Session 10 Protection and Control System

Session 10 Protection and Control System

SISTEM PROTEKSI 1. Pendahuluan 2. Komponen Proteksi Pusat Listrik 3. Komponen Pusat Listrik yang Memerlukan Proteksi 4. Karakteristik Sistem Proteksi

1. PENDAHULUAN Pusat Listrik merupakan komponen vital dalam kehidupan yang modern ini, dimana energi listrik menyuplai berbagai kebutuhan yang diperlukan manusia. Diperlukan kehandalan dari sebuah pusat listrik agar berbagai macam kegiatan dapat terlaksana.

Gangguan yang dapat mengganggu pusat listrik antara lain : petir, short circuit, arus berlebih, perilaku manusia, perilaku hewan, arus urutan negatif, arus urutan positif, dsb.

1. PENDAHULUAN Tujuan : melepaskan atau memisahkan peralatan yang terganggu dari sistem keseluruhannya guna memperkecil kerusakan yaang dapat terjadi dan sebanyak mungkin mempertahankan kontinuitas penyediaan tenaga listrik.

2. KOMPONEN PROTEKSI PUSAT LISTRIK Komponen Utama : • Relai • Pengaman lebur (Fuse) • Circuit breaker • Pembumian (Grounding) • Pelindung komponen • Penangkal petir (Lightning Arrester) Komponen Pendukung : • Pendinginan • Baterai aki

Relai • Relai adalah saklar otomatis yang dikontrol oleh sinyal listrik untuk menggerakkan posisi on atau off. • Relai terdiri 2 macam berdasarkan input listrik, yaitu relai a.c. dan d.c. • Relai dibedakan menjadi 7 macam berdasarkan konstruksi, yaitu : relai tenaga udara, relai tenaga minyak banyak, relai tenaga minyak sedikit, telai tenaga gas SF6, relai tenaga vakum, relai tenaga medan magnet, dan relai tenaga udara tekan.

Relai

Circuit Breaker • Pada saat saklar tegangan (tinggi) membuka biasanya akan terjadi busur listrik • Busur listrik menyebabkan saklar teroksidasi sehingga kinerjanya dapat menurun • Dalam rangkaian dengan tegangan di atas 1.5 kV Saklar dibedakan menjadi – PMT (pemutus tenaga)/CB (circuit breaker) – PMB (pemutus beban)/LBS (load break switch) – PMS (pemisah)/DS (disconnecting switch)

Circuit Breaker

Circuit Breaker – – – – – – –

CB udara CB minyak banyak (bulk oil CB) CB minyak sedikit (low oil content CB) CB gas SF6 CB vakum CB medan magnet (magnetic CB) Vacum CB udara tekan (air blast CB)

Air blast

SF6

Circuit Breaker

Pengaman Lebur • Komponen ini memanfaatkan kawat yang memiliki kemampuan untuk menghantarkan arus sesuai kapasitasnya. • Jika arus yang dihantarkan melebihi kemampuannya, maka kawat tersebut akan putus. • Komponen yang mempengaruhi hal tersebut adalah : material bahan dan tebal tipisnya kawat.

Pengaman Lebur Sifat beberapa logam untuk pengaman lebur logam

Titik Lebur (0C)

Resistansi Spesifik (mikroOhm/cm)

Tembaga

1090

1,7

Alumunium

665

2,8

Perak

980

1,6

Timah

240

11,2

Seng

419

6,0

Penangkal Petir • Hal ini sangat penting bagi sistem pembangkit, baik pada pusat pembangkit, transmisi, dan distribusi listrik untuk masalah petir. • Petir merupakan kilatan listrik yang high voltage, jika tidak dicegah dapat merusak komponen listrik.

Penangkal Petir • Penangkal Petir (lighting arrester) – Komponen-komponen pembangkit listrik yang terletak di luar, rentan akan sambaran petir – Penangkal petir harus diletak sedekat mungkin dengan unit yang akan dilindungi – Penangkal petir akan bekerja pada tegangan tertentu di atas tegangan operasi unit yang dilindungi – Tingkat isolasi penangkal petir harus berada dibawah tingkat isolasi unit yang dilindungi

Pembumian • Pembumian menggunakan media tanah, sehingga disebut juga pentanahan. • Tanah yang digunakan proses pembumian memiliki karakteristik nilai hambatan yang rendah sehingga sinyal listrik akan memilih hambatan yang rendah. • Pembumian dilakukan agar arus bocor pada kerangka komponen pusat listrik menjadi minimal. • Pembumian dilakukan untuk meminimalisasi efek sambaran petir.

Pembumian

• • • •

Pembumian harus dihubungkan pada komponen pembangkitan listrik berikut : Komponen yang mempunyai dasar logam. Bagian pembuangan muatan listrik dari penangkal petir. Kawat petir yang ada pada bagian saluran transmisi dan tiang transmisi. Titik netral dari generator atau transformator.

Pembumian • Titik pembumian dapat dibedakan menjadi 3 jenis  Batang besi (single and double rod)  Pelat tembaga  Anyaman tembaga Ketiga hal tersebut ditanam di dalam tanah.

Pembumian • Pentanahan • Pembumian (earthing) = pentanahan (grounding), pembumian menekankan perlunya bagian instalasi tersebut memiliki potensial yang sama dengan bumi • Bagian yang umum ditanahkan – Logam-logam yang menjadi rangka saluran listrik (berisolasi) • Badan generator, transformator, rangka kabel, dan rel

– Pembuangan muatan listrik • Penangkal petir (lighting arrester)

– Titik-titik netral pada unit pembangkitan • Titik netral generator dan transformator

Pelindung Komponen • Pelindung komponen diperlukan untuk menghindari terjadinya kerusakan akibat faktor eksternal, yaitu : Mahluk hidup (tikus, kucing, dll) Lingkungan (hujan, kelembaban, dll) • Komponen yang memerlukan pelindung : Kabel Transformator dll

Pendinginan • Tujuan proses pendinginan agar tidak terjadi over-heating pada stator kumparan atau bantalan generator, yang dapat menyebabkan terkelupasnya pelindung antar lilitan sehingga dapat terjadi short circuit. • Proses pendinginan diperlukan untuk menaikkan nilai efisiensi dari komponen listrik, yaitu generator dan transformator. • Proses pendinginan dapat berupa sirkulasi fluida. • Proses pendinginan juga diperlukan di dalam ruangan kontrol. Hal ini bertujuan menjaga suhu udara agar sistem kontrol dapat bekerja dengan baik.

Baterai Aki • Baterai aki diperlukan sebagai sumber listrik untuk berbagai komponen seperti relai, motor circuit breaker, pompa cooling oil emergency, penerangan emergency, peralatan komunikasi dan peralatan instumentasi. • Diperlukan perawatan dan pengecekan kondisi baterai ini untuk mengetahui besarnya tegangan pada aki agar sesuai dengan spesifikasi yang dibutuhkan.

Contoh kegagalan sistem proteksi • Contoh kegagalan sistem proteksi – relai rusak – Transformator arus sudah jenuh – Gangguan pada pengawatan sekunder – Baterai lemah/rusak – Mekanisme CB macet/ rusak

3. KOMPONEN PUSAT LISTRIK YANG MEMERLUKAN SISTEM PROTEKSI

• • • • •

Generator Mesin Penggerak Generator Transformator Motor Rel/Busbar

Generator • • •

Generator yang umum digunakan adalah generator sinkron 3 fasa Tegangan generator maksimum saat ini adalah 23 kV Pasokan listrik dari generator sampai rel harus rapi dan bersih agar tidak menimbulkan gangguan

Generator • Relai arus lebih • Relai diferensial • Relai gangguan hubung tanah • Relai rotor hubung tanah • Relai penguatan hilang • Relai tegangan lebih • Relai arus urutan negatif • Relai suhu • Relai flux berlebih









Untuk generator, umumnya trip akan terjadi jika relai menerima input-input berikut Suhu yang tinggi; bearing, air pendingin, minyak pelumas, generator Tegangan; over voltage/ under voltage Arus; over current

Mesin Penggerak Generator • Relai suhu bantalan • Relai suhu air pendingin • Relai tekanan minyak pelumas

Transformator • Trafo penaik tegangan generator – Dalam hal proteksi, umumnya dianggap satu kesatuan dengan generator

• Trafo unit pembangkit – Pembangkit (daya>10 MW) umumnya memasok untuk pemakaian unit pembangkit itu sendiri; motor pendingin, pelumas dan lainnya

• Trafo pemakaian sendiri – Memasok instalasi penerangan, baterai, mesin-mesin bengkel dan lainnya

Transformator • • • • • • • • •

Relai arus lebih di sisi primer dan sekunder Relai hubung tanah Relai diferensial Relai hubung tanah terbatas Relai bucholz Relai suhu Relai tekanan mendadak Relai tangki tanah Relai arus urutan negatif

Transformator • Transformator – Trafo dengan tegangan >60kV, titik netralnya ditanahkan secara langsung (menghemat biaya isolasi) – Trafo dengan tegangan