Download - 30457062 Line Current Differential Relay
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Praktek Kerja Lapangan
Sistem proteksi merupakan bagian penting dalam sebuah sistem
kelistrikan yang menjadi salah satu penentu kehandalan sebuah sistem.
Relay merupakan bagian dari sistem proteksi yang berfungsi sebagai
pengaman alat maupun pengaman sistem lainnya.
Relay differensial merupakan suatu relay yang prinsip kerjanya
berdasarkan kesimbangan (balance), yang membandingkan arus-arus
sekunder transformator arus (CT) terpasang pada terminal-terminal
peralatan atau instalasi listrik yang diamankan. Penggunaan relay
differensial sebagai relay pengaman, antara lain pada generator,
transformator daya, bus bar, dan saluran transmisi. Prinsip kerja dari
Relay Differensial. Sebagaimana disebutkan diatas, Relay differensial
adalah suatu alat proteksi yang sangat cepat bekerjanya dan sangat
selektif berdasarkan keseimbangan (balance) yaitu perbandingan arus
yang mengalir pada kedua sisi saluran melalui suatu perantara yaitu
trafo arus (CT). Dalam kondisi normal, arus mengalir melalui peralatan
listrik yang diamankan (generator, transformator dan lain-lainnya).
Seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi dalam bidang
kelistrikan, dewasa ini dipasang Relay Differential di setiap Gardu
Induk dan Pembangkit Listrik. Relay Differential digunakan untuk
mendeteksi adanya gangguan baik itu gangguan fasa ke fasa ataupun
fasa to ground dan akan memberikan perintah trip kepada circuit braker
jika terdapat gangguan pada alat transmisi, terutama Transformator dan
Generator. Cara kerja Relay Differential adalah dengan cara
membandingkan arus pada sisi primer dan sisi sekunder. Dalam kondisi
normal, jumlah arus yang mengalir melalui peralatan listrik yang di
proteksi bersirkulasi melalui loop pada kedua sisi di daerah kerja Relay
Differential tersebut (Id = Ip-Is = 0). Jika terjadi gangguan didalam
1
daerah kerja Relay Difernsial, maka arus dari kedua sisi akan saling
menjumlah dan relay akan memberi perintah kepada circuit breaker
untuk memutuskan arus. Dengan adanya alat ini, diharapkan kita dapat
mewujudkan sistem tenaga listrik yang lebih terjamin dalam hal
keamanan dan kehandalan sehingga tidak membahayakan manusia dan
lingkungannya, serta memperkecil resiko kerusakan pada alat-alat
transmisi listrik yang dianggap vital.
1.2 Waktu dan lokasi pelaksanaan kerja praktek
Peraktek kerja lapangan ini dilaksanakan di PT. PLN (persero)
unit Pembangkitan, PLTA Musi.
1.3 Tujuan kerja praktek
1. Tujuan Umum
Tujuan umum dilaksanakannya kerja praktek ini adalah :
a. Mengetahui iklim kerja di lapangan yang bersifat kompeleks
dari segi akademis maupun hubungan masyarakat dan disiplin
kerja serta akademis maupun hubungan masarakat dan disiplin
kerja serta mengetahui hubungan antara teori yang diperoleh
dari bangku perkuliahan dengan pengetahuan praktis di dunia
kerja
b. Mengenal dan memahami secara umum perinsip kerja
peralatan-peralatan yang digunakan pada system tenaga listrik
yang diterapkan di PT. PLN (persero) Unit Pembangkitan
PLTA Musi.
2. Tujuan khusus
a. Dapat meningkatkan pengetahuan mahasiswa dalam
memahami sistem proteksi pada PLTA MUSI
b. Mengetahui faktor-faktor yang menyebabkan tripnya line sitem
pada jaringan di PLTA MUSI
2
c. Mengetahui secara umum peralatan-peralatan pada sistem
proteki di PLTA MUSI
d. Mengetahui prinsip kerja line current relay Differential yang
digunakan pada PLTA MUSI
e. Menambah pengetahuan dan pengalaman kerja baru.
f. Meningkatkan kemampuan menggunakan teknologi yang tidak
dipelajari dibangku Perkuliahan.
1.4 Pembatasan masalah
Ruang lingkup masalah yang akan dibahas dalam laporan ini
meliputi tentang sistem proteksi pada saluran utama di PLTA MUSI
Kabupaten kepahiyang, mengingat luasnya cakupan masalah tentang
sistem proteki pada line utama di PLTA MUSI, maka masalah akan
dibatasi pada :
1. Pengertian sistem proteksi saluran.
2. Gangguan yang sering terjadi pada sebuah Pembangkit Litrik.
3. Jenis Line Current Differential Relay yang digunakan pada
PLTA MUSI.
4. Tahapan proses kerja dari sebuah line current differential relay
di PLTA MUSI.
1.5 Metode penulisan
System penulisan laporan kerja praktek ini berisi antara lain :
BAB I : PENDAHULUAN
Membahas mengenai pendahuluan yang terdiri dari latar
belakang, waktu dan pelaksanaan, tujuan kerja praktek
yang meliputi tujuan umum dan tujuan khusus, batasan
masalah, serta sistematika penulisan laporan.
BAB II : TINJAUAN UMUM PERUSAHAAN
3
Bab ini berisi tentang sejarah singkat PT. PLN
(PERSERO), PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkit
PLTA Musi beserta profil, struktur organisasi, visi dan
misinya.
BAB III : RELAY DIFFERENTIAL
Bab ini berisi tentang teori-teori dasar tentang relay
differensial dan penggunaannya dalam sistem sistem
proteksi
BAB IV :PEMBAHASAN SISTEM PROTEKSI
MENGGUNAKAN LINE CURRENT DIFFERENTIAL
RELAY PADA PLTA MUSI.
Membahas tentang sistem kerja open close pada PMT EIB
150 KV jenis pneumatic serta perawatannya agar kualitas
dan keandalan sertakondisi peralatan PMT tersebut bisa
terjaga .
BAB V : PENUTUP
Memuat kesimpulan berdasarkan pembahasan pada
laporan kerja praktek dan saran untuk memperluas
wawasan dan perbaikan di masa datang
4
BAB II
SEJARAH SINGKAT DAN GAMBARAN UMUM PT PLN (PERSERO)
UNIT PEMBANGKITAN PLTA MUSI
2.1 Sejarah Singkat PT. PLN (Persero)
PT. PLN (Persero) merupakan perusahaan taraf internasional
yang bergerak di bidang tenaga kelistrikan yang berdiri berdasarkan
akta notaris; soetjipto SH No : 169 Tahun : 1994. Sebelum tahun 1994
PLN merupakan perusahaan jawatan, setelah itu PLN berubah menjadi
perusahaan umum (PERUM), baru pada tahun 1994 PLN berubah
penjadi PT PLN (persero).
Fungsi PLN dapat dibagi menjadi dua fungsi penting yaitu
fungsi bisnis dan fungsi sosial. PLN fungsi bisnis meliputi
pembangkitan, penyaluran dan pengaturan listrik yang diutamakan
untuk memenuhi kebutuhan konsumen dengan mengharapkan imbalan
berupa keuntungan bagi perusahaan. Sedangkan PLN fungsi sosial yaitu
fungsi PLN sebagai perusahaan negara yang memenuhi kebutuhan
masyarakat untuk menunjang taraf hidup masyarakat, dan kemajuan
suatu daerah. Indikator kemajuan suatu daerah dapat dilihat dari
banyaknya kebutuhan listrik, semakin banyak suatu daerah
5
membutuhkan listrik maka daerah tersebut dapat dikatakan semakin
maju.
Secara garis besar PT. PLN (Persero) terdiri dari :
1. PLN LITBANG (Penelitian dan Pengembangan)
2. PLN JASER (Jasa dan Service)
3. PLN Unit Bisnis
Bahasan tulisan ini hanya membahas PLN unit Bisnis
karena pembangkit tenaga listrik yang menjadi tempat pelaksanaan
kerja praktek berada di sub bahasan dari PLN Unit Bisnis.
PLN Unit Bisnis merupakan salah satu bagian dari PLN yang
bergerak di bidang pembangkitan, penyaluran dan pengaturan listrik
pada suatu wilayah. PLN Unit Bisnis dapat dibagi menjadi :
1. P3B (Penyaluran dan Pusat Pengaturan Beban)
P3B merupakan bagian dari PLN yang berfungsi sebagai
penyaluran dan pusat pengaturan beban, pada suatu sistem
interkoneksi. P3B terdiri dari dua unit penting yaitu UPT dan
UPB. UPT yaitu unit pengaturan transmisi yang terdiri dari
saluran transmisi dan gardu induk-gardu induk. Sedangkan
UPB merupakan unit pengaturan beban
2. PLN Wilayah
PLN wilayah adalah bagian dari PLN yang bergerak di bidang
distribusi tenaga listrik ke konsumen pada wilayah-wilayah
tertentu. Di Bengkulu PLN wilayah terdapat di kampung cina
yaitu PT. PLN (Persero) Cabang Bengkulu. PLN wilayah
cabang Bengkulu hanya melayani dan mengatur pemakaian
beban konsumen di Provinsi Bengkulu saja.
3. PLN KIT (Pembangkitan)
6
PLN KIT adalah salah satu sektor dari PLN yang bergerak di
bidang pembangkitan tenaga listrik. Di P3B Sumatera di
antaranya terdapat pembangkit listrik tenaga air, yaitu :
a. PLTA BETEGI
b. PLTA TES
c. PLTA MUSI
d. PLTA BESAI
Selain itu, Pada P3B Sumatera juga terdapat Pembangkit
Listrik Tenaga Gas (PLTG). Yaitu PLTG TARAHAN.
Sebagai penunjang kebutuhan listrik di setiap PLN wilayah
juga terdapat PLTD.
2.2 Visi, Misi, dan Moto
Visi :
1. Diakui sebagai perusahaan kelas dunia yang tumbuh berkembang,
unggul, dan terpercaya yang bertumpu pada potensi insani.
2. Visi 75/100,
Artinya 75 tahun RI merdeka tepatnya tahun 2020 di targetkan 100
% wilayah indonesia terlistriki.
Misi :
7
1. Menjalankan bisnis kelistrikan dan bidang lain yang terkait
berorientasi pada kepuasan pelanggan, anggotan perusahaan dan
pemegang saham.
2. Menjadikan tenaga listrik sebagai media untuk meningkatkan
kualitas kehidupan masyarakat.
3. Mengupayakan agar tenaga listrik mejadi pendorong kegiatan
ekonomi.
4. Menjalankan kegiatan usaha yang berwawasan lingkungan.
Motto :
Listrik untuk kehidupan yang lebih baik
(Electricity for a better life)
2.3 Identitas Perusahaan
Nama Perusahaan : PT. PLN (Persero) Pembangkitan
Sumbagsel, SEKTOR PEMBANGKITAN
BENGKULU
Jenis Badan Usaha : Perseroan Terbatas
Alamat Perusahaan : Jl. Raya Kepahiyang - Curup Km 72, Desa
Ujan Mas Atas, Kabupaten Kepahiyang,
Propinsi Bengkulu
Nomor Telepon : 0736-343878, 0736-21935
Website : www.pln-pikitring.co.id
Status Permodalan : BUMN
Bidang Usaha dan Kegiatan : Ketenagalistrikan (Pembangkit, Jaringan
dan Gardu Induk)
8
SK.AMDAL Yang Disetujui : SK. Gubernur Bengkulu No. 327 Tanggal
25 Agustus 2004
Penanggung Jawab : Ir. Djoko Sularno
2.4 Lokasi Usaha atau Kegiatan
Secara administratif pemerintahan, Pembangkit Listrik Tenaga
Air (PLTA) Musi terletak di Kabupaten Bengkulu Utara dan Kabupaten
Kepahiyang, Propinsi Bengkulu. Beberapa bangunan proyek seperti
bendungan penyadap air (intake dam), kantor, perumahan karyawan
/kontraktor, bengkel, gudang, poliklinik, sarana olah raga, sebagian
terowongan air dan jalan proyek PLTA Musi terletak di Desa Ujan Mas
Atas, Kecamatan Ujan Mas, Kabupaten Kepahiyang. Sedangkan
bangunan proyek seperti bendungan pengatur air (re-regulating dam),
gedung pembangkit, terowongan pembuang, pintu terowongan
pembuang, generator, turbin, transformator utama, gardu induk, pipa
pesat, sebagian terowong tekan dan jalan PLTA musi terletak di Dusun
Susup, Desa Lubuk Unen, Kecamatan Taba Penanjung, Kabupaten
Bengkulu Utara. Air buangan dari Turbin PLTA Musi ditampung di
Re-Regulating Dam (RRD), untuk selanjutnya dibuang ke sungai
Simpang Aur-Lemau, melalui pengaturan debit air buangan yang
disesuaikan dengan kondisi debit air sungai Simpang Aur-Lemau.
Sungai Simpang Aur-Lemau memiliki panjang total lebih
kurang 56,0 Km dengan luas daerah tangkapan air (catchment area)
lebih kurang 509 Km2. Secara administrasi pemerintahan, air sungai ini
mengalir melewati 4 kecamatan di Kabupaten Bengkulu Utara yaitu
kecamatan Taba penanjung, kecamatan Pematang Tiga kecamatan
Pagar Jati dan kecamatan Pondok Kelapa.
2.5 Deskripsi Bangunan Untuk Pembangkitan Listrik
9
Deskripsi bagian-bagian utama PLTA Musi sebagai hasil perencanaan
adalah sebagai berikut:
1. Deskripsi Sumber Energi Pembangkitan
a. Muka air
Muka Air Waduk Pengambilan : FSL EL.579,1 m
MOL EL.578,0 m
Muka Air tailrace : TWL EL. 173,9 m
Chamber untuk debit : 62,0 m3/detik
Tinggi terjun kotor : 409,3 m
Tinggi terjun bersih : 396,8 m
b. Debit
Debit rata-rata untuk pembangkit : 35,7m3/detik
Debit pasti 95% : 15,5 m3/detik
Debit pembangkitan : 62,03 m3/detik,untuk
operasi 3 unit
Debit tetap yang dilepas
ke hilir dam Musi : 1,1 m3/detik
c. Pembangkitan Listrik dan Energi yang Dihasilkan
Kapasitas terpasang : 210 MW (3 x 70), sebagai
pembangkit beban puncak
Energi tahunan,Primer :460 GWh,sekunder:680 Gwh
10
Total : 1.120 GWh
2.6 Deskripsi Bangunan Utama Proyek
a. Waduk pengambilan / penyadap air
Daerah tangkapan : 587 km2
Rata-rata aliran permukaan tahunan : 37,9 m3/detik
Luas waduk pengambilan : 1.14 km2
Kapasitas simpan gross : 2.23 juta m3
Kapasitas simpan efektif : 1.00juta m3
b. Bendung Pengambil Air
Tipe : Bendung beton berpintu
Ketinggian Pier crest : EL. 580.5 m
Ketinggian bendung : EL. 573.5 m
Bangunan pelimpas : lebar 10.0 m, 3 buah
Pintu pelimpas : lebar 10 m x tinggi 7 m, 3
buah
Upper scouring gate : lebar 6.0 m x tinggi 7 m, 2
buah
Lower scouring gate : lebar 6 m x tinggi 1.5 m, 2
buah
c. Bangunan Pengambilan Air
Lebar : 10.2m, 2 buah
Sill elevation : 574.2 m
Pintu Pengambilan air : lebar 8.2 m x tinggi 5.3 m
11
2 buah
Penyaring : lebar 10.2 m x tinggi 1.5 m
2 buah
d. Kolam Penangkap Pasir
Lebar : 28.0 m, 2 buah
Panjang : 45.0 m
Lebar penimpas samping : 40.0 m
Ketinggian puncak dari pelimpas samping : EL. 579.1 m
e. Pintu masuk terowongan
lebar : 8,2 m,2 buah
sill elevation : EL. 574,2 m
pintu masuk : lebar 8,2 m x tinggi 5,0 m,2 buah
penyaring : lebar 8,2 m x tinggi 6,3 m,2 buah
f. Terowongan tekan
Garis tengah : 5,0 m
Panjang : 2.578 m
g. Tanki surja
Tipe : Restricted orifice
Up-surging water level : EL. 594,0
Garis tengah tank : 10,0 m
Garis tengah port : 2,5 m
h. Pipa pesat
12
Garis tengah : 4,0 m sampai 1,6 m
Panjang : 645 m
i. Gedung pembangkit
Tipe : Bawah Tanah
Ukuran Gedung : lebar 18,5 m x tinggi 38,3 m x
panjang 130,5 m
j. Tailrace Chamber
Lebar : 18,4 m sampai 5,1 m
Tinggi : 13,65 m sampai 7,65 m
BAB III
DIFFERENTIAL RELAY
3.1 Pengertian umum Sistem Proteksi.
13
Gambar 4.1 : jaringan sistem tenaga listik
Dalam usaha untuk meningkatkan keandalan penyediaan energi
listrik, kebutuhan sistem proteksi yang memadai tidak dapat
dihindarkan. Sistem proteksi terdiri dari peralatan CT, PT, PMT, Catu
daya dc/ac, relai proteksi, teleproteksi yang diintegrasikan dalam suatu
rangkaian wiring. Disamping itu diperlukan juga peralatan pendukung
untuk kemudahan operasi dan evaluasi seperti sistem recorder, sistem
scada dan indikasi relai (announciator). Secara sederhana salah satu
contoh sistem proteksi untuk jaringan seperti ditunjukan pada Gambar
4.2
Fungsi peralatan proteksi adalah untuk mengidentifikasi
gangguan dan memisahkan bagian jaringan yang terganggu dari bagian
lain yang masih sehat serta sekaligus mengamankan bagian yang masih
sehat dari kerusakan atau kerugian yang lebih besar. Sistem Proteksi
harus memenuhi syarat sebagai berikut :
14
Gambar 4.2 : Sitem proteksi
- Sensitif yaitu mampu merasakan gangguan sekecil apapun. Suatu
relai proteksi bertugas mengamankan suatu alat atau suatu bagian
tertentu dari suatu sistem tenaga listrik, alat, atau bagian sistem yang
termasuk dalam jangkauan pengamanannya. Relai proteksi
mendeteksi adanya gangguan yang terjadi di daerah pengamanannya
dan harus cukup sensitif untuk mendeteksi gangguan tersebut dengan
rangsangan minimum dan bila perlu hanya mentripkan pemutus
tenaga (PMT) untuk memisahkan bagian sistem yang terganggu,
sedangkan bagian sistem yang sehat dalam hal ini tidak boleh
terbuka.
- Andal yaitu akan bekerja bila diperlukan (dependability) dan tidak
akan bekerja bila tidak diperlukan (security). Dalam keadaan normal
atau sistem yang tidak pernah terganggu relai proteksi tidak bekerja
selama berbulan-bulan mungkin bertahun-tahun, tetapi relai proteksi
bila diperlukan harus dan pasti dapat bekerja, sebab apabila relai
gagal bekerja dapat mengakibatkan kerusakan yang lebih parah pada
peralatan yang diamankan atau mengakibatkan bekerjanya relai lain
15
sehingga daerah itu mengalami pemadaman yang lebih luas. Untuk
tetap menjaga keandalannya, maka relai proteksi harus dilakukan
pengujian secara periodik.
- Selektif yaitu mampu memisahkan jaringan yang terganggu saja.
Selektivitas dari relai proteksi adalah suatu kualitas kecermatan
pemilihan dalam mengadakan pengamanan. Bagian yang terbuka dari
suatu sistem oleh karena terjadinya gangguan harus sekecil mungkin,
sehingga daerah yang terputus menjadi lebih kecil. Relai proteksi
hanya akan bekerja selama kondisi tidak normal atau gangguan yang
terjadi di daerah pengamanannya dan tidak akan bekerja pada kondisi
normal atau pada keadaan gangguan yang terjadi di luar daerah
pengamanannya.
- Cepat yaitu mampu bekerja secepat-cepatnya. Makin cepat relai
proteksi bekerja, tidak hanya dapat memperkecil kemungkinan akibat
gangguan, tetapi dapat memperkecil kemungkinan meluasnya akibat
yang ditimbulkan oleh gangguan.
Jaringan tenaga listrik yang terganggu harus dapat segera
diketahui dan dipisahkan dari bagian jaringan lainnya secepat mungkin
dengan maksud agar kerugian yang lebih besar dapat dihindarkan.
Gangguan pada sistem tenaga listrik dapat terjadi di sisi pembangkit,
jaringan dan distribusi.
- Gangguan Sistem:
Gangguan sistem adalah gangguan yang terjadi di sistem tenaga
listrik (sisi primer) seperti pada generator, transformator, SUTT, SKTT
dan lain sebagainya. Gangguan sistem dapat dikelompokkan sebagai
gangguan permanen dan gangguan temporer. Gangguan temporer
adalah gangguan yang hilang dengan sendirinya bila PMT terbuka,
misalnya sambaran petir yang menyebabkan flash over pada isolator
SUTT. Pada keadaan ini PMT dapat segera dimasukan kembali, secara
manual atau otomatis dengan Auto Recloser. Gangguan permanen
adalah gangguan yang tidak hilang dengan sendirinya, sedangkan untuk
16
pemulihan diperlukan perbaikan, misalnya kawat SUTT putus.
Gangguan sistem dapat bersifat controllable (dalam pengendalian
O&M) dan uncontrollable (diluar pengendalian O&M).
- Gangguan Non Sistem
PMT terbuka tidak selalu disebabkan oleh terjadinya gangguan
pada sistem, dapat saja PMT terbuka oleh karena relai yang bekerja
sendiri atau kabel kontrol yang terluka atau oleh sebab interferensi dan
lain sebagainya. Gangguan seperti ini disebut gangguan bukan pada
sistem, selanjutnya disebut gangguan non–sistem (sisi sekunder). Jenis
gangguan non-sistem antara lain :
- kerusakan komponen relai,
- kabel kontrol terhubung singkat,
- interferensi / induksi pada kabel kontrol.
Dalam sebuah penghantar, relai yang biasa digunakan adalah:
- Pengaman utama: Relai jarak, Line curent differential relay, relai
diferensial kawat pilot, relai pembanding fase, relai pengaman
pembanding arah
- Pengaman cadangan : Relai arus lebih, relai gangguan tanah, relai
arus lebih berarah, relai gangguan tanah berarah, relai gangguan
tanah selektif, relai kegagalan pemutu tenaga
Pelengkap : relai penutup balik otomatis, pemeriksa kesinkronan dan fault
Recorder
3.2 Pinsip Dasar Kerja Relai Diferensial.
Prinsip kerja relai diferensial adalah membandingkan besaran
arus serta fasa yang masuk dan keluar dari alat yang diamankan jadi
dalam hal ini digunakan besaran ukurnya
17
Gambar 8.1
Jika pada peralatan yang diamankan tidak terjadi gangguan
tersebut berada diluar daerah yang diamankan maka arus dan fasa
mengalir pada trafo arus CT1 dan CT2 sama, atau mempunyai
perbandingan arus serta pergeseran sudut fasa tertentu, sehingga relai
tidak bekerja.
Tetapi jika terjadi gangguan pada peralatan yang diamankan,
maka akan terjadi perbedaan arus atau perbandingan arus beruba serta
sudut fasa, hal ini akan menyebabkan relai bekerja.
Dengan demikian relai ini tidak perlu diberi perlambatan waktu,
karena relai bekerja di daerah pengamanannya saja. Adapun cara
membandingkan dan ialah dengan membandingkan besar dan
sudut fasa ialah dengan arus sekunder daru dan dengan
demikian pengaman diferensial adalah merupakan pengaman yang
sangat selektif dan cepat bekerjanya, karena sifat tersebut diats maka
relai diferensial mempunyai sifat selektif mutlak. Reali ini digunakan
sebagai pengaman utama, tetapi tidak dapat digunkan sebagai
18
pengaman cadangan diluar daerah pengamanannya yang membatasi
daerah pengamanan adalah trafo arus dan . Relai ini ditujukan
sebagi pengaman terhadap ganguan hubung singkat antar fasa ataupun
satu fasa ketanah untuk sistem dimana arus hubung singkat satu fasa ke
tanah cukup besar.
Penggunana relai ini ialah untuk mengamankan peralatan listrik
seperti :
1 Generator
2 Transformator daya
3 Motor yang besar
4 Penghantar ataupun penyulang yang pendek.
3.3 Bekerjanya Relai Diferensial
3.3.1 Keadaan normal atau gangguan diluar daerah yang diamankan.
Gambar 8.2
Arus yang mengalir pada relai R ialah :
I1 = arus sekunder
I2 = arus sekunder
19
Dengan menganggap suatu hal trafo arus dan sama atau
sesuai dengan keadaan normal (tidak ada gangguan) ataupun ada
gangguan diluar daerah pengamananya, arus sekunder dan akan
mempunyai nilai yang sama tetapi dengan arah vector yang berlawanan,
sehingga dari hubungan diatas didapat :
Id ideal = 0 (nol)
Dalam hal ini relai tidak bekerja karena tidak ada arus yang
melalui relai.
3.3.2 Keadaan gangguan didaerah pengamannya.
3.3.2.1 Sumber dari satu arah
Jika terjadi gangguan hubung singkat di dalam daerah
pengamanannya maka arus yang mengalir pada akan menjadi besar
sedangkan arus yang mengalir pada akan mendekati nol. Dengan
demikian arus pada sekender menjadi besar dab arus mendekati
nol. Hal ini terjadi karena arus ganguan yang besar hanya mengalir
pada salah satu sisinya saja, lihat gambar 8.3
Adanya arus yang cukup besar akan mengalir melalui
relai, sehingga relai akan bekerja dan akan memberikan signal trip ke
pemutus tenaga yang berada dikedua sisi dari peralatan listrik yang
diamankan. Dengan demikian peralatan listrik yang terganggu
dipisahkan dari jaringan yang bertentangan.
20
Gambar 8.3
3.3.2.2 Sumber dari dua arah
Dalam keadaan tidak ada ganguan maka arus akan mengalir
dari A ke B atau dari B ke A tergangtung dari kondisi pembangkitan
dan beban di A maupun di B. jiak terjadi gangguan pada peralatan yang
diamankan maka akan mengalir arus gangguan dan dengan arah
menuju ke titik gangguan, lihat gambar 8.4
Gambar 8.4
Bila sebelum gangguan arus mengalir dari A ke B, maka saat
terjadi gangguan arus gangguan yang mengalir pada trafo arus
21
adalah berbalik arah 180 derajat, dengan demikian arus yang mengalir
pada relai diferensial (Id) merupakan jumlah vector dan adalah :
Karena adanya arus Id yang besar mengalir melalui relai
diferensial, maka relai tersebut akan bekerja. Proteksi diferensial
tersebut relainya sendiri dapat hanya merupakan relai jenis arus lebih
yang akan bekerja jika arus mengalir pada rangkaian diferensial
melebihi penyetel arus lebih tersebut. Relai diferensial merupakan relai
satu fasa, sehingga untuk sistem tiga fasa harus digunakan tiga relai
arus lebih, untuk generatos penyambung relai deferensial.
Suatu hal yang perlu diperhatikan agar rangkaian relai
diferensial ini dapat bekerja baik dan benar, impedansi lilitan sekender
trafo arus dan .
3.4 Ketidak Seimbangan Arus dan Penyetelan Arus Kerja.
Pada sutu trafo arus jika dilalui arus yang besar sekali maka
akan timbul kejenuhan pada initinya sehingga akhirnya akan
menyebabkan tidak liniernya lagi arus sekender terhadap kenaikan
barus primernya. Walaupun trafo arus untuk diferensial relai telah
identik, bila beban sekender masing – masing trafo arus tidak sama,
maka akan terjadi kejenuhan yang tidak sama. Yang dimaksud beban
dalam hal ini kawat penghubung dari sekender trafo arus ke relai
diferensial dan relai arus lebih, lihat gambar 8.5 a. kejenuhan trafo arus
yang tidak dapat tepat sama pada rangkain diferensial, menyebabkan
bila terjadi gangguan di luar daerah pengamanannya walaupun arus
primeinya sama (sebanding), tetapi arus sekender dan akan tidak
sama, lihat gambar 8.5b.
22
Gambar 8.5 a dan b
Dengan demikian arus pada rangkaian diferensial :
Dimana : = arus ketidak seimbangan.
Arus ketidak seimbangan maksimum terjadi pada saat mulai
terjadinya hubung singkat, hal ini disebabkan arus magnetisasi yang
23
besar ditambah adanya komponen arus searah, sehingga hal tersebut
lebih mempercepat adanya kejenuhan pad trafo arus.pemilihan trafo
arus diusahakan sedemikian rupa sehingga untuk arus gangguan yang
mungkin terjadi trafo arus tersebut masih bekerja di daerah yang linier.
Bila hal ini dapat dipenuhi maka akan didapat keadaan ideal
yaitu . Tetapi pada kenyataannya hal ini sukar di dapat sehingga
pada umumnya tidak sama dengan .
Oleh karena itu penyetelan arus kerja dari pada relai diferensial
didasrkan pada dua hal :
a. Berdasarkan pada pengaruh adanya arus ketidak seimbangan
pada waktu terjadi gangguan diluar daerah yang diamankan :
Iop = Kaf . Iub maks
Dimana : Iop = arus kerja ideal
Kaf = factor keamanan (safety factor)
Iub maks = arus ketidak seimbangan maksimum yang
mungkin terjadi ada gangguan diluar daerah pengamanannya.
Dalam hal ini bila terjadi gangguan diluar daerah pengamanannya,
proteksi diferensial tetap tidak boleh bekerja, sedangkan bila terjadi
ganguan di daerah pengamanannya, dimana arus yang mangalir melalui
relai melebihi arus kerjanya relai harus bekerja.
b. Penyetelan berdasarkan pada arus beban maksimum :
Dimana : = arus beban maksimum dari peralatan yang
diamankan.
= perbandingan trafo arus.
24
Dalam beberapa hal dimana arus hubung singkatnya tidak/belum
terlalu besar, penyetelan di atas bekerjanya relai kurang sensitive. Hal ini
disebabkan karena arus yang mengalir pada rangkaian diferensial masih di
bawah atau baru mendekati arus kerja relai. Jika hal ini terjadi maka
penyetelan relai harus didasarkan pada penyetelan pertama atau diambil
kompromi antar penyetelan pertama dan kedua atau digunakan relai jenis
lain yaitu menggunakan relai persentase diferensial yang akan diuraikan
kemudian.
3.5 Relai Diferensial Persentase
Kepekaan proteksi diferensial adalah menyatakan dengan factor
kepekaan (ks) :
Iha min
Iop
Dimana : Iha min = arus hubung singkat minimum yang terjadi pada
daerah pengamanannya.
Iop = arus kerja relai yang dinyatakan pada sisi primer.
Jika nilai kepekaan relai diferensial terlalu rendah, misalnya lebih kecil
dari dua,maka harus diusahakan untuk menaikan harga kepekaantersebut
menjadi nilai yang lebih tinggi lagi. Untuk menaikan kepekaan dari relai
diferensial tersebut dapat dilakukajn dengan bebrapa cara, diantaranya
akan ditinjau menaikan kepekaan relai diferensial dengan cara menbuat
karakteristik relai doferensial mengikuti ksrskteristik arus ketidak
seimbangan yaitu dengan jalan memasang kumparan penahan. Relai
diferensial semacam ini disebut relai diferensial persentase, yang
mempunyai karakteristik seperti gambar 8.6
25
Ka =
Gambar 8.6
Dari gambar 8.6 dapat dilihat bahwa grafik 1 adalah menunjukan
adanya arus ketidak seimbangan sebagai fungsi dari adanya arus gangguan
diluar daerah yang diamankan. Titik a adalah ketitak seimbangan
maksimum. Untuk relai diferensial yang telah diuraikan diatas, penyetelan
arus kerjanya adalah tetap seperti yang ditunjukan oleh garis lurus grafik
2, sehingga dengan adanya arus ketidak seimbangan seperti yang
ditunjukkan oleh grafik 1 tersebut, maka kepekaan relai diferensial akan
menurun dengan tajam jika arus gangguan hubung singkat diluar daerah
pengamanannya rendah, yaitu ihs<iub maks. Untuk menghindari hal ini
maka dibuat karakteristik relai seperti grafik 3, dimana selalu mendekati
keadaan grafik 1, sehingga terlihat bahwa karakteristik relai akan
sebanding dengan adanya arus ketidak seimbangan yang timbul jika ada
gangguan di luar daerah pengamannya. Dengan demikian kepekaan relai
dapat lebih baik untuk semua keadaan arus hubung singkat.
Dalam keadan normal atau gangguan diluar daerah yang diamankan,
maka kumparan restraining akan dialiri arus yang besar, sedangkan pada
kumparan operating tidak atau hanya dialiri oleh arus ketidak seimbangan
26
yang kecil lihat gambar 8.7, sehingga To<Tr dengan demikian relai tidak
akan bekerja.
Bila terjadi gangguan didaerah pengamanannya dengan sumber dari
satu arah, misalnya dari A maka arus hanya mengalir melalui kumparan
operating, sedangkan pada kumparan restraining dilalui arus, maka To>Tr
setengah dari kumparannya, dan bila Wo>Wr relai akan bekerja.
Gambar 8.7
27
Dalam hal sumber dari duia arah dan gangguan di daerah
pengamanannya, maka pada gambar 8.7 dapat dilihat bahwa arus yang
mengalir pada kumparan restraining akan bebalik arah, sehingga
kumparan operating akan saling menghilangkan, dalam hal ini relai akan
menjadi lebih peka.
Bila terjadi gangguan di dalam daerah pengamanannya dari gambar
8.6b terlihat bahwa relai akan bekerja jika :
T0 ≥ Tr + Tm
Dimana :
T0 = K1 . W02 . i02
Tr = K1 . Wr2 . ir2
dan adalah suatu konstanta
i0 = arus yang melalui kumparan kerja
ir = arus yang melalui kumparan restraining.
28
BAB IV
LINE CURRENT DIFFERENTIAL RELAY PADA PLTA MUSI
4.1 Line curent differential relay
Prinsip kerja Line curent differential relay mengadaptasi prinsip
kerja diferensial arus, yang membedakannya adalah daerah yang
diamankan cukup panjang (range maksimal adalah 12 km) sehingga
diperlukan :
- Sarana komunikasi antara ujung-ujung saluran.
- Relai sejenis pada setiap ujung saluran.
Gambar 4.10 Diagram Alir koordinasi kerja Line Current Differential Relay
Karena ujung-ujung saluran transmisi dipisahkan oleh jarak
yang jauh maka masing-masing sisi dihubungkan dengan :
- kabel pilot
- saluran telekomunikasi : microwave, fiber optic.
29
Gambar 4.3 : Gambar Line Current Differential Relay pada jaringan
Jenis Line Curent Differential Relay pada PLTA Musi.
Jenis Line current differential yang dipakai pada PLTA MUSI
adalah tipe SEL-387L. Kelebihan SEL-387L adalah:
- Penggunaan yang mudah: Proteksi dua terminal jaringan
transmisi dan subtransmisi dengan raio CT yang sama di setiap
ujung jaringan. Menggunakan komunikasi digital 64 kb proteksi
lengkap dari gangguan fasa dan gruond tanpa harus diseting.
- Pemasangan mudah: Koneksi single-mode fiber optik, 1300 dan
1550 nm, untuk jarak di atas 20 km tanpa Pengulang. Tidak
memerlukan penambahan transceiver.
- Biaya pemasangan yang murah: Dengan menggunakan SEL-
387L untuk item proteksi lengkap dua terminal jaringan,
menghemat biaya dengan biaya pemasangan yang murah dan
tanpa biaya penyetingan. Menghindari error Relai kabel prone
pilot dengan fiber optic line current differential relay.
Menggunakan communications monitoring and alarm system
internal untuk meningkatkan kualitas proteki.
Gambar 4.4 : SEL-387L Line Curent Differential Relay
30
Spesifikasi alat:
CT: 150/50 A
Daya: 0,27 VA
tms (Time Multiplier Setting): 0,2 S
F: 50 Hz
Type: SEL-387L
Ihs: 300 A
In: 3A
Power Supply:
Rating: 125/250 Vdc atau Vac
Serial Communikations Ports:
Port 1: E1A-185
Baud Rate: 9600 without DNP 3
300-19200 with DNP3
Port 2-3: EA1-232
Baud Rate: 19200 without DNP3
300-38400 with DNP3
Port 4 (Front port): EA1-232
Baud rate: 9600 without DNP3
300-38400 with DNP3
Differential Communications Port:
Fiber Optics-ST Connector
1550 nm single mode direct fiber
31
1300 nm multimode or single mode
Tx Power : -18 dBm
Rx Mm Sensitivity : -58 dBm
System Gam: 10 dB
850 nm multimode. C3794
50µm 62.5 µm
Tx Power -23 dBm -19 dBm
Rx Min Sensitifity -32 dBm -32 dBm
System Gain 9 dB 13 dB
Dalam pemakaian di dua terminal, SEL-387L mengharuskan kedua
CT yang dipakai memenuhi kriteria:
1. CT tidak dapat digunakan dalam kondisi dimana: sisi
sekunder lebih rendah dari If = 50A untuk relai dengan CT
150/50 A. Beban CT, ZB, tidak boleh melebihi
Dimana:
ZB adalah beban dalam ohm
Vs adalah ukuran tegangandari CT dalam volt
32
7,5 Vs
If ((X/R) + 1)
Zb =
4.3 Pemasangan Line Curent Differential Relay pada PLTA Musi
Gambar 4.5 Single Line Diagram PLTA musi
Dari gambar di sebelumnya dapat kita lihat terdapat empat buah
trafo utama pada PLTA Musi, yaitu tiga pada Unit PH (Power House),
dan satu pada Unit MCH (Main Control House).
33
Gambar 4.6 Trafo PS pada Unit MCH (Main Control House)
Gambar 4.7 Trafo pada Unit PH (Power House)
34
Sesuai fungsinya dari Line Curent Differential Relay yaitu
membandingkan sisi kirim dan sisi terima, pemasangan LCDR
disesuaikan dengan fungsinya, pada CT yang terletak pada unit PH
sehingga bila terjadi gangguan LCDR secara otomatis memerintahkan
PMT terbuka (PMT pada gambar 4.6).
Gambar 4.8 Single Line diagram dari Bus PLTA Musi menuju Jaringan
Transmisi
Kordinasi gangguan pada Wilayah proteksi LCDR antara
GI pekalongan dan PLTA musi dilakukan dengan menggunakan saluran
komunikasi berupa microwave dan fiber optic seperti pada gambar
berikut.
35
Gambar 4.7 Penggunaan Fiber Optik pada sistem Komunikasi PLTA Musi
Perhitungan setting relay:
I set primer: 1,05 x In
Bus In (A) ISet Primer
Bus-A 3 3,15
Bus-B 3 3,15
ISet Sekunder= ISet Primer / CT Ratio
Bus CT Ratio ISet Primer ISet Sekunder
Bus-A 500/5 3,15 A 0,0315 A
Bus-B 500/5 3,15 A 0,0315 A
36
Jika t = 0,3 S
tms = t . (Ihs / Iset )0,02 – 1
0,14
Sehingga apabila Ihs (Arus Gangguan)= 258,414 A
Maka:
tms = t {(Ihs / Iset)0,02 – 1}
0,14
= 0,3 {(258,414 / 3,15)0,02 – 1}
0,14
= 0,1973 S
Sehingga Setting relay:
t = tms x 0,14
{(Ihs / Iset primer)0,02 – 1}
= 0,1973 x 0,14
{(258,414 / 3,15)0,02 – 1}
= 0,027622
1,0921 – 1
= 0,027622
0,0921
= 0,2999 s
Dari perhintungan, maka dapat bahwa nilai dari t (Operated Time Out)
yang ideal sebesar 0,2999 sec. Perubahan setting dapat kita lakukan
dengan mengubah nilai Operated Time Out ( “STIMEO” ) sebesar
37
0,299 second melalui software yaitu ACSELERATOR®SEL-5030 yang
dapat diakses menggunakan PC melalui Serial port. Berikut ini
beberapa contoh DNP( Distributed Network Protocol ) yang digunakan
dalam penyetingan operasi Relay:
Name Description/ penjelasan Range/ batasan Default/
Setingan awal
SPEED
DNPADR
ECLASS
TIMERQ
DECPLM
STIMEO
DRETRY
DTIMEO
MINDLY
MAXDLY
PREDLY
PSTDLY
ANADB
UNSOL
PUNSOL
REPADR
NUMEVE
Transmision Rate
DNP Addres
Class For Event data
Minutes for request interval
Miscellaneous data setting decimal places
Second to select/Operated time-out
Data Link retries
Seconds to data link Time-out
Minimum Seconds from DCD to TX
Maximum Seconds from DCD to TX
Settle time from RTS ON to TX
Settle time from TX to RTS OFF
Analog reporting dead-band counts
Enable unsolicited reporting
Enable unsolicited reporting at power up
DNP addres to which to report
Number of event on which the relay transmits
300-19200bps
0-65534
0-3
0-32767
0-3
0.0-30
0-15
0-5
0.00-1
0.00-1
Off, 0.00-30 sec
0.00-30 sec
0-32767
Y, N
Y, N
0- 65534
1- 200
-
0
2
0
2
1
3
1
0.05
0.1
0
0
100
N
N
0
10
4.4.1 Sistem SCADA
38
SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), dapat
didefinisikan secara sederhana dari kepanjangan SCADA itu sendiri :
S : Supervisory – Mengawasi
C : Control - Pengendalian
ADA : And Data Acquisition - Akuisisi data
Maksud dari SCADA yaitu pengawasan, pengontrolan dan
pengumpulan data. Suatu sistem SCADA terdiri dari sejumlah RTU
(Remote Terminal Unit), sebuah Master Station/ RCC (Region Control
Center), dan jaringan telekomunikasi data antara RTU dan Master
Station. Dalam komunikasi antara Master Station (MS) dengan setiap
Remote Terminal Unit (RTU) dilakukan melalui media yang bisa
berupa fiber optik, PLC (power line carrier), atau melalui radio, dimana
dalam hal ini data dikirimkan dengan protokol tertentu (biasanya
tergantung vendor SCADA yang dipakai). Sistem ini banyak dipakai di
Jaringan Listrik Tegangan Tinggi (Power Distribution) dan beberapa
aplikasi sejenis dimana sistem dengan konfigurasi seperti ini dipakai
untuk memonitor dan mengontrol areal produksi yang tersebar di area
yang cukup luas.
Istilah SCADA, DCS (Distributed Control System), FCS dan
PLC (Programmable Logic Control ) saat ini sudah menjadi agak kabur
karena aplikasi yang saling tumpang tindih. Walaupun demikian kita
masih bisa membedakan dari arsitektur-nya yang serupa tapi tak sama.
Sesuai dengan rancang bangun awalnya, DCS lebih berfungsi baik
untuk aplikasi kontrol proses, sedangkan SCADA lebih berfungsi baik
untuk aplikasi seperti istilah diterangkan diatas.
39
Gambar 4.8 Sistem Scada yang mengatur Telemetring pada PLTA Musi
Gambar 4.9 Pemancar pada sistem Microwave
Dari gambar sebelumnya dapat terlihat bahwa Koordinasi pada
ujung kirim (PLTA Musi) dan ujung terima (GI Peklongan)
menggunakan sistem microwave (Sistem Penyaluran data dengan
gelombang radio) yang kemudian di atur oleh Sistem Scada agar dapat
di input pada Line Curent Differential Relay (LCDR) melalui FO (Fiber
Optic).
40
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Prinsip kerja relai diferensial adalah membandingkan besaran
arus serta fasa yang masuk dan keluar dari alat yang diamankan
jadi dalam hal ini digunakan besaran ukurnya.
2. Prinsip kerja Line curent differential relay mengadaptasi prinsip
kerja diferensial arus, yang membedakannya adalah daerah yang
diamankan cukup panjang.
3. Jenis Line current differential yang dipakai pada PLTA MUSI
adalah tipe SEL-387L.
4. Berdasarkan perhitungan setting relay, didapat nilai tms adalah
0,1973 S dan t adalah 0,2999 S, sehingga berdasarkan
perhitungan dengan Time multipier setting sebesar 0,1973 S
waktu kerja Relay disetting sebesar 0,2999 S.
41
5.2 Saran
1. Karena Line Current Differential Relay tipe SEL-387L merupakan
Relay tipe digital, maka walaupun ketelitia dibandingannya tinggi,
perawatannya pun harus lebih di perhatikan karena memiliki
sistem error yang lebih tinggi dibandingkan Relay Analog.
2. Karena Line Current Differential Relay mencakup daerah
pengamanan yang luas serta vital, sehingga melibatkan banyak
sistem lain dalam operasinya akan lebih baik jika pemahaman
kerja alat serta perawatan secara berkala lebih di tingkatkan
ketelitian serta pemeriksaannya, karena. keandalan suatu sistem
sangat bergantung pada sistem proteksinya.
42
LAMPIRAN
1. Peralatan sistem Telemetring
43
2. Sistem Proteksi PLTA Musi
44
3. Saluran Transmisi dan Sub Transmisi
45
46
47