Tampilkan postingan dengan label Sistem proteksi. Tampilkan semua postingan
Tampilkan postingan dengan label Sistem proteksi. Tampilkan semua postingan

Selasa, 07 Februari 2017

Sistem Proteksi Tenaga Listrik

Duniapembangkitlistrik.blogspot.com - Pada dasarnya semua konstruksi jaringan distribusi tidak ada yang benar-benar aman dari gangguan yang datangnya dari dalam sistem itu sendiri maupun dari dari luar sistem. Gangguan tersebut merupakan potensi yang merugikan ditinjau dari beberapa hal, maka perlunya dipasang sistem proteksi yang berfungsi sebagai berikut:

• Mencegah atau membatasi kerusakan pada jaringan beserta peralatannya.

• Menjaga keselamatan umum.

• Meningkatkan kontinuitas pelayanan

Pada sistem distribusi 20 kV hal yang terpenting pada sistem proteksi selain alat proteksi itu sendiri, sistem pentanahan juga merupakan bagian yang tidak terpisahkan dalam sistem proteksi itu sendiri. Misalnya ada gangguan fasa yang bocor ke tanah, maka bila sistem pentanahan tidak sesuai dengan sistem distribusi yang diproteksi, maka alat proteksi tidak akan bekerja dengan benar, sehingga dapat merusak peralatan jaringan maupun membahayakan keselamatan manusia.

Sistem pentanahan pada kenyataan di PLN terdapat beberapa pola, sehingga sistem proteksinya juga berbeda-beda. Pada perencanaan konstruksi jaringan distribusi untuk menentukan komponen jaringan, misalnya penghantar, harus dipertimbangkan besarnya arus gangguan hubung singkat ketanah dan selanjutnya sistem proteksi yang sesuai, sehingga tujuan membangun konstruksi jaringan distribusi yang aman dan menguntungkan dapat tercapai.

Prinsip Kerja Sistem Proteksi

Melakukan koordinasi dengan tegangan sistem tegangan tinggi seperti: 
• Gardu Induk (GI)
• Transmisi Pembangkitan.
• Mengamankan peralatan dari kerusakan dan gangguan.
• Menghindari kemungkinan terjadinya kecelakaan.
• Melokalisir gangguan.
• Secepatnya membebaskan pemadaman karena gangguan (manuver).
• Mengurangi frekwensi pemutusan.

Syarat-Syarat Sistem Proteksi

- Peka (sensitif).
- Cermat (selektivitas).
- Andal (reliability).
- Cepat.

PENYEBAB GANGGUAN DAN PERELATAN PROTEKSINYA

Gangguan Pada Pembangkit / Generator.

Gangguan jaringan hubung singkat  Satu fasa ke tanah. Dua fasa ke tanah Tiga fasa ke tanah

Dapat mengakibatkan teganggan dan arus yang mengalir pada setiap fasanya menjadi tidak seimbang, sehingga gangguan ini dapat merusak sistem dan juga dapat menyebabkan kerusakan pada Generator dan motor pengerak, sehingga dapat menyebabkan pemadaman aliran listrik. Oleh kerena itu dibutuhkan alat proteksi yang andal untuk mengamankan atau melindungi peralatan-peralatan yang ada di pembangkit energi listrik. mempercepat atau melokalisir apabila terjadi gangguan.

· Proteksi yang digunakan adalah:

Pemutus Tenaga / Circuit Breaker ( PMT/CB)Pemutus Daya (PMT) atau Circuit breaker (CB) adalah peralatan pada sistem tenaga listrik yang berfungsi untuk memutuskan hubungan antara sisi sumber tenaga listrik dan sisi beban yang dapat bekerja secara otomatis ketika terjadi gangguan atau secara manual ketika dilakukan perawatan atau perbaikan.

• Relay Proteksi.
Penggunaan pengaman pemutus daya untuk kerja otomatis perlu dilengkapi dengan peralatan tambahan yang dapat mendeteksi perubahan keadaan yang terjadi pada rangkaian. Peralatan tersebut berupa gulungan yang diberi daya dari sumber DC melalui saklar yang dioperasikan dengan peralatan khusus yang disebut relai (relay).Relai merupakan suatu peralatan yang dilengkapi dengan kontak-kontak yang mampu merubah rangkaian lain. Oleh karena itu pemutus tenaga yang dilengkapi dengan relai digunakan sebagai peralatan perlindungan suatu sistem tenaga dari kemungkinan kerusakan yang diakibatkan oleh gangguan.

Gangguan Pada Saluran Transmisi.

Gangguan ini relatif jarang karena lokasinya memakai tower yang tinggi, namun tetap bisa terjadi, terutama gangguan yang disebabkan oleh petir, kawat yang putus atau disabotasi. Contoh sabotase adalah menggergaji tower sehingga tower menjadi roboh. Proteksi yang digunakan adalah:

         Komponen pengaman pada saluran udara transmisi tegangan tinggi, antara lain :

- Kawat Tanah Atau Grounding.Zeus L.E.C  Lightning Event Counter.

- Dipasang di sepanjang jalur SUTT yang berfungsi untuk mengetanahkan arus listrik saat terjadinya gangguan (sambaran) petir secara langsung. Pentanahan tiang untuk menyalurkan arus listrik dari kawat tanah (ground wire) akibat terjadinya sambaran petir. Terdiri dari kawat tembaga atau kawat baja yang di klem pada pipa pentanahan dan ditanam di dekat pondasi tower (tiang) SUTT.

Gangguan Pada Gardu Induk (GI).

Banyak sekali penyebab gangguan di gardu induk, seperti trafo jebol karena overload atau karena tua, oli trafo yang bocor, tersambar petir, isolator tembus, percikan api atau korona, kelembaban tinggi, peralatan pendukung terbakar dan lain-lain.Proteksi yang digunakan adalah:

• Neutral Grounding Resistance (NGR) adalah komponen yang dipasang antara titik netral trafo dengan pentanahan, dan Neutral Grounding Resistance (NGR) berfungsi untuk memperkecil arus gangguan yang terjadi.

• Circuit Breaker (CB) adalah peralatan pemutus, yang berfungsi untuk memutus rangkaian listrik dalam keadaan berbeban.Circuit breaker (CB) dapat dioperasikan pada saat jaringan dalam kondisi normal maupun pada saat terjadi gangguan. Kerena pada saat bekerja, CB mengeluarkan (menyebabkan timbulnya) busur api, maka pada CB dilengkapi dengan pemadam busur api.

• Lightning Arrester (LA) Berfungsi untuk melindungi (pengaman) peralatan listrik di gardu dari tegangan lebih akibat terjadinya sambaran petir (lightning surge) pada kawat transmisi, maupun disebabkan oleh surya hubung (switching surge). Dalam keadaan normal (tidak terjadi gangguan) LA bersifat isolatif atau tidak bisa menyalurkan arus listrik. Dan sebaliknya apabila terjadi gangguan LA akan bersifat konduktif atau menyalurkan arus listrik ke bumi.

Ø  Relay

Penggunaan pengaman pemutus daya untuk kerja otomatis perlu dilengkapi dengan peralatan tambahan yang dapat mendeteksi perubahan keadaan yang terjadi pada rangkaian. Peralatan tersebut berupa gulungan yang diberi daya dari sumber DC melalui saklar yang dioperasikan dengan peralatan khusus yang disebut relai (relay).Relai merupakan suatu peralatan yang dilengkapi dengan kontak-kontak yang mampu merubah rangkaian lain. Oleh karena itu pemutus tenaga yang dilengkapi dengan relai digunakan sebagai peralatan perlindungan suatu sistem tenaga dari kemungkinan kerusakan yang diakibatkan oleh gangguan.

Gangguan Pada JTM. 

Banyak sekali gangguan yang dialami oleh Jaringan tegangan menengah (JTM) misalnya tertimpa pohon, terkena sayap burung atau kelelawar, kerangka layang-layang yang menempel atau lengket di jaringan, tiang TV yang roboh dan kena jaringan, fuse (pengaman/sekering) tegangan menengah putus, dan lain sebagainya. Proteksi yang digunakan adalah:

• Lightning Arrester adalah peralatan pada sistem tenaga listrik yang berfungsi sebagai pengaman terhadap tegangan surja yang terjadi ketika terjadi sambaran petir. Sambaran petir pada jaringan hantaran udara sistem tenaga listrik merupakan suntikan muatan listrik yang menimbulkan kenaikan tegangan sesaat yang cukup besar pada jaringan. Agar tegangan lebih tersebut tidak merusak isolasi peralatan pada jaringan, maka dipasang pelindung yang akan mengalirkan surja petir tersebut ke tanah.

• Isolator  mempunyai peranan penting untuk mencegah terjadinya aliran arus dari konduktor phasa ke bumi melalui menara pendukung (tiang). Dengan demikian,  isolator merupakan proteksi dalam sistem transmisi energi listrik.

Gangguan Pada Distribusi atau JTR.

Gangguan tegangan rendah atau distribusi yang sering ada seperti tidak setabilnya tegangan listrik, kendornya sambungan, kabel terseret oleh mobil besar seperti truk atau bis, tiang ditabrak mobil, kabel meleleh karena terlalu panas, tertimpa pohon dan lain sebagainya.Proteksi yang digunakan adalah:

• Fuse Cut Out (FCO)Cut out biasanya digunakan pada jaringan distribusi 20 kV untuk proteksi trafo distribusi dari arus lebih akibat hubung singkat, dan juga diletakkan pada percabangan untuk proteksi jaringan. Prinsip kerjanya adalah ketika terjadi gangguan arus maka fuse pada cut out akan putus, seperti yang ada pada SPLN 64 tabung ini akan lepas dari pegangan atas, dan menggantung di udara, sehingga tidak ada arus yang mengalir ke Trafo.

• Sekring Gardu / Pelebur TR biasanya digunakan pada jaringan distribusi 20 kV untuk proteksi jaringan tegangan rendah (JTR) dari arus lebih akibat hubung singkat. Prinsip kerjanya adalah ketika terjadi gangguan arus maka fuse pada sekring akan putus, sehingga tidak ada arus yang mengalir ke jaringan tegangan rendah (JTR).

Gangguan Saluran Rumah (APP).

Gangguan yang sering terjadi berupa teganggan yang tidak setabil naik dan turunnya daya listrik, KWH meter rusak dan MCB lemah atau rusak. Poteksi yang digunakan adalah:

Miniature Circuit Breaker (MCB)Miniature circuite breaker atau MCB merupakan komponen listrik yang bekerja dengan sistem thermal atau panas. Didalamnya terdapat bimetal, dimana bila arus listrik yang mengalir melebihi ukuran tertentu (karena kelebihan beban atau terjadi hubung singkat) dari MCB ini, maka bimetal ini secara mekanis akan memutus aliran listrik dan menggerakkan tuas ke posisi “OFF”.

Secara umum fungsi MCB antara lain :
• Membatasi Penggunaan daya Listrik.

• Mematikan listrik secara otomatis apabila terjadi hubungan singkat.

• Membagi daya pada instalasi rumah menjadi beberapa bagian, sehingga lebih mudah untuk mendeteksi kerusakan instalasi listrik.

Jumat, 07 Oktober 2016

Sistem Proteksi Generator



BLOG'S DUNIA PEMBANGKIT LISTRIK - Sebagai sumber energi listrik dalam suatu sistem tenaga,generator memiliki peran yang penting, sehingga tripnyaPMT/CB generator sangat tidak dikehendaki karena sangat mengganggu sistem, terutama generator yang berdaya besar. Dan juga karena letaknya di hulu, PMT/CB generator tidak boleh mudah trip tetapi juga harus aman bagi generator, walaupun didalam sistem banyak terjadi gangguan

Untuk menjaga keandalan dari kerja generator, maka dilengkapilah generator dengan peralatan-peralatan proteksi. Peralatan proteksi generator harus betul-betul mencegah kerusakan generator, karena kerusakan generator selain akan menelan biaya perbaikan yang mahal juga sangat mengganggu operasi sistem. Proteksi generator juga harus mempertimbangkan pula proteksi bagi mesin penggeraknya, karena generator digerakkan oleh mesin penggerak mula.

GANGGUAN GENERATOR
Gangguan Generator relatif jarang terjadi karena:
a. Instalasi Listrik tidak terbuka terhadap lingkungan, terlindung terhadap petir dan tanaman.
b. Ada Transformator Blok dengan hubungan Wye-Delta, sehingga mencegah arus (gangguan) urutan nol dari Saluran Transmisi masuk ke Generator.
c. Instalasi Listrik dari Generator ke Rel umumnya memakai Cable Duct yang kemungkinannya mengalami gangguan kecil.
d. Tripnya PMT Generator sebagian besar (lebih dari 50%) disebabkan oleh gangguan mesin penggerak generator.

Namun ada juga gangguan-gangguan yang sering terjadi pada generator, meliputi gangguan pada :
• Stator
• Rotor (Sistem Penguat)
• Mesin Penggerak
• Back up instalasi di luar Generator


Pengaman terhadap gangguan luar generator

Generator umumnya dihubungkan ke rel (busbar). Beban dipasok oleh saluran yang dihubungkan ke rel. Gangguan kebanyakan ada di saluran yang mengambil daya dari rel.
Instalasi penghubung generator dengan rel umumnya jarang mengalami gangguan. Karena rel dan saluran yang keluar dari rel sudah mempunyai proteksi sendiri,
maka proteksi generator terhadap gangguan luar cukup dengan relay arus lebih dengan time delay yang relatif lama dan dengan voltage restrain.
Voltage Restrain
• Arus Hubung Singkat Generator turun sebagai fungsi waktu.
• Hal ini disebabkan oleh membesarnya arus stator yang melemahkan medan magnit kutub (rotor) sehingga ggl dan tegangan jepit Generator turun.
• Untuk menjamin kerjanya Relay sehubungan dengan menurunnya arus hubung singkat Generator, diperlukan Voltage Restrain Coil.
• Mengingat karakteristik hubung singkat Generator yang demikian, pada Generator besar dipakai juga Relay Impedansi.

PENGAMAN TERHADAP GANGGUAN DALAM GENERATOR

a. Hubung singkat antar fasa
b. Hubung singkat fasa ke tanah
c. Suhu tinggi
d. Penguatan hilang
e. Arus urutan negatif
f. Hubung singkat dalam sirkit rotor
g. Out of Step
h. Over flux

Hubung singkat antar fasa
• Untuk proteksi dipergunakan relay differensial.
• Kalau relay ini bekerja maka selain mentripkan PMT generator, PMT medan penguat generator harus trip juga.
• Selain itu melalui relay bantu, mesin penggerak harus dihentikan.

Hubung Singkat Fasa – Tanah
a. Dipakai Relay Hubung Tanah terbatas.
b. Relay ini memerintahkan
- PMT Generator Trip
- PMT Medan Penguat Mesin Penggerak berhenti (melalui Relay Bantu)
c. Pada Generator yang memakai Trafo Blok Y- , sehingga arus urutan nol dari gangguan hubung tanah di luar Generator tidak masuk, bisa dipakai pula :
- Relay Tegangan yang mengukur pergeseran tegangan titik Netral terhadap tanah.
- Relay Arus yang mengukur arus titik Netral ke tanah lewat tahanan atau kumparan.

Penguatan Hilang
• Penguatan hilang atau penguatan melemah (under exitation) bisa menimbulkan pemanasan yang berlebihan pada kepala kumparan stator
• Penguatan hilang menyebabkan gaya mekanik pada kumparan arus searah rotor hilang, terjadi out of step, menjadi Generator Asinkron, timbul arus pusar berlebihan di rotor, selanjutnya rotor mengalami pemanasan berlebihan.
• Relay penguatan hilang akan mentripkan PMT Generator

Penggunaan Relay Mho
• Dalam keadaan eksitasi rendah / hilang, Generator akan mengambil daya Reaktif dari sistem.
• Oleh karenanya dipakai Relay Mho yang bekerja pada kwadran 3 dan 4 dari Kurva Kemampuan Generator.
• Perlu perhatian pada Beban Kapasitif, misalnya Saluran Kosong, Daya Reaktif akan masuk ke Generator dan menyebabkan Relay ini bekerja.

Hubung Singkat dalam Sirkit Rotor 

Hubung singkat dalam sirkit rotor bisa menyebabkan penguatan hilang.
• Karena hubung singkat dalam sirkit rotor ini, bisa timbul distorsi medan magnet dan selanjutnya timbul getaran berlebihan.
• Cara mendeteksi gangguan sirkit rotor : Potentio Meter, AC Injection, DC Injection.

Relay Negatif Sequence
• Gangguan yang menimbulkan ketidak-simetrisan Tegangan maupun arus, menimbulkan Negatif Sequence Current, tetapi tidak dapat dideteksi oleh Relay-relay yang telah disebutkan sebelumnya, maka sebelum Negatif Sequence Current terjadi diharapkan dapat dideteksi oleh Relay ini.
• Gangguan-gangguan tersebut di atas misalnya adalah :
– Hubung Singkat antar lilitan satu fasa.
– Hubung Tanah di dekat titik Netral.
– Ada sambungan salah satu fasa yang kendor.
• Negative Sequence Current bisa menimbulkan pemanasan berlebihan pada rotor.

Gangguan Internal Generator Yang Sulit Dideteksi
1. Hubung singkat antar lilitan satu fasa, tidak terdeteksi oleh relay diferensial.
2. Hubung tanah di dekat titik Netral, tidak terdeteksi oleh relay hubung tanah terbatas.
3. Lilitan putus atau sambungan kendor, tidak terlihat oleh relay diferensial.
4. Diharapkan relay suhu dan relay Negatif Sequence bisa ikut mendeteksi dua gangguan ini.

Untuk Exciter berupa generator arus bolak balik yang memakai diode berputar, deteksi gangguan rotor hanya bisa lewat :
a. Arus medan Pilot Exciter yang melewati sikat, bisa ditap untuk diamati. Arus ini akan membesar kalau ada gangguan kumparan rotor.
b. Gangguan Kumparan rotor menimbulkan vibrasi yang bisa dideteksi oleh detektor vibrasi.

Gangguan dalam mesin penggerak
Gangguan-gangguan yang demikian adalah :
• Tekanan minyak pelumas terlalu rendah
• Suhu air pendingin atau suhu bantalan terlalu tinggi
• Daya balik,

Adakalanya gangguan dalam mesin penggerak generator memerlukan tripnya PMT Generator.

Suhu Tinggi
• Suhu tinggi bisa terjadi pada bantalan generator atau pada kumparan stator.
• Hal ini masing-masing di deteksi oleh relay suhu yang mula-mula membunyikan alarm kemudian mentripkan PMT generator dan memberhentikan mesin penggerak apabila yang bekerja adalah relay suhu bantalan.
Penyebab Suhu Tinggi
A. Lilitan Stator, penyebabnya:
1. Beban Lebih
2. Beban tidak simetris, arus urutan negatif
3. Hubung singkat yang tidak terdeteksi
4. Penguatan Hilang / Lemah
5. Ventilasi kurang baik, hidrogin bocor
6. Kotoran / debu melekat pada lilitan

B. Kumparan Rotor, penyebabnya:
1. Beban stator tidak seimbang, arus urutan negatif
2. Hubung singkat yang tidak terdeteksi
3. Out of step
4. Ventilasi kurang baik, hidrogin bocor
5. Kotoran / debu melekat pada lilitan

C. Bantalan Generator, penyebabnya:
1. Pelumasan kurang lancar, tekanannya kurang tinggi
2. Kerusakan pada bagian yang bergeseran


Tekanan minyak terlalu rendah
• Tekanan minyak pelumas yang terlalu rendah bisa merusak bantalan, oleh karenanya jika hal ini terjadi Mesin Penggerak perlu segera dihentikan melalui proses alarm terlebih dahulu apabila tekanan ini turun secara bertahap
• Berhentinya Mesin Penggerak harus bersamaan dengan tripnya PMT Generator

Suhu Air Pendingin atau Suhu Bantalan terlalu tinggi
• Sama seperti tekanan terlalu rendah


Daya Balik
Daya balik dimana generator menjadi motor dapat menimbulkan kerusakan karena pemanasan berlebihan pada sudu-sudu tekanan rendah Turbin uap. Pada Turbin air dapat meningkatkan kavitasi. Oleh karenanya diperlukan relay daya balik pada generator yang digerakkan oleh turbin uap atau turbin air dengan melalui Alarm terlebih dahulu. Untuk Turbin Gas masalahnya sama dengan untuk Turbin Uap.

Putaran Lebih
• Apabila PMT generator trip, maka akan terjadi putaran lebih yang membahayakan generator dan mesin penggeraknya.
• Untuk ini diperlukan relay putaran lebih yang memberhentikan mesin penggerak.

Tegangan Lebih

• Apabila PMT generator trip, maka bisa terjadi tegangan lebih.
• Untuk ini diperlukan relay tegangan lebih.

Tekanan dan Kebocoran Hidrogen
Untuk generator yang didinginkan dengan gas Hidrogen, harus ada relay yang mendeteksi tekanan rendah dan kebocoran Hidrogen untuk memberhentikan mesin penggerak generator dan memutus arus medan

Relay Over Fluks

Relay ini mengukur besaran volt per Hertz. Tegangan imbas volt dalam suatu kumparan adalah sebanding dengan kerapatan fluks dan frekwensi. Over fluks bisa terjadi pada Tegangan normal tetapi frekwensi rendah. Hal semacam ini
bisa terjadi pada saat menstart generator dimana frekwensi masih rendah, karena putaran Generator masih rendah, tetapi sudah ada arus penguat dari exciter. Kerapatan fluks yang tinggi ini akan menimbulkan arus pusar yang tinggi sehingga timbul pemanasan berlebihan dalam inti generator dan dalam inti trafo penaik tegangan. Begitu pula dengan rugi histerisis yang menjadi makin tinggi
apabila kerapatan fluks magnetik tinggi, hal ini ikut menambah pemanasan inti stator.

 
biz.