Proteksi Dasar Sistem Tenaga Listrik: Fungsi, Jenis, dan Penerapannya

 

Proteksi Dasar pada Sistem Tenaga Listrik: Pentingnya Melindungi Peralatan Vital

Sistem tenaga listrik yang andal tidak hanya ditentukan oleh desain dan kapasitasnya, tetapi juga oleh sistem proteksi yang digunakan. Proteksi dasar bertujuan untuk menjaga peralatan listrik seperti trafo, motor, dan generator dari kerusakan akibat gangguan yang tidak diinginkan seperti hubung singkat, beban lebih, atau tegangan abnormal.

---

Apa Itu Sistem Proteksi?

Sistem proteksi adalah sekumpulan peralatan yang mendeteksi dan merespons kondisi abnormal pada sistem tenaga listrik. Tujuannya adalah:

• Mengurangi kerusakan peralatan

• Mengisolasi bagian yang terganggu sesegera mungkin

• Menjaga kestabilan sistem secara keseluruhan

Komponen utama sistem proteksi meliputi:

• Relay pengaman

• Pemutus tenaga (PMT)

• Trafo arus/tegangan

• Sumber daya cadangan (baterai)

• Wiring sistem proteksi

---

Proteksi Transformator

Fungsi transformator ialah memindahkan energi dari satu tegangan ke tegangan yang lain secara magnetic. Pada operasinya trafo tenaga diproteksi dari gangguan yang mungkin terjadi pada trafo. Peralatan proteksi pada trafo antara lain adalah sebagai berikut :

1. Relay Buchholz

berfungsi untuk mengamankan trafo dari gangguan internal trafo yang menimbulkan gas dimana gas tersebut timbul akibat adanya hubung singkat di dalam trafo atau akibat busur di dalam trafo.

Cara kerja adalah gas yang timbul di dalam trafo akan mengalir melalui pipa dan tekanan gas ini akan mengerjakan relay dalam 2 tahap, yaitu :

• Mengerjakan alarm (bucholz 1st) pada kontak bagian atas (1).
• Mengerjakan perintah trip ke PMT pada kontak bagian bawah (2).

Analisa gas yang timbul pada relay bucholz adalah sebagai berikut :

• H2 dan C2H2 menunjukkan adanya busur api pada minyak antara bagian-bagian konstruksi
• H2, C2H2 dan CH4 menunjukkan adanya busur api sehingga isolasi phenol terurai, misalnya terjadi gangguan pada sadapan
• H2, C2H4 dan C2H2 menunjukkan adanya pemanasan pada sambungan inti.
• H2, C2H, CO2 dan C3H4 menunjukkan adanya pemanasan setempat pada lilitan inti.

2. Relay Jansen

adalah relay yang digunakan untuk mengamankan trafo dari gangguan di dalam tap changer yang menimbulkan gas. Relay ini dipasang pada pipa yang menuju konservator.

Cara kerja pada prinsipnya sama dengan relay bucholz akan tetapi hanya punya satu kontak tripping.

3. Relay Sudden Pressure

Melindungi dari tekanan berlebih di dalam trafo, tersedia tipe membran dan valve.

digunakan untuk melindungi trafo dari gangguan tekanan berlebih yang disebabkan oleh gangguan di dalam trafo.

Type Membran

Berupa plat tipis yang di desain sedemikian rupa yang akan pecah apabila menerima tekanan melebiihi desainnya. Membrane ini hanya sekali pakai sehingga jika pecah harus diganti yang baru.

Type Valve

Berupa suatu katup yang ditekan oleh sebuah pegas yang di desain sedemikian rupa sehingga apabila terjadi tekanan di dalam trafo melebihi tekanan pegas maka akan membuka dan membuang tekanan keluar bersama sama sebagian minyak.

Apabila tekanan di dalam trafo sudah turun atau lebih kecil dari tekanan pegas maka valve akan menutup kembali.

4. Relay Suhu

berfungsi untuk melindungi trafo dari temperature yang berlebih. Apabila temperature trafo melebihi batas yang ditentukan maka relay suhu akan bekerja. Besar kenaikan suhu adalah sebanding dengan factor pembebanan dan suhu udara luar trafo.

Relay suhu dibedakan menjadi dua jenis, yaitu relay suhu winding (belitan) dan relay suhu Oil (Minyak trafo) yang bekerja pada dua tahap:

      Tahap 1 : mengerjakan alarm

      Tahap 2 : memerintahkan trip ke PMT

5. Relay Arus Lebih (Overcurrent)

berfungsi untuk melindungi trafo dari gangguan hubung singkat antar fasa di dalam maupun di luar daerah pengaman trafo

bekerja dengan prinsip instant, yaitu relay tersebut akan bekerja seketika ketika terdeteksi adanya arus gangguan. Sehingga dengan cepat dapat mengamankan trafo dan peralatan lain dari kerusakan.

Relay arus lebih biasanya di beri kode relay 51 dan dipasang pada sisi primer dan sisi sekunder trafo.

6. Relay Tangki Tanah (51G)

berfungsi untuk mengamankan trafo terhadap hubung singkat antara fasa dengan tangki trafo dan titik netral trafo yang di tanahkan.

Relay tangki tanah biasa diberi kode relay 51G dan dipasang dengan skema seperti gambar 6 diatas. Relay ini bekerja jika terjadi kebocoran arus dari belitan ke tangki trafo, arus dari tangki akan mengalirke tanah dan akan terdeteksi oleh relay arus lebih melalui CT. Kemudian relay akan mentripkan PMT di kedua sisi (primer dan sekunder).

7. Relay Differensial

Fungsi dari relay differensial adalah untuk mengamankan trafo dari gangguan hubung singkat yang terjadi didalam daerah pengamanan trafo relay ini bekerja dengan cara membandingkan arus yang masuk dan arus yang keluar

 

Dari Gb di atas dapat dilihat bahwa dalam kondisi arah arus Ip dan Is adalah berlawanan dan mempunyai besar yang sama maka relay differensial tidak dialiri arus. Relay ini bekerja apabila terjadi perbedaan arus antara sisi primer dan sisi sekunder. Perbedaan arus tersebu disebabkan oleh gangguan yang terdapat didaerah pengamanan trafo

 Proteksi Motor Listrik

Mayoritas beban pemakaian sendiri pada pembangkit listrik (terutama PLTU) adalah motor listrik. Motor listrik digunakan sebagai penggerak pompa, fan, valve dan lain sebagainya. Oleh karena itu motor lostrik harus dilindungi dari ancamangangguan yang mungkin terjadi pada motor tersebut.Berikut jenis proteksi yang umum:

• Relay arus lebih: Lindungi dari hubung singkat

• Relay overload: Tangani pembebanan berlebih

• Relay unbalance: Cegah kerusakan akibat ketidakseimbangan fasa

• Relay hubung singkat ke tanah

• Relay long start: Tangani arus start yang terlalu lama

• Relay temperatur: Deteksi suhu berlebih akibat gangguan mekanik/elektrik

---

Proteksi Generator

Generator adalah jantung dari pembangkit. Proteksi yang diterapkan antara lain:

• Relay hubung singkat

• Relay undervoltage & overvoltage

• Relay hubung singkat ke tanah

• Relay reverse power: Cegah generator menjadi beban (motor)

• Relay loss of excitation

• Relay temperatur & frekuensi

• Relay differensial

• Relay beban lebih

• Relay negative sequence

---

📈 Kesimpulan

Sistem proteksi dasar adalah komponen vital dalam menjaga keberlangsungan dan keselamatan operasi sistem tenaga listrik. Dengan pemilihan dan pengaturan relay yang tepat, sistem dapat bekerja optimal, meminimalkan kerusakan, dan menjaga kontinuitas pasokan listrik.