Reverse Power Relay

Reverse power biasanya digunakan untuk menjelaskan mengenai fenomena perubahan unjuk kerja dari generator menjadi motor.

jadi dalam kejadian ini, sebuah generator yang tadinya menghasilkan daya listrik, berubah menjadi menggunakan daya listrik, dengan kata lain generator menjadi motor listrik. Hal ini bisa terjadi karena pada dasarnya antara generator dan motor memiliki konstruksi yang sama dan jika:

1. generator dihubungkan paralel atau bergabung dalam suatu jaringan dengan generator lain.

2. torsi yang dihasilkan oleh penggerak mula (prime mover, dalam hal ini misalkan turbin uap, turbin air, atau mesin diesel) lebih kecil dari torsi yang dibutuhkan untuk menjaga agar kecepatan rotornya berada pada kecepatan proporsionalnya (dengan referensi frekuensi sistem).

3. terjadi kehilangan torsi dari penggerak mulanya (dengan kata lain penggerak mulanya seperti turbin atau mesin diesel "TRIP" atau mengalami kegagalan operasi) dan generator masih terhubung dengan jaringan. Karena masih ada kecepatan sisa pada rotornya, sedangkan disisi statornya ada tegangan dari jaringan, sehingga tegangan di stator menginduksi ke lilitan rotor yang berputar.

Dampak reverse power adalah sebagai berikut:
1. untuk diesel generator dapat terjadi ledakan pada ruang bakarnya karena adanya akumulasi bahan bakar yang tak terbakar sedangkan rotor terus berputar,
2. pada gas turbin juga akan merusak gearbox nya dan
3. pada hydro plant (turbin air) akan terjadi kavitasi.

Inti dari semuanya, jika terjadi reverse power pada suatu unit pembangkit listrik adalah terjadi kerusakan pada peralatan penggerak mulanya (prime mover) atau turbinnya. oleh karena itu pada generator dipasang relay reverse power sebagai pengamannya, dan biasanya interlock dengan generator CB nya.

reverse power relay bekerja dengan mengukur komponen aktif arus beban, I x cos φ.

Ketika Generator beroperasi dan menghasilkan daya listrik maka komponen arus beban I x cos φ bernilai positif, sedangkan dalam kondisi reverse power maka komponen beban aktif I x cos φ akan berubah menjadi bernilai negatif. Dan jika nilai negatif ini melampaui set point dari relay, maka relay reverse power akan bekerja dan beberapa saat kemudian memerintahkan Circuit breaker untuk membuka.

Semoga bermanfaat,

*** HaGe *** http://dunia-listrik.blogspot.com

kode angka dalam sistem kelistrikan

Dalam single-line diagram (diagram garis tunggal) suatu sistem instalasi, maka akan kita jumpai kode-kode angka pada keterangan gambarnya, hal ini dimaksudkan untuk mempermudah kita dalam membuat penamaan suatu peralatan.

Adalah ANSI (American National Standards Institute) yang membuat standarisasi kode angka tersebut. Kode angka yang tertera, kadang ditambahkan juga dengan huruf alphabet yang akan memberikan keterangan tambahan, sebagai contoh kode 51G yang berarti untuk OverCurrent Ground Relay, lalu 50N yang mengindikasikan alat Ground Sensitive OverCurrent Relay dengan rujukan pembacaan arus Netralnya, dan ada juga 87T yang artinya untuk peralatan Differential Relay yang digunakan pada Transformator.

Berikut daftar dari kode-kode angka tersebut:

1 - Master Element
2 - Time Delay Starting or Closing Relay
3 - Checking or Interlocking Relay
4 - Master Contactor
5 - Stopping Device
6 - Starting Circuit Breaker
7 - Anode Circuit Breaker
8 - Control Power Disconnecting Device
9 - Reversing Device
10 - Unit Sequence Switch
11 - Reserved for future application
12 - Overspeed Device
13 - Synchronous-speed Device
14 - Underspeed Device
15 - Speed - or Frequency, Matching Device
16 - Reserved for future application
17 - Shunting or Discharge Switch
18 - Accelerating or Decelerating Device
19 - Starting to Running Transition Contactor
20 - Electrically Operated Valve
21 - Distance Relay
22 - Equalizer Circuit Breaker
23 - Temperature Control Device
24 - Over-Excitation Relay (V/Hz)
25 - Synchronizing or Synchronism-Check Device
26 - Apparatus Thermal Device
27 - Undervoltage Relay
28 - Flame Detector
29 - Isolating Contactor
30 - Annunciator Relay
31 - Separate Excitation Device
32 - Directional Power Relay
33 - Position Switch
34 - Master Sequence Device
35 - Brush-Operating or Slip-Ring Short-Circuiting, Device
36 - Polarity or Polarizing Voltage Devices
37 - Undercurrent or Underpower Relay
38 - Bearing Protective Device
39 - Mechanical Conduction Monitor
40 - Field Relay
41 - Field Circuit Breaker
42 - Running Circuit Breaker
43 - Manual Transfer or Selector Device
44 - Unit Sequence Starting Relay
45 - Atmospheric Condition Monitor
46 - Reverse-phase or Phase-Balance Current Relay
47 - Phase-Sequence Voltage Relay
48 - Incomplete Sequence Relay
49 - Machine or Transformer, Thermal Relay
50 - Instantaneous Overcurrent or Rate of Rise, Relay
51 - AC Time Overcurrent Relay
52 - AC Circuit Breaker
53 - Exciter or DC Generator Relay
54 - High-Speed DC Circuit Breaker
55 - Power Factor Relay
56 - Field Application Relay
57 - Short-Circuiting or Grounding (Earthing) Device
58 - Rectification Failure Relay
59 - Overvoltage Relay
60 - Voltage or Current Balance Relay
61 - Machine Split Phase Current Balance
62 - Time-Delay Stopping or Opening Relay
63 - Pressure Switch
64 - Ground (Earth) Detector Relay
65 - Governor
66 - Notching or Jogging Device
67 - AC Directional Overcurrent Relay
68 - Blocking Relay
69 - Permissive Control Device
70 - Rheostat
71 - Level Switch
72 - DC Circuit Breaker
73 - Load-Resistor Contactor
74 - Alarm Relay
75 - Position Changing Mechanism
76 - DC Overcurrent Relay
77 - Pulse Transmitter
78 - Phase-Angle Measuring or Out-of-Step Protective Relay
79 - AC Reclosing Relay
80 - Flow Switch
81 - Frequency Relay
82 - DC Reclosing Relay
83 - Automatic Selective Control or Transfer Relay
84 - Operating Mechanism
85 - Carrier or Pilot-Wire Receiver Relay
86 - Lockout Relay
87 - Differential Protective Relay
88 - Auxiliary Motor or Motor Generator
89 - Line Switch
90 - Regulating Device
91 - Voltage Directional Relay
92 - Voltage and Power Directional Relay
93 - Field Changing Contactor
94 - Tripping or Trip-Free Relay
95 - Reluctance Torque Synchrocheck
96 - Autoloading Relay

Semoga bermanfaat,
*** HaGe *** http://dunia-listrik.blogspot.com

Relai Jarak / Distance Relay

Relai jarak atau distance relay digunakan sebagai pengaman utama (main protection) pada Suatu sistem transmisi, baik SUTT maupun SUTET, dan sebagai cadangan atau backup untuk seksi didepan. Relai jarak bekerja dengan mengukur besaran impedansi (Z), dan transmisi dibagi menjadi beberapa daerah cakupan pengamanan yaitu Zone-1, Zone-2, dan Zone-3, serta dilengkapi juga dengan teleproteksi (TP) sebagai upaya agar proteksi bekerja selalu cepat dan selektif didalam daerah pengamanannya.



Prinsip Kerja Relai Jarak

Relai jarak mengukur tegangan pada titik relai dan arus gangguan yang terlihat dari relai, dengan membagi besaran tegangan dan arus, maka impedansi sampai titik terjadinya gangguan dapat ditentukan. Perhitungan impedansi dapat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut:

Zf=Vf/If

Dimana:
Zf = Impedansi (ohm)
Vf = Tegangan (Volt)
If = Arus gangguan

Relai jarak akan bekerja dengan cara membandingkan impedansi gangguan yang terukur dengan impedansi setting, dengan ketentuan:
a. Bila harga impedansi ganguan lebih kecil dari pada impedansi seting relai maka relai akan trip.
b. Bila harga impedansi ganguan lebih besar daripada impedansi setting relai maka relai akan tidak trip.


Gambar Blok Diagram Relai Jarak.

Pengukuran Impedansi Gangguan Oleh Relai Jarak

Menurut jenis gangguan pada sistem tenaga listrik, terdiri dari gangguan hubung singkat tiga fasa, dua fasa, dua fasa ke tanah dan satu fasa ke tanah. Relai jarak sebagai pengaman utama harus dapat mendeteksi semua jenis gangguan dan kemudian memisahkan sistem yang terganggu dengan sistem yang tidak terganggu.

1. Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa

Pada saat terjadi gangguan tiga fasa yang simetris, maka amplitudo tegangan fasa VR,VS,VT turun, namun beda fasanya tetap 1200 listrik. Impedansi yang diukur relai jarak pada saat terjadi gangguan hubung singkat tiga fasa adalah sebagai berikut:

Vrelai = VR

Irelai=IR

ZR= VR /IR

Dimana,
ZR = impedansi terbaca oleh relai
VR = Tegangan fasa ke netral
IR = Arus fasa

2. Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa

Untuk mengukur impedansi pada saat terjadi gangguan hubung singkat dua fasa, tegangan yang masuk ke komparator relai adalah tegangan fasa yang terganggu, sedangkan arusnya adalah selisih (secara vektor) arus-arus yang terganggu. Misalkan terjadi hubung singkat antara fasa S dan T , maka pengukuran impedansi untuk hubung singkat antara fasa S dan T adalah sebagai berikut:

V relai = VS – VT

I relai = IS - IT

Sehingga,

ZR = Vrelai/Irelai = ( VS – VT ) / ( IS – IT )

3. Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah

Untuk mengukur impedansi pada saat hubung singkat satu fasa ke tanah, tegangan yang dimasukkan ke relai adalah tegangan yang terganggu, sedangkan arus fasa terganggu di tambah arus sisa dikali faktor kompensasi. Misalnya terjadi gangguan hubung singkat satu fasa R ke tanah, maka pengukuran impedansi dilakukan dengan cara sebagai berikut:

Tegangan pada relai: Vrelai = VR

Arus pada relai : Irelai = IR+K0.In

Arus netral : In=IR+IS+IT

Kompensasi urutan nol : K0=1/3(Z0-Z1/Z1)

Z1=VR/(IR+K0.In)

untuk gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah, Impedansi urutan nol akan timbul pada gangguan tanah. Adanya K0 adalah untuk mengkompensasi adanya impedansi urutan nol tersebut. Sehingga impedansi yang terukur menjadi benar.

Karakteristik Relai Jarak

Karakteristik relai jarak merupakan penerapan langsung dari prinsip dasar relai jarak. Karakteristik ini biasa digambarkan didalam diagram R-X. Macam-macam karakteristik relai jarak adalah sebagai berikut:

1. Karakteristik impedansi
Ciri-ciri nya :
a. Merupakan lingkaran dengan titik pusatnya ditengah-tengah, sehingga mempunyai sifat non directional. Untuk diaplikasikan sebagai pengaman SUTT perlu ditambahkan relai directional atau relai arah.
b. Mempunyai keterbatasan mengantisipasi gangguan tanah high resistance.
c. Karakteristik impedansi sensitive oleh perubahan beban, terutama untuk SUTT yang panjang sehingga jangkauan lingkaran impedansi dekat dengan daerah beban.

2. Karakteristik Mho
Ciri-ciri:
a. Titik pusatnya bergeser sehingga mempunyai sifat directional.
b. Mempunyai keterbatasan untuk mengantisipasi gangguan tanah high resistance.
c. Untuk SUTT yang panjang dipilih Zone-3 dengan karakteristik Mho lensa geser.

3. Karakteristik Reaktansi
Ciri-ciri:
a. Karateristik reaktansi mempunyai sifat non directional. Untuk aplikasi di SUTT perlu ditambah relai directional atau relai arah.
b. Dengan seting jangkauan resistif cukup besar maka relai reaktansi dapat mengantisipasi gangguan tanah dengan tahanan tinggi.

4. Karakteristik Quadrilateral
Ciri-ciri:
a. Karateristik quadrilateral merupakan kombinasi dari 3 macam komponen yaitu : reaktansi, berarah dan resistif.
b. Dengan seting jangkauan resistif cukup besar, maka karakteristik relai quadrilateral dapat mengantisipasi gangguan tanah dengan tahanan tinggi.
c. Umumnya kecepatan relai lebih lambat dari jenis mho.

Bersambung, ke halaman sini

Semoga bermanfaat, HaGe.

Standarisasi Motor Listrik

Motor listrik yang umum digunakan di dunia Industri adalah motor listrik asinkron, dengan dua standar global yakni IEC dan NEMA. Motor asinkron IEC berbasis metrik (milimeter), sedangkan motor listrik NEMA berbasis imperial (inch), dalam aplikasi ada satuan daya dalam horsepower (hp) maupun kiloWatt (kW).

Motor listrik dalam standard IEC dibagi menjadi beberapa kelas sesuai dengan efisiensi yang dimilikinya. Sebagai standar di Uni Eropa, pembagian kelas ini menjadi EFF1, EFF2 dan EFF3. Untuk kelas EFF1 adalah motor listrik yang paling efisien, paling sedikit memboroskan tenaga, sedangkan EFF3 sudah tidak boleh dipergunakan dalam lingkungan uni eropa, sebab memboroskan bahan bakar di pembangkit listrik dan secara otomatis akan menimbulkan buangan karbon yang terbanyak, sehingga lebih mencemari lingkungan.

Standar IEC yang berlaku adalah IEC 34-1, ini adalah sebuah standar yang mengatur rotating equipment bertenaga listrik. Ada banyak pabrik elektrik motor, tetapi hanya sebagian saja yang benar-benar mengikuti arahan IEC 34-1 dan juga mengikuti arahan level efisiensi dari Uni Eropa.

Banyak produsen elektrik motor yang tidak mengikuti standar IEC dan Uni Eropa supaya produknya menjadi murah dan lebih banyak terjual, banyak negara berkembang manjdi pasar untuk produk ini, yang dalam jangka panjang memboroskan keuangan pemakai, sebab tagihan listrik yang semakin tinggi setiap tahunnya.

Lembaga yang mengatur dan menjamin level efisiensi ini adalah CEMEP, sebuah konsorsium di Eropa yang didirikan oleh pabrik-pabrik elektrik motor yang ternama, dengan tujuan untuk menyelamatkan lingkungan dengan mengurangi pencemaran karbon secara global, karena banyak daya diboroskan dalam pemakaian beban listrik.
Sebagai contoh, dalam sebuah industri rata-rata konsumsi listrik untuk motor listrik adalah sekitar 65-70% dari total biaya listrik, jadi memakai elektrik motor yang efisien akan mengurangi biaya overhead produksi, sehingga menaikkan daya saing produk, apalagi dengan kenaikan tarif listrik setiap tahun, maka pemakaian motor listrik EFF1 sudah waktunya menjadi keharusan.

Sumber: http://www.nema.org/

Semoga bermanfaat, HaGe.

Perubahan Reaktansi Mesin Listrik Pada Saat Terjadi Gangguan

Pada saat terjadi gangguan di sistem tenaga listrik pasti akan mengalir arus yang besar pada sistem tersebut, dan peralatan proteksi arus lebih (seperti Circuit Breker, Over Current relay dan fuse) harus dapat mengisolasi lokasi hubung singkat agar meminimalkan kerusakan yang terjadi pada komponen-komponen peralatan.

Oleh karena itu perhitungan arus hubung singkat diperlukan untuk :
a. memperoleh perkiraan arus hubung singkat maksimum, yang berfungsi untuk memilih kapasitas dari CB,fuse,bus & rating dan setting dari alat proteksi & koordinasi proteksi arus lebih yang akan digunakan.
b. memperoleh perkiraan arus hubung singkat minimum, yang berfungsi untuk menetapkan sensitivitas alat proteksi.
c. evaluasi aliran arus hubung singkat dan profil tegangan selama terjadinya hubung singkat.

Arus (pada frekuensi daya) yang mengalir selama terjadinya gangguan hubung singkat berasal dari mesin-mesin berputar. namun, kapasitor daya pun dapat mengeluarkan arus transien yang besar tapi dalam waktu singkat (pada frekuensi > frekuensi daya).

Mesin-mesin berputar seperti disebutkan diatas terdiri dari 4 kategori, yaitu:
• Generator sinkron
• Motor sinkron dan synchronous condenser
• Mesin induksi
• Peralatan dan perlengkapan listrik (seperti untuk sistem distribusi: gardu induk)

Besar arus hubung singkat dari setiap mesin berputar dibatasi oleh impedansi
mesin dan impedansi antara mesin tersebut dan gangguan.

1. Generator Sinkron

Besar reaktansi generator sinkron berubah bila generator merasakan adanya gangguan hubung singkat:

• Xd” = reaktansi sub-transien, menentukan arus pada 1st cycle (pada frekuensi 50Hz atau 60 Hz) dari awal gangguan; setelah ~ 0,1 detik reaktansi naik menjadi,

• Xd’ = reaktansi transien, menentukan arus beberapa cycles dari awal gangguan; setelah 0,5 - 2 detik kemudian reaktansi naik menjadi,

• Xd = reaktansi sinkron menentukan arus setelah tercapai keadaan tunak/mantap

Jadi proses perubahan nilai reaktansi dari generator sinkron bila terjadi gangguan adalah sebagai berikut: Xd” -> Xd’ -> Xd

Arus hubung singkat: I= E/Z

dengan;
Z= impedansi total antara tegangan dalam generator dengan gangguan

2. Motor Sinkron dan Synchronous Condenser

• Motor sinkron mensuplai arus hubung singkat seperti halnya generator sinkron
• Bila gangguan menyebabkan tegangan sistem turun, maka motor akan mengalami penurunan suplai daya untuk memutar beban. Pada saat yang sama tegangan dalam motor menyebabkan mengalirnya arus ke arah lokasi gangguan. Inersia motor dan beban berlaku sebagai penggerak mula, dan apabila eksitasi motor konstan, motor akan berfungsi sebagai generator mensuplai arus gangguan.
• Reaktansi motor sinkron berubah dari : Xd” -> Xd’ -> Xd
• Arus hubung singkat dihitung dengan menggunakan sirkuit ekivalen generator sinkron.

Untuk Synchronous condenser, peranannya hampir sama seperti motor sinkron (namun tanpa beban).

3. Mesin Induksi

terbagi menjadi motor induksi dan generator induksi.

a. Motor Induksi
• Motor Induksi rotor sangkar berkontribusi pada arus hubung singkat hanya dalam beberapa cycles saja, kemudian hilang. Reaktansi motor induksi yang digunakan untuk menghitung arus hubung singkat adalah Xd” yang besarnya mendekati locked-rotor reactance.

• Motor induksi rotor belitan yang ujung belitan rotornya dihubung singkat berlaku seperti motor induksi rotor belitan. Bila belitan rotornya dihubungkan dengan tahanan luar, konstanta waktu hubung singkatnya kecil sehingga kontribusinya dapat diabaikan.

b. Generator Induksi
• Pada perhitungan arus hubung singkat = motor induksi.

Tipe Gangguan Hubung Singkat

• Hubung singkat tiga-fasa (simetris)
• Hubung singkat fasa ke fasa (line-to-line)
• Hubung singkat fasa-fasa-tanah
• Hubung singkat fasa ke tanah

Metode Perhitungan

• Untuk gangguan hubung singkat tiga-fasa (simetris) pada sistem tiga fasa didekati dengan sirkuit ekivalen fasa tunggal (fasa-netral). Dalam hal ini perlu diperhatikan batasan berikut:
– Komponen-komponen sistem simetris (didesain simetris)
– Pembebanan sistem (dapat dianggap) seimbang dan simetris.
• Untuk gangguan hubung singkat tak-simetris, diperlukan transformasi komponen simetris (komponen-komponen urutan positif, negatif dan nol).
• Perhitungan dilakukan dalam sistem per-unit
• Menggunakan teorema Thevenin dan Superposisi


Semoga bermanfaat,

HaGe – http://dunia-listrik.blogspot.com