusan (perlindungan) terhadap sistem yang diproteksi. Namun demikian, peralatan penunjang ini berperanan untuk menjamin bahwa peralatan proteksi terpasang dapat beroperasi dengan baik dalam kondisi gangguan seperti apapun. Peralatan penunjang pada sistem proteksi dapat berupa: suplay DC, saluran telekomunikasi dan arester. 2.1. Suplay DC Suplay DC merupakan peralatan penunjang yang memberikan suplay daya ke sistem relai yang pada umumnya memerlukan input daya DC. Penggunaan sistem suplay daya DC ini bertujuan untuk menjaga kontinuitas perlindungan dari peralatan proteksi terhadap sistem meskipun suplay utama terputus. Suplay DC ini biasanya berupa baterai yang terhubung ke perangkat relai melalui rangkaian suplay daya. Jenis baterai yang biasa digunakan ada 2 tipe: 1. Lead acid type Tipe ini berupa baterai elemen basah, dimana zat elektrolit baterainya merupakan cairan. Baterai ini membutuhkan perawatan lebih intensif. 2. Nickel cadmium type. Berupa baterai elemen kering, dimana zat elektrolitnya berupa pasta kering sehingga tidak dibutuhkan perawatan intensif. 2.2. Saluran Telekomunikasi Saluran telekomunikasi merupakan peralatan penunjang yang menyediakan fasilitas telekomunikasi pada sistem proteksi. Saluran ini dapat dipergunakan untuk monitoring keadaan sistem dan dapat dikembangkan untuk pengendalian jarak jauh. Komponen utamanya terdiri atas: -
RTU (Remote Terminal Unit)
-
Interfacing card
-
Modem
-
CPU
-
Perangkat lunak sistem
Berbagai sistem telah dikembangkan untuk pemanfaatan saluran telekomunikasi untuk keperluan monitoring dan pengendalian jarak jauh, salah satunya yang umum digunakan pada sistem tenaga adalah SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). 2.3. Arester
Arester petir disingkat arester, atau sering juga disebut penangkap petir, adalah alat pelindung bagi peralatan sistem tenaga listrik terhadap, surja petir. la berlaku sebagai jalan pintas sekitar isolasi. Arester membentuk jalan yang mudah dilalui oleh arus kilat atau petir, sehingga tidak timbul tegangan lebih yang tinggi pada peralatan. Jalan pintas itu harus sedemikian rupa sehingga tidak menganggu aliran arus daya sistem 50 Hz. Klasifikasi Arester 1. Arrester dengan celah udara (Gapped Type Surge Arrester) Merupakan tipe konvensional dimana arrester memiliki celah untuk mencegah terbentuknya busur api pada saat operasi normal, terdiri atas beberapa tipe: tipe expulsion, tipe spark gap dan tipe katup. 2. Arrester tanpa celah (Gappless Type Surge Arrester) Merupakan tipe yang banyak digunakan sampai sekarang, dikembangkan dari material semikonduktor seperti ZnO yang berfungsi sebagai pengganti celah.
