1 Praktikum 1 PENGUJIAN KARAKTERISTIK PHASE FAILURE RELAY (PFR) I. Tujuan 1. Mahasiswa diharapkan dapat mengerti fungsi dan cara kerja dari PFR. 2. Mahasiswa diharapkan dapat mengerti cara pemasangan PFR dengan baik. 3. Mahasiswa diharapkan dapat mengaplikasikan PFR dalam dunia industri. II. Dasar Teori Penunjang Pada kebanyakan motor bentuk dari operasi yang tidak normal adalah bekerjanya motor dengan beban mekanis yang berlebihan (overload). Overload dapat terjadi dikarenakan pembebanan lebih yang dibebankan langsung pada motornya, atau dapat juga dikarenakan turunnya tegangan dan frekuensi pada sistem power supply-nya, dimana terjadi pada saat motor beroperasi hanya dengan dua phase saja karena phase satunya tidak bekerja. Untuk mencegah hilangnya phase yang akan mengakibatkan timbulnya panas yang tinggi (overheating) pada kumparan dan isolasi serta akan memperpendek umur pakai (lifetime) dari kumparan tersebut, maka dipakailah suatu relay pengaman kegagalan phase yakni PFR (Phase Failure Relay). Pada beberapa aplikasi mungkin kehilangan ataupun kegagalan phase dapat berakibat fatal baik pada sistem umumnya dan pada motor khususnya. Beberapa penyebabnya bisa karena supply tegangan yang dibangkitkan ataupun distribusi tegangan yang dikirim tidak memenuhi rating yang diinginkan sistem atau bahkan telah terjadi yang sifatnya murni karena perangkat atau penghantar yang rusak akibat buruknya perawatan. Kehilangan phase untuk waktu yang cukup lama dapat 2 mengakibatkan kerusakan pada peralatan terutama kumparan motor yang imbasnya akan berkurangnya umur pakainya. Dengan adanya PFR, dampak dari kehilangan ataupun kegagalan phase dapat dihindari sekecil mungkin. Tujuan dari pemasangan PFR pada sistem tenaga adalah : a. Menghindari akibat buruk dari kegagalan/kehilangan (failure)phase pada sistem dengan memutuskan supply ke beban melalui kontak bantunya yang terpasang pada jalur distribusi dari supply ke beban. b. Menghindari akibat buruk dari terbalik/tertukarnya antara phase yang satu dangan yang lainnya. c. Menghindari akibat buruk dari ketidakseimbangan tegangan (voltage unbalance) dimana perbedaan tersebut tidak lebih dari 10 % dibawah tegangan rata-rata 3 tersebut. d. Menghindari akibat buruk dari turun/kurangnya tegangan (under voltage) yang mana tegangan tersebut dapat diset. Contoh jenis-jenis PFR 1. Class 8430 tipe MPD dan MPS PFR adalah suatu relay pengaman yang digunakan untuk mengamankan sistem dari kehilangan phase, pembalikkan atau turun/kurangnya tegangan. Tegangan tak seimbang pada alat terjadi ketika adanya tegangan jatuh 10 % dibawah tegangan rata-rata. Kurangnya tegangan secara eksternal dapat disetel dari 75 % - 100 % dari tegangan nominalnya. LED pada relay akan menyala ketika relay diberi tegangan (terpasang pada tegangan). PFR ini bermerek Square D dari perusahaan Scheider Electric. 3 Gambar 1. PFR Class 8430 tipe MPD dan MPS Gambar 1. Ttampak bawah, samping dan atas PFR Class 8430 tipe MPD dan MPS Spesifikasi : 2. RSTC 4 RSTC dapat memonitor kesalahan urutan phase. RSTC akan mengukur pada supply tegangan 3 phase dan dioperasikan pada segala kondisi. Relay akan bekerja jika terdapat kondisi kesalahan pada sistem. Relay akan menunda (delay) waktu untuk memutuskan rangkaian sistem untuk menghindari interupsi yang sangat rendah atau kegagalan sesaat lainnya. PFR ini diproduksi oleh PSK. Electric. Gambar 2. PFR tipe RSTC 3. M3PRT Sama seperti merek sebelumnya M3PRT juga memiliki fungsi dan kegunaan yang sama yakni menghindarkan dari akibat buruk dari hilangnya phase. PFR ini dibuat oleh Broyce Control Eng. 5 Gambar 3. PFR tipe M3PRT Spesifikasi : 6 Gambar 4. Pemasangan PFR pada Sistem Gambar 5. Pemasangan kontrol PFR Ketika menggunakan PFR, urutan phase yang terpasang pada sumber dan label yang tertera pada PFR haruslah sesuai. Ketika terjadi kehilangan phase maka sudut 120° antar phase akan berubah yang mengakibatkan arus pun berubah. Perubahan inilah yang dijadikan sebagai kontrol untuk menggerakkan kontak dari relay tersebut. Oleh karenanya tidak selalu ketika phase hilang yakni bisa juga ketika terjadi ketidakseimbangan tegangan pun, relay ini tetap dapat bekerja ataupun urutan phase yang salah sekalipun dapat mengontrolnya karena sudut phase nantinya pun akan berubah. Pada kebanyakan PFR sudah dilengkapi dengan pengaman under voltage yang mana pada dasarnya didalamnya terdapat suatu pengukur yang bisa di set batas minimal tegangan yang diperbolehkan. 7 Akan tetapi ketika terdapat kenaikan ataupun penurunan tegangan yang simetris (terjadi bersamaan dan sama besar) pada ketiga phase, relay terkadang tidak bereaksi. Hal yang mungkin adalah karena tidak terjadi ketidakseimbangan antar phase oleh karenanya relay tidak bekerja. Hal tersebut mungkin bisa diatasi dengan hanya memakai PFR dengan rating yang sesuai dengan kebutuhan sistem saja. Pada makalah ini dapat disimpulkan bahwa PFR hanya berfungsi mendeteksi penurunan atau kenaikan tegangan salah satu phase pada sistem tiga phase serta ketidakseimbangan tegangan antar phase dan kelemahan dari alat ini adalah tidak akan bereaksi terhadap kenaikan atau penurunan tegangan yang simetris (terjadi bersamaan dan sama besar) pada ketiga phasa. PFR (Phase Failure Relay ) adalah salah satu pengaman system tenaga listrik yang digunakan untuk medeteksi adanya kerusakan pada satu phase atau dua phase dari phase sumber pada dunia industri. Kerusakan yang dimaksud dalam hal ini adalah satu phase atau dua phase dari phase sumber ada yang terputus saat masih mensuplay beban. Sebagai catatan bahwa umumnya PFR digunakan dalam dunia industri untuk mengamankan beban motor-motor dc maupun motor-motor induksi. Kerusakan dari phase tersebut umumnya diakibatkan oleh: 1. Interuption dari beban 2. Kerusakan pada kontaktor pada motor Seperti dikatakan diatas bahwa pada umumnya PFR lebih banyak digunakan pada instalasi motor-motor 3 phase. Mengapa terputusnya satu atau dua phase dari sumber harus diamankan ?. Kembali pada prinsip dasar instalasi listrik yang sudah kita pelajari bahwa sumber 3 phasa diharapkan mempunyai beban yang seimbang pada setiap phasanya yaitu IS = IR = IT sehingga apabila suatu system tenaga listrik pada satu atau dua phase tergangu maka akan terjadi perubahan arus phase yang tidak terganggu ( lebih besar ). Misalnya phase R terputus saat proses produksi dengan beban motor maka dengan otomatis kumparan motor pada phase R tidak di supply arus listrik sehingga impedansi motor yang tadinya seimbang menjadi sedikit pincang ( lebih kecil). Karena impedansi 8 motor menjadi lebih kecil maka arus yang masuk pada motor akan menjadi lebih besar. Jika gangguan ini tidak segera dicegah maka motor akan terbakar bahkan jika gangguan ini terjadi dalam waktu yang lama akan bisa merusak peralatan listrik yang ada disekitar motor. Sebuah PFR, dengan membatasi nilai overcurrent, akan sangat berguna untuk : 1. Dapat menambah jaminan usia kerja motor 2. Mengurangi kerugian biaya yang ditimbulkan akibat perbaikan atau penggantian motor. 3. Meminimalisir waktu yang terbuang karena adanya masalah pada motor. 4. Mengurangi resiko timbulnya kejutan listrik atau bunga api akibat shorting out pada lilitan motor III. Peralatan dan Bahan 1. PFR ` (1 buah) 2. Kontaktor (2 buah) 3. Motor induksi 3 phasa (1 buah) 4. Push button (2 buah) 5. Set Kabel (1 set) IV. Rangkaian Percobaan R S PB1 T PB2 PB3 Kontaktor Coil R IR IS S T PFR IT W NC NO 220 V MOTOR 3F 9 Gambar 6. Rangkaian percobaan Phase Failure Relay V. Langkah-langkah Percobaan 1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 6 seperti diatas. 2. Cek apakah sambungan rangkaian phase pada motor sudah benar 3. Cek apakah urutan phase R-S-T sudah benar pada motor dan relay 4. Setting sensitifitas PFR pada kondisi minimum 5. Cek apakah relay sudah mendapat sumber 1 phase 220 V. 6. Inputkan sumber tiga phase untuk motor 7. Di misalkan push button 1,2 dan 3 sebagai gangguan phase. 8. Tekan push button 1, dan catat apa yang terjadi 9. Tekan push button 2, dan catat apa yang terjadi 10. Tekan push button 3, dan catat apa yang terjadi 11. Kemudian tekan dua buah push button, dan catat apa yang ter jadi 12. Ubah setting sensitifitas PFR pada kondisi maximum 13. Kemudian lakukan langkah 8 sampai 11. VI. Data Hasil Percobaan Tabel 1. Data Hasil Percobaan No 1 2 3 4 5 6 Phase yang Hilang R S T RS ST TR Keadaan Relay VII. Pertanyaan 1. Tulislah cara kerja dari PFR 2. Buatlah time chart dari cara kerja PFR 3. Buatlah analisa dan kesimpulan dari percobaan yang telah dilakukan 10
