Sistem Pengaman Tenaga Listrik

Sistem Pengaman Tenaga Listrik

        Di dalam sistem tenaga listrik diperlukan adanya suatu sistem pengaman, yaitu untuk menghindari adanya kerusakan peralatan sistem tenaga listrik yang telah menghabiskan biaya investasi yang sangat besar. Menghindari terinterupsinya supply tenaga listrik serta menghindari terganggunya stabilitas sistem tenaga listrik dan kontinuitas sistem tenaga listrik denagan cara mengisolir bagian sistem tenaga listrik yang mengalami gangguan (yang tidak sehat) sehingga dampak yang ditimbulkan oleh gangguan tersebut tidak menyebar luas ke sistem peralatan listrik lainya, atau mengakibatkan kerusakan yang lebih parah dari peralatan tenaga listrik.

        Gangguan yang dimaksud adalah gangguan hubung singkat (short circuit faults) yang dapat disebabkan antara  lain: isolator organik menurun kekuatan dielektriknya karena panas atau menerima tegangan lebih akibat surja petir dan isolator porcelain terhubung singkat karena terpolusi oleh udara debu atau garam yang dapat menjadi retak,dll.

1. Gangguan Pada Sistem Tenaga Listrik

        1.1 Faktor Penyebabnya

        Pada sistem tenaga listrik merupakan suatu sistem yang sangat banyak memiliki peralatan sistem tenaga listrik. Oleh karena itu, ada beberapa faktor yang dapat menyebabkan terjadinya gangguan pada sistem tenaga listrik, diantaranya sebagai berikut:

Faktor Internal

        Faktor ini menyebabkan gangguan-gangguan yang berasal dari sistem itu sendiri. Misalnya usia pakai, keausan, kurangnya oli, dan sebagainya. Hal ini terutama karena isolasi akibat perubahan yang mendadak  dari kondisi rankaian. Misalnya operasi hubung pada saluran tanpa beban, perubahan yang mendadak, akibat hubungan singkat pada jaringan, kegagalan isolasi dan sebagainya.

Faktor Eksternal

        Faktor ini meliputi gangguan-gangguan yang berasal dari lingkungan di sekitar sistem. Misalnya cuaca, gempa bumi, dan sambaran petir. Di samping itu ada gangguan yang berasal dari binatang, misalnya gigitan tikus, burung, kalelawar, ular, dan sebagainya. Kondisi eksternal terutama adanya akibat sambaran petir, petir terjadi disebabkan oleh terkumpulnya oleh muatan listrik, yang mengakibatkan bertemunya muatan positif dan negatif. Bila tegangan ini cukup tinggi maka akan terjadi loncatan muatan listrik dari awan ke awan atau dari awan ke tanah. Faktor Manusia juga berpengaruh yaitu, terutama menyangkut kesalahan ataupun kelalaian dalam memberikan perlakuan pada sistem. Misalnya salah menyambung rangkaian, keliru dalam mengkalibrasi suatu peralatan ataupun piranti pengaman, dan sebagainya.

        Jika di tinjau dari sifat dan penyebanya secara umum dapat diketahui sebagai berikut:

• Tegangan lebih (Over Voltage)

Tegangan lebih merupakan suatu gangguan akibat tegangan sistem pada sistem tenaga listrik lebih besar dari yang seharusnya. Gangguan tegangan lebih dapat terjadi karena kondisi eksternal dan internal. gangguan pada sistem yang menyebabkan kenaikan arus pada sistem diikuti juga dengan terjadinya penurunan tegangan sistem.

• Hubung Singkat

        Hubung singkat adalah terjadinya hubungan penghantar bertegangan atau penghantar tidak bertegangan secara langsung tidak melalui media (resistor/beban) yang semestinya sehingga terjadi aliran arus yang tidak normal. Gangguan hubung singkat yang sering terjadi pada sistem  adalah:

1. Satu fasa dengan tanah
2. Fase dengan fase
3. Dua fase dengan tanah
4. Fase dengan fase dalam waktu yang bersamaan
5. Tiga fase dengan tanah
6. Hubung singkat dengan tanah

        Empat jenis gangguan pertama menimbulkan arus gangguan tidak simetris, sedangkan dua jenis gangguan yang terakhir menimbulkan arus gangguan hubung singkat simetris. hubung singkat di terminal stator  juga terjadi, hal ini di sebabkan ketidakseimbangan besaran arus pada urutan nol sistem 3 phasa sampai batas yang diijinkan. Hubungan satu kawat ke tanah pada penguat medan suatu sistem sinkron tidak segera menimbulkan efek yang merusak. Tetapi bila terlalu lama di biarkan maka akan terjadi hubung singkat pada belitan dan menimbulkan getaran.

• Over load (beban lebih)

        Beban lebih merupakan yang terjadi akibat konsumsi energi yang melebihi energi listrik yang dihasilkan pada pembangkit. Gangguan lebih sering terjadi pada generator dan transformator. Ciri dari beban lebih adalah adanya arus lebih pada komponen terutama pada motor listrik. Arus lebih ini dapat menimbulkan panas pada komponen sistem pada motor listrik yaitu akibatnya motor akan terbakar dan akan merusak belitan pada motor tersebut, dan juga bearing pada motor akan menjadi rusak karena itu diperlukan penambahan grease sesuai kapasitas motor atau pelumasan supaya motor dapat bekerja dengan baik.

Gambar 3.1  bearing

                                         

Penyebab kerusakan adalah :

• Beban terlalu berlebihan. Beban yang berlebihan dapat menimbulkan panas yang berlebiahan juga.

Cara mengatasinya adalah :

• Mengurangi beban, tetapi jika tidak mungkin maka harus memperbesar bearing.

2. Gangguan Pada Belitan Stator

2.1 Kegagalan isolasi

a. Kegagalan isolasi 

             Gangguan pada belitan stator berupa kegagalan isolasi dapat disebabkan oleh stress medan listrik, pengaruh mekanis, kelembaban, karena pemanasan yang berlebihan. Kegagalan isolasi tersebut akan menyebabkan hubung singkat  atau hubung tanah belitan stator. Untuk melindungi motor dan sistem dalam kawasan suralaya dari kerusakan atau kerugian yang lebih besar maka motor dilengkapi pengaman hubung singkat dan hubung tanah yang dapat terdiri dari pengaman lebur, relai arus lebih dan proteksi differensial.

b. Pemanasan Lebih

        Pemanasan lebih pada motor dapat terjadi oleh salah satu atau kombinasi dari penyebab berikut:

1. Pembebanan lebih pada motor. Kondisi beban lebih pada motor selalu diikuti dengan kenaikan arus stator, sehingga pengaman motor untuk kondisi tersebut harus dapat mendeteksi beban / arus lebih dan mempunyai karakteristik thermis I².t yang sama dengan motor yang diamankan.

2. Tegangan suplai yang terlalu rendah Untuk mempertahankan torsi pada beban tertentu, dalam kondisi tegangan rendah diperlukan arus yang lebih besar.

3. Motor terkunci atau gagal mencapai putaran nominal pada waktu yang ditetapkan.
4. Pada saat rotor terkunci, arus rotor dapat mencapai 4 s/d 7 kali arus nominal (tergantung dari prosedur start motor). Data atau informasi tentang batas kemampuan thermis dan lamanya motor mengalami kondisi terkunci.
5. Fasa tidak seimbang. Hilangnya satu fasa pada pasokan daya ke motor merupakan contoh ekstrim (sering terjadi) dari fasa tidak seimbang. Kondisi ini akan menimbulkan pemanasan lebih pada rotor walaupun tidak terjadi arus lebih pada stator.           

2.2 Pencegahan Gangguan

        Sistem tenaga listrik dikatakan baik apabila dapat mencatu daya dan menyalurkan tenaga listrik ke konsumen dengan tingkat kehandalan yang tinggi. Kehandalan disini meliputi kelangsungan, stabilitas dan harga per kwh yang terjangkau oleh konsumen, pemadaman listrik sering terjadi akibat gangguan yang tidak biasa diatasi oleh sistem pengaman. Keadaan ini sangat menggangu kelangsungan penyaluran tenaga listrik. Pencegahan gangguan pada sistem tenaga listrik bisa dikategorikan yaitu:

• Usaha memperkecil gangguan cara yang ditempuh, antara lain :

1. Membuat isolasi yang baik untuk semua peralatan.
2. Membuat koordinasi isolasi yang baik antara ketahanan isolasi peralatan dan penangkal petir.
3. Memakai kawat tanah dan membuat tahanan tanah dari menara sekecil mungkin.
4. Memasang lightning arrester (untuk mencegah kerusakan peralatan khususnya pada motor).

• Usaha untuk mengurangi kerusakan akibat gangguan

Beberapa cara untuk mengurangi pengaruh akibat gangguan, antara lain :

1. Mengurangi akibat gangguan, misalnya dengan membatasi arus hubung singkat, caranya dengan menghindari konsentrasi pembangkitan, pemasangan tahanan.
2. Secepatnya memisahkan bagian sistem yang terganggu dengan memakai pengaman dan pemutus beban dengan kapasitas yang memadai.
3. Merencanakan agar bagian sistem yang terganggu bila arus dipisahkan dari sistem tidak akan menggangu operasi sistem secara keseluruhan.
4. Mempertahankan stabilitas sistem selama terjadi gangguan yang terjadi  yaitu dengan memakai pengatur tegangan otomatis yang cepat karakteristik kestabilan motor yang memadai.  

Sumber  :  http://www.teknik-elektro.org/2012/04/sistem-pengaman-tenaga-listrik.html