Gambar 4.3 Rangkaian percobaan gangguan tiga fasa

LABORATORIUM SISTEM TENAGA LISTRIK
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FTUI
Modul 4
MODUL IV
ANALISA GANGGUAN
I. Tujuan Percobaan

Mengetahui dan mengerti pengertian dan jenis-jenis gangguan yang terjadi pada
sistem tenaga listrik.

Mengetahui dan mengerti cara penghitungan besarnya arus gangguan pada saat sistem
tak berbeban dan pada saat sistem diberi beban.
II. Dasar Teori
Gangguan yang sering terjadi dan berbahaya bagi sistem tenaga listrik adalah
gangguan hubung singkat. Gangguan hubung singkat ini termasuk gangguan penghantar
ketanah, hubung singkat diantara penghantar yang menyebabkan mengalirnya arus yang
cukup besar melalui sistem tenaga listrik dan peralatan-peralatan didalamnya. Akibat dari
terjadinya gangguan ini dapat merusakan peralatan-peralatan listrik dan terganggunya
penyaluran listrik pada konsumen.
Analisa gangguan atau perhitungan-perhitungan gangguan sangat penting dilakukan,
karena dengan adanya analisa gangguan tersebut maka akan memungkinkan kita untuk
membuat pengamanan (memasang peralatan proteksi) yang cocok untuk suatu sistem tenaga
listrik.
A. Jenis Gangguan
Berdasarkan besar magnitude dan fasa dari tegangan dan arus gangguan yang
dihasilkan, gangguan hubung singkat dibagi menjadi dua :
1. Gangguan Simetris
Gangguan simetris merupakan jenis gangguan yang menghasilkan magnitude dan fasa
tegangan dan arus gangguan yang memiliki nilai yang sama antara ketiga fasanya.
Gangguan ini terdiri dari gangguan tiga fasa dan gangguan tiga fasa ke tanah.
1
LABORATORIUM SISTEM TENAGA LISTRIK
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FTUI
Modul 4
a) Gangguan tiga fasa
b) Gangguan tiga fasa ke tanah
Dengan I fault nya ;
2. Gangguan Asimetris
Gangguan asimetris adalah jenis gangguan yang menghasilkan magnitude dan fasa
tegangan dan arus gangguan yang memiliki nilai yang berbeda antara ketiga fasanya.
Untuk menganalisa gangguan asimetris digunakan konsep komponen simetris yang
dicetuskan C.L. Fortesque pada tahun 1918.
2
LABORATORIUM SISTEM TENAGA LISTRIK
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FTUI
Modul 4
Konsep komponen simetris
Konsep komponen simetris yang dicetuskan C.L. Fortesque menggunakan beberapa
konsep dasar sebagai berikut :
Sequence
Menurut Fortesque, terdapat tiga macam sequence yaitu :
Komponen simetris
Komponen simetris tiap fasa disusun dari ketiga sequence tersebut dimana notasi 1
menyatakan komponen sequence positif, notasi 2 menyatakan komponen sequence
negatif dan notasi 0 menyatakan komponen sequence nol.
Operator a
Operator a menyatakan pergeseran sudut yang dialami oleh komponen-komponen
simetris dalam suatu fasa. Operator ini mengacu pada komponen fasa R (dapat disebut
fasa A ataupun fasa U)
3
LABORATORIUM SISTEM TENAGA LISTRIK
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FTUI
Modul 4
Dengan total nilai 1+a+a2=0
Sehingga dengan menggunakan operator a didapatkan bahwa :
Jika dibentuk menjadi komponen simetris setiap fasanya akan menjadi :
Ketiga persamaan ini selanjutnya akan digunakan untuk menganalisis gangguan
asimetris
a) Gangguan satu fasa ke tanah
4
LABORATORIUM SISTEM TENAGA LISTRIK
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FTUI
Modul 4
b) Gangguan dua fasa
c) Gangguan dua fasa ke tanah
B. Analisa Gangguan dengan Power System Simulator
Untuk dapat mensimulasikan terjadinya gangguan dengan menggunakan Power
System Simulator NE9070, maka perlu diketahui hal-hal sebagai berikut:
a. Test Point
Pada panel depan Power System Simulator (PSS) terdapat 22 test point. Test point
digunakan untuk mensimulasikan berbagai jenis gangguan pada sistem tenaga, yaitu seperti
ganguan hubung singkat tiga fasa, tiga fasa ketanah, antara dua fasa, dua fasa ketanah, dan
5
LABORATORIUM SISTEM TENAGA LISTRIK
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FTUI
Modul 4
satu fasa ketanah. Selain itu test point dapat juga digunakan untuk memasang alat akur, yang
dapat digunakan untuk mengukur arus atau tegangan pada setiap fasa saluran. Setiap test
point terdiri dari enam soket yang dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian ‘a’ dan ‘b’ yang
kesemuanya terhubung ke saluran tiga fasa. Pada saluran test point tersebut dilambangkan
dengan TP1 sampai dengan TP22
Skema test point yang terdapat pada panel depan Power System Simulator
diperlihatkan pada gambar 4.1.
Gambar 4.1 Skema test point yang terdapat pada PSS
b. Circuit Breaker Gangguan dan Timer
Untuk menerapkan gangguan pada rangkaian sistem tenaga yang telah di buat pada
Power System Simulator diperlukan circuit breaker gangguan. Circuit breaker ganguan ini
sebenarnya merupakan saklar yang dapat digunakan untuk menerapkan gangguan. Terdapat
dua macam circuit breaker gangguan yaitu:
1. Circuit breaker gangguan yang dilengkapi dengan timer (timer CB); dan
2. Circuit breaker yang tidak dilengkapi dengan timer.
Timer yang terdapat pada circuit breaker gangguan berfungsi sebagai:
1. Dapat digunakan untuk menentukan lamanya gangguan yang akan diterapkan pada
rangkaian.
2. Berguna sebagai cadangan apabila rele yang bertindak sebagai pengaman belum bekerja
sesuai dengan waktu lamanya gangguan yang telah diatur pada timer tersebut.
6
LABORATORIUM SISTEM TENAGA LISTRIK
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FTUI
Modul 4
Apabila lamanya gangguan yang diterapkan diatur secara manual maka circuit
breaker gangguan tanpa menggunakan timer dapat digunakan. Didalam praktikum ini yang
perlu di ingat bahwa setiap gangguan yang diterapkan adalah dengan menggunakan circuit
breaker yang dilengkapi dengan timer.
c. Cara membaca data dari distribution transformer relay
Distribution transformer rele yang digunakan adalah KCEG140, yaitu rele untuk arus
lebih dan gangguan ke tanah. Pada praktikum ini praktikan hanya diperkenankan untuk
membaca data dari rele KCEG140 dan tidak diperkenankan untuk mengubah-ubah setting
rele. Oleh karena itu penjelasan di bawah ini akan menjelaskan cara membaca data dari rele
dan tidak dijelaskan tentang cara menyetting rele tersebut.
c.1 Tampak Depan
Di sudut atas rele terdapat label identifikasi, yang terdiri dari nomer model dan nomer
serial dari rele. Pada bagian bawah rele juga terdapat label rating dari rele. Untuk lebih
jelasnya perhatikan gambar 4.2. Bagian depan dari rele tersebut ditutup oleh penutup , dan
terdapat dua pegangan untuk dapat melepas penutup tersebut yaitu satu terdapat dibagian atas
rele dan yang satunya lagi terdapat di bagian bawah rele.
Gambar 4.2 Relay
7
LABORATORIUM SISTEM TENAGA LISTRIK
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FTUI
Modul 4
c.2 Lampu LED indikasi
Terdapat tiga lampu indikasi pada panel depan rele, yang mempunyai fungsi sebagai
berikut:
1. LED hijau
: Menandakan rele dalam keadaan standby.
2. LED kuning
: Menandakan kondisi alarm, di mana lampu akan menyala
ketika password dimasukkan pada rele.
3. LED merah
: Menandakan rele dalam keadaan trip.
c.3 Keypad
Terdapat empat tombol (key) pada panel depan rele, yaitu:
[F] – FUNCTION SELECT KEY
[+] – INCREMENT VALUE KEY
[-] – DECREMENT VALUE KEY
[0] – RESET/ESCAPE KEY
Catatan : Pada keadaan rele di tutup, maka hanya tombol [F] dan [0] yang dapat digunakan.
c.4 Membaca Data
Pada rele terdapat menu-menu utama yang terdiri dari:
SYSTEM DATA, FAULT RECORDS, MEASUREMENTS (1), MEASUREMENTS
(2), EARTH FAULT, PHASE FAULT, LOGIC FUNCTIONS, INPUT MASK,
RELAY MASK, RECORDER.
Menu utama dapat di akses dengan menekan tombol [F]. Untuk dapat pindah dari satu
menu utama ke menu utama yang lain tombol [F] ditekan agak lama (kira-kira satu detik). Di
dalam menu-menu utama tersebut terdapat submenu yang dapat di akses dengan cara
menekan tombol [F] sebentar (lebih cepat dari menekan tombol untuk masuk ke menu
utama), dan untuk ke luar dari submenu dan masuk ke menu utama kembali maka tekan
tombol [F] agak lama.
Pada percobaan ini menu utama yang digunakan adalah menu MEASUREMENTS (1)
dan menu FAULT RECORDS.
III. Alat-Alat
1. 4 buah kabel penghubung
2. 5 buah kebel pentanahan
8
LABORATORIUM SISTEM TENAGA LISTRIK
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FTUI
Modul 4
3. 3 buah conector penghubung bagian ‘a’ dan ‘b’ pada test point
4. 6 kabel penghubung anatara test point dan circuit breaker gangguan.
IV. Prosedur Percobaan
A. Rangkaian Percobaan
CB1
LINE 4
0.25 pu
LINK 4
CB2
CB3 CB4
CB22
TP18
CB25
CB5
GEN.1 TRANSFORMER
CB8
GEN.1
Yd11
DISTRIBUTION
TRANSFORMER
TP20
CB27
Gambar 4.3 Rangkaian percobaan gangguan tiga fasa
untuk sistem yang tak berbeban
B. Prosedur Percobaan
1) Percobaan Gangguan Tiga Fasa
1. Buat rangkain sesuai dengan gambar 4.3.
2. Buat rangkaian gangguan tiga fasa pada TP19.
3. Catat data sebelum gangguan.
4. Tutup semua circuit breaker (CB) yang melalui rangkaian sehingga arus
mengalir pada rangkaian. Catat arus dan tegangan pada setiap fasa yang
terukur pada distribution transformer relay (D2-A dan D2-B).
5. Atur timer CB pada 0,4 detik
6. Terapkan gangguan dengan menggunakan circuit breaker gangguan.
7. Pastikan timer CB dalam keadaan closed.
9
LABORATORIUM SISTEM TENAGA LISTRIK
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FTUI
Modul 4
8. Matikan suara alarm dengan menekan tombol accept (warna kuning)
kemudian catat circuit breaker mana yang terbuka (open) dan catat pula arus
dan tegangan gangguan yang terjadi beserta lama gangguan yang terjadi pada
distribution transformer relay .
9. Setelah data arus ganguan dicatat, tekan tombol reset (warna biru), kemudian
CB28,CB26,CB23, dan CB7 dibuka.
10. Lakukan Percobaan di atas kembali tetapi dengan dua pentanahan
2) Percobaan Gangguan Dua Fasa
1. Buat rangkain sesuai dengan gambar 4.3.
2. Buat rangkaian gangguan dua fasa pada TP19.
3. Catat data sebelum gangguan.
4. Tutup semua circuit breaker (CB) yang melalui rangkaian sehingga arus
mengalir pada rangkaian. Catat arus dan tegangan pada setiap fasa yang
terukur pada distribution transformer relay (D2-A dan D2-B).
5. Atur timer CB pada 5 detik
6. Terapkan gangguan dengan menggunakan circuit breaker gangguan.
7. Pastikan timer CB dalam keadaan closed.
8. Matikan suara alarm dengan menekan tombol accept (warna kuning)
kemudian catat circuit breaker mana yang terbuka (open) dan catat pula arus
dan tegangan gangguan yang terjadi beserta lama gangguan yang terjadi pada
distribution transformer relay .
9. Setelah data arus ganguan dicatat, tekan tombol reset (warna biru), kemudian
CB28,CB26,CB23, dan CB7 dibuka.
10. Lakukan Percobaan di atas kembali tetapi dengan dua pentanahan
3) Percobaan Gangguan Dua Fasa ke Tanah
1. Buat rangkain sesuai dengan gambar 4.3.
2. Buat rangkaian gangguan dua fasa ke tanah pada TP19.
3. Catat data sebelum gangguan.
10
LABORATORIUM SISTEM TENAGA LISTRIK
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FTUI
Modul 4
4. Tutup semua circuit breaker (CB) yang melalui rangkaian sehingga arus
mengalir pada rangkaian. Catat arus dan tegangan pada setiap fasa yang
terukur pada distribution transformer relay (D2-A dan D2-B).
5. Atur timer CB pada 5 detik
6. Terapkan gangguan dengan menggunakan circuit breaker gangguan.
7. Pastikan timer CB dalam keadaan closed.
8. Matikan suara alarm dengan menekan tombol accept (warna kuning)
kemudian catat circuit breaker mana yang terbuka (open) dan catat pula arus
dan tegangan gangguan yang terjadi beserta lama gangguan yang terjadi pada
distribution transformer relay .
9. Setelah data arus ganguan dicatat, tekan tombol reset (warna biru), kemudian
CB28,CB26,CB23, dan CB7 dibuka.
10. Lakukan Percobaan di atas kembali tetapi dengan dua pentanahan
4) Percobaan Gangguan Satu Fasa ke Tanah
1. Buat rangkain sesuai dengan gambar 4.3.
2. Buat rangkaian gangguan satu fasa ke tanah pada TP19.
3. Catat data sebelum gangguan.
4. Tutup semua circuit breaker (CB) yang melalui rangkaian sehingga arus
mengalir pada rangkaian. Catat arus dan tegangan pada setiap fasa yang
terukur pada distribution transformer relay (D2-A dan D2-B).
5. Atur timer CB pada 0,5 detik
6. Terapkan gangguan dengan menggunakan circuit breaker gangguan.
7. Pastikan timer CB dalam keadaan closed.
8. Matikan suara alarm dengan menekan tombol accept (warna kuning)
kemudian catat circuit breaker mana yang terbuka (open) dan catat pula arus
dan tegangan gangguan yang terjadi beserta lama gangguan yang terjadi pada
distribution transformer relay .
9. Setelah data arus ganguan dicatat, tekan tombol reset (warna biru), kemudian
CB28,CB26,CB23, dan CB7 dibuka.
10. Lakukan Percobaan di atas kembali tetapi dengan dua pentanahan
11