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 ini dapat dilihat pada gambar beriikut:

                              a. Tipe wound primaary                            b. Tippe bar primarry 

Rangkaian daan simbol CT diperlihatkkan pada gammbar berikutt:

                                                  a. rangkkaian CT               b. Siimbol CT 

Klasifikasi CT (Berdasarkkan IEC 44-1): 

Class 0.2 S nd 0.2 digunnakan untuk pengukuran dengan pressisi tinggi 

Class 0.5 and 0.5 S digunnakan untuk pengukuran normal 

Class 1.0 and 3 digunakan untuk penggukuran insttrument dan statistik 

Class 5P and 10P digunaakan pada elai proteksii, contoh speesifikasi pennulisan: 5P20 (20  menyatakan faktor limit akurasi terhaadap arus ratting) 

Class TPX, TPY and TPZ digunakkan untuk kondisi transsient dimana TPY and TPZ diilengkapi deengan celah udara dan nti yang besaar. 

b. Trafo Teganngan (VT) 

Trafo tegangan daalam sistem tiga fasa mengukur teggangan antarra dua kondduktor atau tegangann antara satu konduktoor dengan ttanah. Menuurut standarr, trafo tegaangan mensuplai teggangan 100 V, atau juga 100 V/ 3 pada sisi sekkunder dalam kondisi opperasi teeraan (ratingg operation)). Rasio trannsformasi teeraan KN = U1N / U2N diberikan ddalam beentuk fraksii (misalnyaa 200000 V / 100 V), seperti padaa trafo arus. Trafo tegaangan diidesain untuuk pemakaiann pada bebaan resistansi tinggi karenna itu tidak pernah dihuubung siingkat pada sisi sekundeernya. Tidakk seperti padaa trafo arus,, sisi sekundder trafo tegaangan daapat diprotekksi dengan fuse. 

Trafo tegangan teerdiri dari duua type yaittu magnetik dan kapasittor yang maasing- masingnya unya karaktteristik yang berbeda. Magnetik PT dibedakan dari trafo daya dalam pendinnginan dann ukuran koonduktor, ooutputnya diitetapkan ddengan keteatan peralatan yan lebih baik dari pada dengan limit pengoperasian temprature. Sejak solasi peeralatan disamakan untuuk power trafo harga maagnetik PT uuntuk circuit 100 KV meenjadi diilarang. Sekaarang dalam prakteknya untuk menuurunkan VL , tegangan kapasitansi dibagi sebelum diguunakan untu trafo teggangan . Rating teganngan bagan primer PT bisa demikian setelah diturunnkan menjaddi 110 VL . Kapasitorr PT biasannya dipilih untuk stasiun indoo untuk mennghindari baahaya api. Berikut gammbar rangkaian magnetik dan kaapasitor PT:

1.2. Peraalatan Pemuutus Rangkaaian 

a. Relai 

Relai adalah alat yang memprroteksi sistem tenaga lisstrik dengan cara mendeeteksi gaangguan yan terjadi paada saluran, jika terjadi gangguan maka relai akan membeerikan suplay daya kepada ranngkaian protteksi untuk memutuskaan arus yanng menyebaabkan gaangguan terssebut. Klasifikasi elai 

Berdasarkan besaran inpput: 

1. Arus [ I ] : Relai Arrus lebih [ OCR ], Relai Arus kuranng [UCR] 

2. Tegangann [V] : Relaai tegangan lebih [OVR]], Relai tegaangan kuranng [UVR]

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: 

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 – 200A, 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. Aresterv

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.