Menghitung Kapasitor Pada lampu TL dan Rangkaian induksi

Menghitung Kapasitor Pada lampu TL dan Rangkaian induksi

Berikut ini cara menghitung besarnya konpensasi nilai kapasitor untuk lampu TL yang menggunakan ballast induksi.

C = P * tan.arccos-phi * 0.066 uF (microFarad) ---->untuk teg. lampu 220 Vac

keterangan ;

C= Kapasitas kapasitor dalam uF

P= daya lampu dalam watt

cos-phi=faktor daya lampu TL

Contoh:

sebuah lampu TL 10 watt mempunyai cos-phi(faktor daya)sebesar 0.33 tentukan berapa besarnya kompensasi kapasitor yang harus dipasang(pararel)?

jawab:
C= 10 * tan.arccos0.33 * 0.066 =10 * 2.86 * 0.066 = 2 uF

Berapakah untuk lampu TL 20 W dengan cos-phi yang sama (0.33)?

dengan memasukkan pada rumus diatas didapat 3.75 uF. Dan untuk TL 40 W dengan cos-phi 0.63 ? dengan memasukkan pada rumus diatas didapat 3.25 uF Rumus tersebut saya turunkan dari perhitungan segitiga daya listrik ( Fisika SMA kelas III) dan merupakan dasar teori untuk daya listrik , dan sengaja saya buat sesederhan mungkin menjadi rumus baku untuk memudahkan menghitung konpensasi besarnya kapasitor bagi orang awam, karena kalau diturunkan secara mendetail akan memerlukan pengertian yang mendalam tentang teori dasar listrik dan trigonometrik.

Kenapa dalam contoh-contoh diatas saya pergunakan nilai cos-hpi sebesar 0.33 untuk lampu TL 10W dan 20W , serta cos-phi 0.63 bagi lampu TL 40W ?. Karena nilai tersebut merupakan nilai specifik untuk lampu tersebut ( biasanya tertera dalam nameplate pada ballast ), tetapi tidak menutup kemungkinan dengan adanya perkembangan teknologi dan desain ballast dan TL tertentu atau juga untuk lampu mercury didapat besarnya niali cos-phi yang berlainan, karenanya untuk menentukan besarnya cos-phi ini pada prakteknya saya lebih suka / dianjurkan untuk mengukurnya secara langsung. Tapi ini bagi orang awam tentu sukar atau bahkan malah tidak mengerti, karenanya cukup melihat nilainya pada nameplate, atau kalau tidak didapat cukup gunakanlah nilai specifiknya .

Angka 0.066 merupakan konstanta untuk tegangan kerja 220 V, untuk nilai tegangan yang lain didapat nilai konstata yang besarnya lain pula. Itulah gunanya penyederhanaan rumus diatas.Rumus tersebut saya turunkan dari perhitungan segitiga daya listrik ( Fisika SMA kelas III) dan merupakan dasar teori untuk daya listrik , dan sengaja saya buat sesederhan mungkin menjadi rumus baku untuk memudahkan menghitung konpensasi besarnya kapasitor bagi orang awam, karena kalau diturunkan secara mendetail akan memerlukan pengertian yang mendalam tentang teori dasar listrik dan trigonometrik.

Kenapa dalam contoh-contoh diatas saya pergunakan nilai cos-hpi sebesar 0.33 untuk lampu TL 10W dan 20W , serta cos-phi 0.63 bagi lampu TL 40W ?. Karena nilai tersebut merupakan nilai specifik untuk lampu tersebut ( biasanya tertera dalam nameplate pada ballast ), tetapi tidak menutup kemungkinan dengan adanya perkembangan teknologi dan desain ballast dan TL tertentu atau juga untuk lampu mercury didapat besarnya niali cos-phi yang berlainan, karenanya untuk menentukan besarnya cos-phi ini pada prakteknya saya lebih suka / dianjurkan untuk mengukurnya secara langsung. Tapi ini bagi orang awam tentu sukar atau bahkan malah tidak mengerti, karenanya cukup melihat nilainya pada nameplate, atau kalau tidak didapat cukup gunakanlah nilai specifiknya .

Angka 0.066 merupakan konstanta untuk tegangan kerja 220 V, untuk nilai tegangan yang lain didapat nilai konstata yang besarnya lain pula.

Itulah gunanya penyederhanaan rumus diatas.

Peralatan soft-start bekerja hanya pada waktu peralatan di-ON-kan saja, tujuannya ialah untuk menahan laju arus 'INRUSH CURRENT' yang besarnya bisa sampai 25 kali dari dari arus nominalnya, tentulah hal ini bisa membuat (kedip) flicker tegangan pada instalasi rumah/gedung, bahkan yang lebih para akan menjatuhkan pengaman MCB karena MCB menganggapnya itu sebagai gangguan.

Setelah kondisi steadystate maka peralatan ini hanya melewatkan arus yang mengalir sesuai dengan kebutuhan bebannya, mengapa?

Ada dua tipe dari soft-start yaitu yang menggunakan komponen NTC (Negative Thermal Coeffisient), dan yang lainnya menggunakan kontrol elektronik melalui mekanisme pengaturan tegangan AC yang biasanya menggunakan komponen SCR atau TRIAC, atau mekanisne pengaturan DC Chopper.

Cara kerjanya yaitu pada saat awal Start komponen NTC (yang di seri dengan beban ) dalam keadaan dingin mempunyai tahanan yang sangat tinggi sehingga dengan demikian akan menahan arus listruk Inrush; akibatnya tidak terjadi lonjakan arus yang besar, dan arus yang mengalir ke beban(peralatan) akan kecil/normal.

Tetapi pada saat yang sama pula arus kecil yang mengalir melewati NTC tersebut justru memanaskan NTC-nya sendiri, dengan bertambah panas, maka tahanan/resistansi dari NTC akan turun yang justru akan memperbesar arus mengalir masuk pada beban. Dan dalam kondisi steady-state pada kondisi panas tertentu maka arus akan 'sepenuhnya' masuk ke beban.
Demikian pula untuk rangkaian yang menggunakan rangkaian elektronik, prinsip kerjanya adalah sama, tapi dikerjakan secara elektronik, bukan 'panas'.

Daya (watt) dan cos-phi mutlak wajib diketahui untuk menentukan kompensasi kapasitor, tanpa itu kita tidak bisa menentukan besarnya kompensasi, setiap peralatan mempunyai cos-phi yang unik.

Nilai 0.33 (untuk Ballast TL 10 & 20 W) dan 0.63 (untuk Ballast TL 40W ) itu hanya nilai kebetulan saja , bukan nilai general.

Menetukan kompensasi kapasitor ada beberapa cara yaitu:

1.      Jika diketahui daya input dan cos-phi pada nameplate peralatan, maka besarnya kompensasi langsung bisa dihitung dari rumus :

            C = P * tan.arccos-phi * 0.066 uF (microFarad) ---->untuk teg. 220 Vac

Jika tanpa konstata 0.066 maka rumus diatas dipakai untuk mendapatkan daya reaktif     VAr , kompensasi yaitu :

                                                       Q = P * tan.arccos-phi VAr (

2.      Jika hanya diketahui daya input , Tegangan input dan arus input pada nameplate peralatan, maka besarnya kompensasi langsung bisa dihitung dari rumus diatas dengan terlebih dahulu kita menghitung cos-phi:

Cos-phi = (Daya (watt) Input )/ (Teg. Input x Arus Input)

3.      Jika tidak ada nameplate (tidak ada data), anda mutlak harus punya alat ukur listrik untuk mendapatkan data tersebut diatas, dan peralatan ini banyak dijual pada toko 'instalasi listrik'.

Sebenarnya, PLN mengukur daya di rumah kita bukan berdasarkan daya yang tertera pada peralatan (biasanya satuannya adalah Volt-Ampere atau Watt - disebut daya nyata - ), namun yang diukur adalah daya semu (satuannya adalah Volt-Ampere Reaktif).

Dimana daya semu ini dihasilkan karena faktor - faktor beban semu (daya reaktif). Beban nyata adalah yang bersifat hambatan atau resistansi (resistor). Namun, pada kenyataannya, banyak peralatan rumah yang menggunakan lilitan - lilitan (kumparan - kumparan) yang bersifat induksi (induktansi), seperti dinamo, powerhead, air-pump, lampu, dll.

Sehingga, daya yang terpakai adalah P (daya nyata) = S (daya semu) * cos PHI (daya reaktif).
Atau S = P / cos PHI.

Yang diukur oleh PLN adalah nilai S (daya semu) ini.

Dengan beban yang bersifat induksi adalah bernilai positif dan beban yang bersifat kapasitansi adalah negatif.

Jadi, yang dilakukan oleh pemasangan kapasitor adalah untuk meng-kompensasi daya reaktif dari beban induktif sehingga nilai cos PHI mendekati nol.

Cos (0) = 1.

Namun, beban kapasitif ini juga jgn sampai melebihi nilai beban induktif, karena efeknya akan sama juga dengan kelebihan beban induktif nantinya.

Yang pasti, tujuannya adalah menyamakan antara daya yang digunakan dengan daya yang diukur oleh PLN mendekati sebenarnya. 

Read More

Mencari Drop Tegangan Di Suatu Titik

Mencari besar tegangan drop (drop tegangan/tegangan yang terbuang) sebelum sampai di suatu titik atau tempat tertentu. Dalam sistem tenaga listrik, besar tegangan tegangan yang diterima oleh suatu tempat dengan tempat lainnya akan berbeda dari satu sumber tegangan yang sama, pasti tegangan yang diterima oleh tempat yang lebih jauh dari sumber tegangan akan lebih kecil dari pada tegangan yang diterima oleh tempat yang lebih dekat dengan sumber tegangan tersebut.

misal: Perhatikan gambar berikut!

TC Aluminium = 2 x 10 mm²

hambatan jenis Aluminium = 0,0286

V _sumber = 220 Volt

misalkan pada gambar di atas adalah gambar jaringan padaa tegangan rendah, dapat dilihat beban pada masing-masing lokasi,

beban A: 6 A
beban B: 6 A
beban C: 16 A
beban D: 16 A
beban E: 6 A

tegangan yang diterima di E lebih kecil dari tegangan yang diterima di D, karena E lebih jauh dari sumber tegangan dibanding D, tegangan yang diterima di D lebih kecil dari tegangan yang diterima di C, karena D lebih jauh dari sumber tegangan dibanding C, tegangan yang diterima di C lebih kecil dari tegangan yang diterima di B, karena C lebih jauh dari sumber tegangan dibanding B, tegangan yang diterima di B lebih kecil dari tegangan yang diterima di A, karena B lebih jauh dari sumber tegangan dibanding A, dengan kata lain V_(E)<V_(D)<V_(C)<V_(B)<V_(A) atau V_(A)>V_(B)>V_(C)>V_(D)>V_(E). Bagaimana cara mencari besar tegangan yang diterima pada masing-masing titik? (Lihat pembahasan berikut!)

Pembahasan:
Tentukan terlebih dahulu besar beban pada DE, CD, BC dan AB

• Besar beban pada DE = beban ES = 6 A
• Besar beban pada CD = beban DS + beban DE = 16 A + 6 A = 22 A
• Besar beban pada BC = beban CS + beban CD = 16 A + 22 A = 38 A
• Besar beban pada AB = beban BS + beban BC = 6 A + 38 A = 44 A
• Besar beban pada OA = beban AS + beban AB = 6 A + 44 A = 50 A

sehingga didapat gambar dengan data lebih detail seperti berikut:
TC Aluminium = 2 x 10 mm²

hambatan jenis Aluminium = 0,0286

V _sumber = 220 Volt

Vd = I · R (cos Φ + j · X · sin Φ), harga X sangat kecil sekali sehingga bisa dianggap nol, sehingga Vd = I · R (cos Φ + j · 0 · sin Φ) Vd = I · R (cos Φ + 0) Vd = I · R · cos Φ

V drop tegangan akan kita simbolkan dengan V_d

1. Mencari besar tegangan yang sampai di titik A (Ω)
1. Mencari besar hambatan di daerah O-A
   
   R_(OA) adalah simbol untuk besar hambatan di daerah O-A
   R_(OA) = (0,0286 x 25) / 10
   R_(OA) = 0,0175 Ω
2. Mencari besar drop tegangan sebelum sampai ke titik A (Volt)
   V_(d-A) adalah simbol dari besar drop tegangan sebelum sampai ke titik A
   I_(OA) adalah besar arus yang ditanggung oleh kawat / jaringan pada derah O-A
   V_(d-A) = I_(OA) · R_(OA) · Cos Φ
   V_(d-A) = 50 · 0,0715 · 0,8
   V_(d-A) = 2,86 Volt
3. Menentukan besar tegangan yang sampai di titik A (Volt)
   V_(A) adalah simbol tegangan yang sampai di titik A
   V_(A) = V_(sumber) - V_(d-A)
   V_(sumber) untuk tujuan titik A adalah V_(O)
   V_(A) = (220 - 2,86) Volt
   V_(A) = 217,14 Volt
   Jadi tegangan yang sampai di titik A adalah 217,14 Volt
2. Mencari besar tegangan yang sampai di titik B
1. Mencari besar hambatan di titik B (Ω)
   
   R_(AB) adalah simbol besar hambatan di titik pada daerah A-B
   R_(AB) = (0,0286 x 15) / 10
   R_(AB) = 0,0429 Ω
2. Mencari besar drop tegangan sebelum sampai ke titik B (Volt)
   V_(d-B) adalah simbol dari besar drop tegangan sebelum sampai ke titik B
   I_(AB) adalah besar arus yang ditanggung oleh kawat / jaringan pada derah A-B
   V_(d-B) = I_(AB) · R_(AB) · Cos Φ
   V_(d-B) = 44 · 0,0429 · 0,8
   V_(d-B) = 1,51008 Volt
3. Menentukan besar tegangan yang sampai di titik B (Volt)
   V_(B) adalah simbol tegangan yang sampai di titik B
   V_(B) = V_(sumber) - V_(d-A)
   V_(sumber) untuk tujuan titik B adalah V_(A)
   V_(B) = (217,14 - 1,51008) Volt
   V_(B) = 215,6299 Volt
   Jadi tegangan yang sampai di titik B adalah 215,6299 Volt
3. Mencari besar tegangan yang sampai di titik C
1. Mencari besar hambatan di titik C (Ω)
   
   R_(BC) = (0,0286 x 35) / 10
   R_(BC) = 0,1001 (Ω)
2. Mencari besar drop tegangan sebelum sampai ke titik C (Volt)
   V_(d-C) adalah simbol dari besar drop tegangan sebelum sampai ke titik C
   I_(BC) adalah besar arus yang ditanggung oleh kawat / jaringan pada derah B-C
   V_(d-C) = I_(BC) · R_(BC) · Cos Φ
   V_(d-C) = 38 · 0,1001 · 0,8
   V_(d-C) = 3,04304 Ω
3. Menentukan besar tegangan yang sampai di titik C (Volt)
   V_(C) adalah simbol tegangan yang sampai di titik C
   V_(C) = V_(sumber) - V_(d-C)
   V_(sumber) untuk tujuan titik C adalah V_(B)
   V_(C) = (215,6299 - 3,04304)
   V_(C) = 212,5869 Volt
   Jadi tegangan yang sampai di titik C adalah 212,5869 Volt
4. Mencari besar tegangan yang sampai di titik D
1. Mencari besar hambatan di titik D (Ω)
   
   R_(CD) = (0,0286 x 5) / 10
   R_(CD) = 0,0143 Ω
2. Mencari besar drop tegangan sebelum sampai ke titik D (Volt)
   V_(d-D) adalah simbol dari besar drop tegangan sebelum sampai ke titik D
   I_(CD) adalah besar arus yang ditanggung oleh kawat / jaringan pada derah C-D
   R_(CD) adalah simbol besar hambatan di titik pada daerah C-D
   V_(d-D) = I_(CD) · R_(CD) · Cos Φ
   V_(d-D) = 22 · 0,0143 · 0,8
   V_(d-D) = 0,25168 Volt
3. Menentukan besar tegangan yang sampai di titik D (Volt)
   V_(D) adalah simbol tegangan yang sampai di titik D
   V_(D) = V_(sumber) - V_(d-D)
   V_(sumber) untuk tujuan titik D adalah V_(C)
   V_(D) = (212,5869 - 0,25168) Volt
   V_(D) = 212,3352 Volt
   Jadi tegangan yang sampai di titik D adalah 212,3352 Volt
5. Mencari besar tegangan yang sampai di titik E
1. Mencari besar hambatan di titik E (Ω)
   
   R_(E) = (0,0286 x 25) / 10
   R_(E) = 0,0715 Ω
2. Mencari besar drop tegangan sebelum sampai ke titik E (Volt)
   V_(d-E) adalah simbol dari besar drop tegangan sebelum sampai ke titik E
   I_(DE) adalah besar arus yang ditanggung oleh kawat / jaringan pada derah D-E
   R_(DE) adalah simbol besar hambatan di titik pada daerah D-E
   V_(d-E) = I_(DE) · R_(DE) · Cos Φ
   V_(d-E) = 6 · 0,0715 · 0,8
   V_(d-E) = 0,3432 Volt
3. Menentukan besar tegangan yang sampai di titik E (Volt)
   V_(E) adalah simbol tegangan yang sampai di titik E
   V_(E) = V_(sumber) - V_(d-E)
   V_(sumber) untuk tujuan titik E adalah V_(D)
   V_(E) = (212,3352 - 0,3432) Volt
   V_(E) = 211,992 Volt
   Jadi tegangan yang sampai di titik B adalah 211,992 Volt

moga bermanfaat gan :D

Read More

Miniature Circuit Braker

Miniature Circuit Braker 

      Alat pengaman arus lebih adalah pemutus sirkit mini yang selanjutnya disebut MCB. MCB ini memproteksi arus lebih yang disebabkan terjadinya beban lebih dan arus lebih karena adanya hubungan pendek. Dengan demikian prinsip dasar bekerjanya yaitu untuk pemutusan hubungan yang disebabkan beban lebih dengan relai arus lebih seketika digunakan elektromagnet.

        Bila bimetal atau elektromagnet bekerja, maka ini akan memutus hubungan kontak yang terletak pada pemadam busur dan membuka saklar. MCB untuk rumah seperti pada sekring, diutamakan untuk proteksi hubungan pendek, sehingga pemakaiannya lebih diutamakan untuk mengamankan instalasi atau konduktornya. Sedang MCB pada APP diutamakan sebagai pembawa arus dengan karakteristik CL (current limiter) dan juga sebagai pengaman arus hubung pendek yang bekerja seketika.

         Arus nominal yang digunakan pada APP dengan mengenal tegangan 230/400V ialah: 

1.2.4.6.10.16.20.25.35 dan 50 A disesuaikan dengan tingkat VA konsumen. Adapun kemampuan mebuka (breaking capacity) bila terjadi hubung singkat 3 KA dan 6 KA (SPLN 108-1993). MCB yang khusus digunakan oleh PLN mempunyai tombol biru. MCB pada saat sekarang paling banyak digunakan untuk instalasi rumah ataupun instalasi industri maupun instalasi gedung bertingkat.

Read More

Dasar-Dasar Sistem Proteksi

                                                Dasar-Dasar Sistem Proteksi

            Keandalan dan kemampuan suatu sistem tenaga listrik dalam melayani konsumen sangat tergantung pada sistem proteksi yang digunakan. Oleh sebab itu dalam perencangan suatu sistem tenaga listrik, perlu dipertimbangkan kondisi-kondisi gangguan yang mungkin terjadi pada sistem, melalui analisa gangguan.

Dari hasil analisa gangguan, dapat ditentukan sistem proteksi yang akan digunakan, seperti: spesifikasi switchgear, rating circuit breaker (CB) serta penetapan besaran-besaran yang menentukan bekerjanya suatu relay (setting relay) untuk keperluan proteksi.

Artikel ini akan membahas tentang karakter serta gangguan-gangguan dan sistem proteksi yang digunakan pada sistem tenaga listrik yang meliputi: generator, transformer, jaringan dan busbar.

Definisi Sistem Proteksi

proteksi sistem tenaga listrik adalah sistem proteksi yang dipasang pada peralatan-peralatan listrik suatu sistem tenaga listrik, misalnya generator, transformator, jaringan dan lain-lain, terhadap kondisi abnormal operasi sistem itu sendiri.

Kondisi abnormal itu dapat berupa antara lain: hubung singkat, tegangan lebih, beban lebih, frekuensi sistem rendah, asinkron dan lain-lain. (untuk jelasnya lihat artikel: "Keandalan dan Kualitas Listrik")

Dengan kata lain sistem proteksi itu bermanfaat untuk:

1.      menghindari ataupun untuk mengurangi kerusakan peralatan-peralatan akibat gangguan (kondisi abnormal operasi sistem). Semakin cepat reaksi perangkat proteksi yang digunakan maka akan semakin sedikit pengaruh gangguan kepada kemungkinan kerusakan alat.

2.      cepat melokalisir luas daerah yang mengalami gangguan, menjadi sekecil mungkin.

3.      dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen dan juga mutu listrik yang baik.

4.      mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik.

Pengetahuan mengenai arus-arus yang timbul dari berbagai tipe gangguan pada suatu lokasi merupakan hal yang sangat esensial bagi pengoperasian sistem proteksi secara efektif. Jika terjadi gangguan pada sistem, para operator yang merasakan adanya gangguan tersebut diharapkan segera dapat mengoperasikan circuit-circuit Breaker yang tepat untuk mengeluarkan sistem yang terganggu atau memisahkan pembangkit dari jaringan yang terganggu. Sangat sulit bagi seorang operator untuk mengawasi gangguan-gangguan yang mungkin terjadi dan menentukan CB mana yang dioperasikan untuk mengisolir gangguan tersebut secara manual.

Mengingat arus gangguan yang cukup besar, maka perlu secepat mungkin dilakukan proteksi. Hal ini perlu suatu peralatan yang digunakan untuk mendeteksi keadaan-keadaan yang tidak normal tersebut dan selanjutnya menginstruksikan circuit breaker yang tepat untuk bekerja memutuskan rangkaian atau sistem yang terganggu. Dan peralatan tersebut kita kenal dengan relay.

Ringkasnya proteksi dan tripping otomatik circuit-circuit yang berhubungan, mempunyai dua fungsi pokok:

1.      Mengisolir peralatan yang terganggu, agar bagian-bagian yang lainnya tetap beroperasi seperti biasa.

2.      Membatasi kerusakan peralatan akibat panas lebih (over heating), pengaruh gaya-gaya mekanik dst.

"Koordinasi antara relay dan circuit breaker(CB) dalam mengamati dan memutuskan gangguan disebut sebagai sistem proteksi".

Banyak hal yang harus dipertimbangkan dalam mempertahankan arus kerja maksimum yang aman. Jika arus kerja bertambah melampaui batas aman yang ditentukan dan tidak ada proteksi atau jika proteksi tidak memadai atau tidak efektif, maka keadaan tidak normal dan akan mengakibatkan kerusakan isolasi. Pertambahan arus yang berkelebihan menyebabkan rugi-rugi daya pada konduktor akan berkelebihan pula, sedangkan pengaruh pemanasan adalah sebanding dengan kwadrat dari arus:

H = 1kwadrat.R.t Joule

Dimana;
H = panas yang dihasilkan (Joule)

I = arus listrik (ampere)

R = tahanan konduktor (ohm)

t = waktu atau lamanya arus yang mengalir (detik)

Proteksi harus sanggup menghentikan arus gangguan sebelum arus tersebut naik mencapai harga yang berbahaya. Proteksi dapat dilakukan dengan Sekering atau Circuit Breaker.

Proteksi juga harus sanggup menghilangkan gangguan tanpa merusak peralatan proteksi itu sendiri. Untuk ini pemilihan peralatan proteksi harus sesuai dengan kapasitas arus hubung singkat “breaking capacity” atau Repturing Capacity.

Disamping itu, sistem proteksi yang diperlukan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:

1.      Sekering atau circuit breaker harus sanggup dilalui arus nominal secara terus menerus tanpa pemanasan yang berlebihan (overheating).

2.      Overload yang kecil pada selang waktu yang pendek seharusnya tidak menyebabkan peralatan bekerja.

3.      Sistem Proteksi harus bekerja walaupun pada overload yang kecil tetapi cukup lama, sehingga dapat menyebabkan overheating pada rangkaian penghantar.

4.      Sistem Proteksi harus membuka rangkaian sebelum kerusakan yang disebabkan oleh arus gangguan yang dapat terjadi.

5.      Proteksi harus dapat melakukan “pemisahan” (discriminative) hanya pada rangkaian yang terganggu yang dipisahkan dari rangkaian yang lain yang tetap beroperasi.

Proteksi overload dikembangkan jika dalam semua hal rangkaian listrik diputuskan sebelum terjadi overheating. Jadi disini overload action relatif lebih lama dan mempunyai fungsi inverse terhadap kwadrat dari arus.

Proteksi gangguan hubung singkat dikembangkan jika action dari sekering atau circuit breaker cukup cepat untuk membuka rangkaian sebelum arus dapat mencapai harga yang dapat merusak akibat overheating, arcing atau ketegangan mekanik.

Persyaratan Kualitas Sistem Proteksi

Ada beberapa persyaratan yang sangat perlu diperhatikan dalam suatu perencanaan sistem proteksi yang efektif, yaitu:

a.      Selektivitas dan Diskriminasi

Efektivitas suatu sistem proteksi dapat dilihat dari kesanggupan sistem dalam mengisolir bagian yang mengalami gangguan saja.

b.       Stabilitas
Sifat yang tetap inoperatif apabila gangguan-gangguan terjadi diluar zona yang melindungi (gangguan luar).

c.        Kecepatan Operas

Sifat ini lebih jelas, semakin lama arus gangguan terus mengalir, semakin besar kemungkinan kerusakan pada peralatan. Hal yang paling penting adalah perlunya membuka bagian-bagian yang terganggu sebelum generator-generator yang dihubungkan sinkron kehilangan sinkronisasi dengan sistem. Waktu pembebasan gangguan yang tipikal dalam sistem-sistem tegangan tinggi adalah 140 ms. Dimana dimasa mendatang waktu ini hendak dipersingkat menjadi 80 ms sehingga memerlukan relay dengan kecepatan yang sangat tinggi (very high speed relaying)

d.       Sensitivitas (kepekaan)

Yaitu besarnya arus gangguan agar alat bekerja. Harga ini dapat dinyatakan dengan besarnya arus dalam jaringan aktual (arus primer) atau sebagai prosentase dari arus sekunder (trafo arus).

e.        Pertimbangan ekonomi

Dalam sistem distribusi aspek ekonomis hampir mengatasi aspek teknis, oleh karena jumlah feeder, trafo dan sebagainya yang begitu banyak, asal saja persyaratan keamanan yang pokok dipenuhi. Dalam suatu sistem transmisi justru aspek teknis yang penting. Proteksi relatif mahal, namun demikian pula sistem atau peralatan yang dilindungi dan jaminan terhadap kelangsungan peralatan sistem adalah vital.
Biasanya digunakan dua sistem proteksi yang terpisah, yaitu proteksi primer atau proteksi utama dan proteksi pendukung (back up).

f.        Realiabilitas (keandalan)

Sifat ini jelas, penyebab utama dari “outage” rangkaian adalah tidak bekerjanya proteksi sebagaimana mestinya (mal operation).

g.      Proteksi Pendukung

Proteksi pendukung (back up) merupakan susunan yang sepenuhnya terpisah dan yang bekerja untuk mengeluarkan bagian yang terganggu apabila proteksi utama tidak bekerja (fail). Sistem pendukung ini sedapat mungkin indenpenden seperti halnya proteksi utama, memiliki trafo-trafo dan rele-rele tersendiri. Seringkali hanya triping CB dan trafo -trafo tegangan yang dimiliki bersama oleh keduanya. Tiap-tiap sistem proteksi utama melindungi suatu area atau zona sistem daya tertentu. Ada kemungkinan suatu daerah kecil diantara zo na -zona yang berdekatan misalnya antara trafo-trafo arus dan circuit breaker-circuit breaker tidak dilindungi. Dalam keadaan seperti ini sistem back up (yang dinamakan, remote back up) akan memberikan perlindungan karena berlapis dengan zona-zona utama.

Pada sistem distribusi aplikasi back up digunakan tidak seluas dalam sistem tansmisi,cukup jika hanya mencakup titik-titik strategis saja. Remote back up akan bereaksi lambat dan biasanya memutus lebih banyak dari yang diperlukan untuk mengeluarkan bagian yang terganggu.

Komponen-Komponen Sistem Proteksi

Secara umum, komponen-komponen sistem proteksi terdiri dari:

1. Circuit Breaker, CB (Sakelar Pemutus, PMT)

2. Relay

3. Trafo arus (Current Transformer, CT)

4. Trafo tegangan (Potential Transformer, PT)

5. Kabel control

6. Catu daya, Supplay (batere)

Rangkuman
    Proteksi dan automatic tripping Circuit Breaker (CB) dibutuhkan untuk:

1.      Mengisolir peralatan yang terganggu agar bagian-bagian yang lainnya tetap beroperasi seperti biasa.

2.      Membatasi kerusakan peralatan akibat panas lebih (overheating), pengaruh gaya mekanik dan sebagainya.

 Proteksi harus dapat menghilangkan dengan cepat arus yang dapat mengakibatkan panas yang    berkelebihan akibat gangguan

        H = Ikwadrat.R×t Joules

Peralatan proteksi selain sekering adalah peralatan yang dibentuk dalam suatu sistem koodinasi relay dan circuit breaker

Peralatan proteksi dipilih berdasarkan kapasitas arus hubung singkat ‘Breaking capacity’ atau ‘Repturing Capcity’.

Selain itu peralatan proteksi harus memenuhi persyaratan, sebagai berikut:

1. Selektivitas dan Diskriminasi

2. Stabilitas

3. Kecepatan operasi

4. Sensitivitas (kepekaan).

5. Pertimbangan eko nomis.

6. Realibilitas (keandalan).

7. Proteksi pendukung (back up protection)

Read More

Dasar-Dasar Sistem Proteksi

                                                         Dasar-Dasar Sistem Proteksi

               Keandalan dan kemampuan suatu sistem tenaga listrik dalam melayani konsumen sangat tergantung pada sistem proteksi yang digunakan. Oleh sebab itu dalam perencangan suatu sistem tenaga listrik, perlu dipertimbangkan kondisi-kondisi gangguan yang mungkin terjadi pada sistem, melalui analisa gangguan.

Dari hasil analisa gangguan, dapat ditentukan sistem proteksi yang akan digunakan, seperti: spesifikasi switchgear, rating circuit breaker (CB) serta penetapan besaran-besaran yang menentukan bekerjanya suatu relay (setting relay) untuk keperluan proteksi.

Definisi Sistem Proteksi

proteksi sistem tenaga listrik adalah sistem proteksi yang dipasang pada peralatan-peralatan listrik suatu sistem tenaga listrik, misalnya generator, transformator, jaringan dan lain-lain, terhadap kondisi abnormal operasi sistem itu sendiri.

Kondisi abnormal itu dapat berupa antara lain: hubung singkat, tegangan lebih, beban lebih, frekuensi sistem rendah, asinkron dan lain-lain. (untuk jelasnya lihat artikel: "Keandalan dan Kualitas Listrik")

Dengan kata lain sistem proteksi itu bermanfaat untuk:

1.   menghindari ataupun untuk mengurangi kerusakan peralatan-peralatan akibat gangguan (kondisi abnormal operasi sistem). Semakin cepat reaksi perangkat proteksi yang digunakan maka akan semakin sedikit pengaruh gangguan kepada kemungkinan kerusakan alat.  
2.  cepat melokalisir luas daerah yang mengalami gangguan, menjadi sekecil mungkin
3.  dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen dan juga mutu listrik yang baik.
4.  mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik.

       Pengetahuan mengenai arus-arus yang timbul dari berbagai tipe gangguan pada suatu lokasi merupakan hal yang sangat esensial bagi pengoperasian sistem proteksi secara efektif. Jika terjadi gangguan pada sistem, para operator yang merasakan adanya gangguan tersebut diharapkan segera dapat mengoperasikan circuit-circuit Breaker yang tepat untuk mengeluarkan sistem yang terganggu atau memisahkan pembangkit dari jaringan yang terganggu. Sangat sulit bagi seorang operator untuk mengawasi gangguan-gangguan yang mungkin terjadi dan menentukan CB mana yang dioperasikan untuk mengisolir gangguan tersebut secara manual.

        arus gangguan yang cukup besar, maka perlu secepat mungkin dilakukan proteksi. Hal ini perlu suatu peralatan yang digunakan untuk mendeteksi keadaan-keadaan yang tidak normal tersebut dan selanjutnya menginstruksikan circuit breaker yang tepat untuk bekerja memutuskan rangkaian atau sistem yang terganggu. Dan peralatan tersebut kita kenal dengan relay.

Ringkasnya proteksi dan tripping otomatik circuit-circuit yang berhubungan, mempunyai dua fungsi pokok:

1. Mengisolir peralatan yang terganggu, agar bagian-bagian yang lainnya tetap beroperasi seperti biasa.

2. Membatasi kerusakan peralatan akibat panas lebih (over heating), pengaruh gaya-gaya mekanik dst.

"Koordinasi antara relay dan circuit breaker(CB) dalam mengamati dan memutuskan gangguan disebut sebagai sistem proteksi".

        Banyak hal yang harus dipertimbangkan dalam mempertahankan arus kerja maksimum yang aman. Jika arus kerja bertambah melampaui batas aman yang ditentukan dan tidak ada proteksi atau jika proteksi tidak memadai atau tidak efektif, maka keadaan tidak normal dan akan mengakibatkan kerusakan isolasi.

     Pertambahan arus yang berkelebihan menyebabkan rugi-rugi daya pada konduktor akan berkelebihan pula, sedangkan pengaruh pemanasan adalah sebanding dengan kwadrat dari arus:

H = 1kwadrat.R.t Joules

Dimana;
H = panas yang dihasilkan (Joule)

I = arus listrik (ampere)

R = tahanan konduktor (ohm)

t = waktu atau lamanya arus yang mengalir (detik)

Proteksi harus sanggup menghentikan arus gangguan sebelum arus tersebut naik mencapai harga yang berbahaya. Proteksi dapat dilakukan dengan Sekering atau Circuit Breaker.

Proteksi juga harus sanggup menghilangkan gangguan tanpa merusak peralatan proteksi itu sendiri. Untuk ini pemilihan peralatan proteksi harus sesuai dengan kapasitas arus hubung singkat “breaking capacity” atau Repturing Capacity.

Disamping itu, sistem proteksi yang diperlukan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:

1.      Sekering atau circuit breaker harus sanggup dilalui arus nominal secara terus menerus tanpa pemanasan yang berlebihan (overheating).

2.      Overload yang kecil pada selang waktu yang pendek seharusnya tidak menyebabkan peralatan bekerja.

3.      Sistem Proteksi harus bekerja walaupun pada overload yang kecil tetapi cukup lama, sehingga dapat menyebabkan overheating pada rangkaian penghantar.

4.      Sistem Proteksi harus membuka rangkaian sebelum kerusakan yang disebabkan oleh arus gangguan yang dapat terjadi.

5.      Proteksi harus dapat melakukan “pemisahan” (discriminative) hanya pada rangkaian yang terganggu yang dipisahkan dari rangkaian yang lain yang tetap beroperasi.

Proteksi overload dikembangkan jika dalam semua hal rangkaian listrik diputuskan sebelum terjadi overheating. Jadi disini overload action relatif lebih lama dan mempunyai fungsi inverse terhadap kwadrat dari arus.

Proteksi gangguan hubung singkat dikembangkan jika action dari sekering atau circuit breaker cukup cepat untuk membuka rangkaian sebelum arus dapat mencapai harga yang dapat merusak akibat overheating, arcing atau ketegangan mekanik.

Persyaratan Kualitas Sistem Proteksi

Ada beberapa persyaratan yang sangat perlu diperhatikan dalam suatu perencanaan sistem proteksi yang efektif, yaitu:

a.       Selektivitas dan Diskriminasi

Efektivitas suatu sistem proteksi dapat dilihat dari kesanggupan sistem dalam mengisolir bagian yang mengalami gangguan saja.

b.      Stabilitas
Sifat yang tetap inoperatif apabila gangguan-gangguan terjadi diluar zona yang melindungi (gangguan luar).

c.        Kecepatan Operasi
Sifat ini lebih jelas, semakin lama arus gangguan terus mengalir, semakin besar kemungkinan kerusakan pada peralatan. Hal yang paling penting adalah perlunya membuka bagian-bagian yang terganggu sebelum generator-generator yang dihubungkan sinkron kehilangan sinkronisasi dengan sistem. Waktu pembebasan gangguan yang tipikal dalam sistem-sistem tegangan tinggi adalah 140 ms. Dimana dimasa mendatang waktu ini hendak dipersingkat menjadi 80 ms sehingga memerlukan relay dengan kecepatan yang sangat tinggi (very high speed relaying).

d.       Sensitivitas (kepekaan)
Yaitu besarnya arus gangguan agar alat bekerja. Harga ini dapat dinyatakan dengan besarnya arus dalam jaringan aktual (arus primer) atau sebagai prosentase dari arus sekunder (trafo arus).

e.       Pertimbangan ekonomis

Dalam sistem distribusi aspek ekonomis hampir mengatasi aspek teknis, oleh karena jumlah feeder, trafo dan sebagainya yang begitu banyak, asal saja persyaratan keamanan yang pokok dipenuhi. Dalam suatu sistem transmisi justru aspek teknis yang penting. Proteksi relatif mahal, namun demikian pula sistem atau peralatan yang dilindungi dan jaminan terhadap kelangsungan peralatan sistem adalah vital.

Biasanya digunakan dua sistem proteksi yang terpisah, yaitu proteksi primer atau proteksi utama dan proteksi pendukung (back up).

f.       Realiabilitas (keandalan)

Sifat ini jelas, penyebab utama dari “outage” rangkaian adalah tidak bekerjanya proteksi sebagaimana mestinya (mal operation).

g.      Proteksi Pendukung

Proteksi pendukung (back up) merupakan susunan yang sepenuhnya terpisah dan yang bekerja untuk mengeluarkan bagian yang terganggu apabila proteksi utama tidak bekerja (fail). Sistem pendukung ini sedapat mungkin indenpenden seperti halnya proteksi utama, memiliki trafo-trafo dan rele-rele tersendiri. Seringkali hanya triping CB dan trafo -trafo tegangan yang dimiliki bersama oleh keduanya. Tiap-tiap sistem proteksi utama melindungi suatu area atau zona sistem daya tertentu. Ada kemungkinan suatu daerah kecil diantara zo na -zona yang berdekatan misalnya antara trafo-trafo arus dan circuit breaker-circuit breaker tidak dilindungi. Dalam keadaan seperti ini sistem back up (yang dinamakan, remote back up) akan memberikan perlindungan karena berlapis dengan zona-zona utama.

Pada sistem distribusi aplikasi back up digunakan tidak seluas dalam sistem tansmisi,cukup jika hanya mencakup titik-titik strategis saja. Remote back up akan bereaksi lambat dan biasanya memutus lebih banyak dari yang diperlukan untuk mengeluarkan bagian yang terganggu.

Komponen-Komponen Sistem Proteksi

Secara umum, komponen-komponen sistem proteksi terdiri dari:

1. Circuit Breaker, CB (Sakelar Pemutus, PMT)

2. Relay

3. Trafo arus (Current Transformer, CT)

4. Trafo tegangan (Potential Transformer, PT)

5. Kabel control

6. Catu daya, Supplay (batere)

Rangkuman
Proteksi dan automatic tripping Circuit Breaker (CB) dibutuhkan untuk:

1.      Mengisolir peralatan yang terganggu agar bagian-bagian yang lainnya tetap beroperasi seperti biasa.

2.      Membatasi kerusakan peralatan akibat panas lebih (overheating), pengaruh gaya mekanik dan sebagainya.

Proteksi harus dapat menghilangkan dengan cepat arus yang dapat mengakibatkan  panas yang berkelebihan akibat gangguan

H = Ikwadrat.R×t Joules

Peralatan proteksi selain sekering adalah peralatan yang dibentuk dalam suatu sistem koodinasi relay dan circuit breaker

Peralatan proteksi dipilih berdasarkan kapasitas arus hubung singkat ‘Breaking capacity’ atau ‘Repturing Capcity’.

Selain itu peralatan proteksi harus memenuhi persyaratan, sebagai berikut:

1. Selektivitas dan Diskriminasi

2. Stabilitas

3. Kecepatan operasi

4. Sensitivitas (kepekaan).

5. Pertimbangan eko nomis.

6. Realibilitas (keandalan).

7. Proteksi pendukung (back up protection)

Read More