View
77
Download
19
Category
Preview:
DESCRIPTION
kubikel
Citation preview
9/29/2015 Kegagalan Proteksi 20kv ~ Cubicle TM
http://cubicletm.blogspot.co.id/2014/11/kegagalanproteksi20kv.html 1/14
HOME CUBICLE KEGAGALAN PROTEKSI 20KV
KEGAGALAN PROTEKSI 20KVkhaerul syam 14:46 cubicle
KEGAGALAN PROTEKSI 20 KV DISTRIBUSI (pengalamandalam operasi)Ir. H Komari , Pribadi Kadarisman
SEMINAR PENDIDIKAN DAN PELATIHAN PT PLN
Jaringan distribusi 20 kV PLN diamankan dari gangguan hubung singkatdengan menggunakan proteksi Relai Arus Lebih (OCR) dan Relai ArusLebih Gangguan Tanah (GFR) dan dengan sistem pentanahan netralumumnya melalui Tahanan.
Dalam operasinya, telah berulang kali terjadi kerusakan parah pada kubile20 kV, baik pada kubikel penyulang keluar atau pada kubikel incomingakibat gangguan di penyulang berkembang menjadi gangguan di dalamkubikel diikuti kegagalan sistem proteksi, yang kemudian membuatkebakaran berat di kubikel, bahkan menghancurkan beberapa kubikel laindisekitarnya dan Trafo Tenaganya,
Komponen yang masuk dalam sistem proteksi tenaga listrik diantaranyaadalah CT (Current Transformator), PT (Potential Transformer), Relai, PMT(Pemutus Tenaga), Kabel Kontrol (AC atau DC), Sumber tenaga DC(Batere) untuk trip PMT dll.
Kegagalan sistem proteksi disini bisa terjadi pada CT, PMT, bisa padaRelai pengaman utama atau pengaman cadangan, bisa pada pengawatandan atau sumber DC untuk tripping.
Secara umum, kegagalan proteksi utama belumlah sampai merusakperalatan instalasi tenaga karena masih tersedia pengaman cadangan,tetapi kalau pengaman cadangan juga gagal apalagi sampai beberapalapis, maka kerusakan parah peralatan instalasi tidak dapat dihindari.
page contents page contents
HOME CUBICLE TRAFO PANEL COMMISSIONING CABLE
ORDER CATALOG GALLERY VIDEO TRANSLATE
Cubicle TM Advertise Sitemap About Contact Home
9/29/2015 Kegagalan Proteksi 20kv ~ Cubicle TM
http://cubicletm.blogspot.co.id/2014/11/kegagalanproteksi20kv.html 2/14
Pembahasan ini, mencoba mengungkap kemungkinan sebab kegagalansistem proteksi yang membuat kerusakan parah pada instalasi distribusi 20kV PLN.
Sistem 20 kV PLN dan pengamanannya
1.1 Pasokan Daya Distribusi 20 kVPasokan daya listrik pada sistem distribusi 20 kV PLN didapat dari sistempenyaluran 150 kV atau 70 kV melalui Trafo Tenaga yang berfungsisebagai trafo step down 150/20 kV atau 70/20 kV yang terpasang di GarduInduk dengan kapasitas yang bervariasi antara 5, 10, 20, 30 s/d 60 MVA.Dengan berkembangnya sistem kelistrikan,
sistem penyaluran 150 kV PLN menjadi sudah besar sekali danterinterkoneksi antara area satu dengan area lainnya di Jawa, kondisi inidiikuti pula oleh sistem penyaluran 150 kV diluar Jawa dengan pola yangmirip.
Khusus di Pulau Jawa, kapasitas saluran 150 kV sudah sampai pada level1000 s/d 2000 A per sirkit dan kapastas hubung singkat di Bus 150 kVsudah mencapai ribuan MVA. Sedangkan sistem penyaluran 70 kVterkesan tidak dikembangkan lagi. Tetapi saat sekarang masih ada dalamsistem kelistrikan PLN.
Sistem Distribusi 20 kV.Keluaran dari Trafo Daya dikumpulkan dulu pada Bus 20 kV di kubikel diGardu Induk untuk kemudian di distribusikan melalui beberapa Penyulang20 kV ke konsumen dengan jaringan berupa Saluran Udara TeganganMenengah (SUTM) atau Saluran Kabel Tegangan Menengah (SKTM) .
Khusus SUTM, jaringan bisa ditarik sepanjang puluhan sampai ratusankm termasuk percabangannya dan biasanya ada diluar kota besar, Sepertidiketahui, apalagi di Indonesia, jaringan dengan konduktor telanjang yangdigelar di udara bebas banyak mengandung resiko terjadi gangguanhubung singkat fasafasa atau satu fasatanah.
Disepanjang jaringan SUTM terdapat perca bangan yang dibentukdidalam Gardu Distribusi atau Gardu Tiang. Sementara jaringan SKTMrelatif lebih pendek dan berada didalam kota besar dengan jumlahgangguan yang relatif sedikit. Bila terjadi gangguan itu biasanya padasambungan yang akan merupakan gangguan permanen.
Seperti halnya di jaringan SUTM, di jaringan SKTM juga terdapat GarduDistribusi untuk percabangan ke Beban Konsumen atau percabanganSKTM.
Seringnya gangguan hubung singkat di jaringan menyebabkan sering pulaRelai Proteksi bekerja dan sesering itu pula Trafo Daya menderita pukulanhubung singkat yang dapat memperpendek umur Trafo Daya tersebut.
Dengan sudah besarnya kapasitas sistem 150 kV, boleh dikatakankapasitas hubung singkat di Bus 20 kV tergantung dan dibatasi olehbesarnya kapasitas Trafo Daya.
Proteksi sistem Distribusi dan KoordinasinyaPenyulang Distribusi 20 kV PLN diamankan dari gangguan hubung singkatdengan menggunakan Relai Arus Lebih (OCR) dengan tunda waktu danOCR yang bekerja seketika,
gangguan satu fasa ketanah diamankan dengan menggunakan Relai ArusLebih Gangguan Tanah (GFR), juga dengan tunda waktu. DC 110 Volt dari
9/29/2015 Kegagalan Proteksi 20kv ~ Cubicle TM
http://cubicletm.blogspot.co.id/2014/11/kegagalanproteksi20kv.html 3/14
Batere digunakan sebagai sumber untuk kerja Relai dan mengerjakantripping coil PMT.
Di jaringan SUTM adakalanya dilengkapi dengan Recloser,Sectionalizer yang berfungsi sebagai alat proteksi dan penutup balikbila terjadi tripping akibat gangguan hubung singkat temporer disisihilir. Ada juga yang hanya menggunakan Sekering sebagai alat proteksi.
Untuk jaringan SUTM atau SKTM yang mempunyai instalasi percabangandi Gardu Distribusi, ada yang dipersiapkan dengan alat proteksi yangmengunakan OCR+GFR dan PMT dengan sumber untuk trippingnyamemanfaatkan arus gangguan yang dipungut di sekunder CT, tetapi halterakhir ini tidak begitu banyak.
Dengan paket perhitungan sederhana, koordinasi tripping antaraOCR/GFR yang terpasang di sebelah hilir dan yang terpasang disebelahhulu sudah dapat dilakukan staf PLN, baik karakteristik waktu OCR/GFRitu definite atau Inverse.
Pada awalnya (sekitar tahun 1970 an), OCR yang digunakan umumnyadengan karakteristik waktu definite, dimana perhitungan koordinasinyamudah. Namun dengan berkembangnya sistem penyaluran dan distribusi,dimana kapasitas hubung singkat sudah menjadi lebih besar,
persoalan perlunya menekan komulasi waktu trip Relai disisi hulu padapenggunaan OCR dari jenis definite, mulai bergeser ke karakteristik waktudari jenis Inverse.
Demikian pula GFR, karena kurva arus gangguan tanah di sepanjangjaringan distribusi 20 kV yang landai, karakteristik waktu GFR juga padaawalnya dari jenis definite. Kurva arus yang landai ini diperoleh dari pembatasan besar arus gangguan tanah maksimum sebesar arus bebannominal trafo daya terbesar pada waktu itu,
yaitu dengan menerapkan pentanahan Netral Trafo Daya sisi 20 kVmelalui Tahanan. Sensitivity GFR ditetapkan sebesar 10% Arus nominalCT.
Namun dalam perjalanan operasi distribusi, beban konsumen yangtersebar, menyebabkan tambahan percabangan jaringan yang secaratidak sadar menambah besarnya arus kapasitif jaringan yang dapatmembuat GFR di beberapa penyulang salah kerja sewaktu terjadigangguan satu fasa ketanah di satu penyulang 20 kV.
Kejadian terakhir ini dikenal dengan istilah Simpatetik trip.Kembali pemilihan karakteristik waktu GFR dari jenis definite mulaibergeser ke karakteristik waktu GFR dari jenis Inverse. Walaupun demikianada penyelesaian lain dari masalah simpatetik trip ini yaitu dengan RelaiArah Gangguan tanah.
1.4 Kubikel 20 kV di Gardu Induk.Kubikel 20 kV yang terpasang di Gardu Induk PLN dibuat olehbeberapa pabrikan yang biasanya sudah lulus dalam pengujian jenisyang dilakukan LMK (PLN JASTEK).
Indeks proteksi dari Kubikel ini juga sudah menjadi pertimbangan PLNdalam memilih Kubikel yang akan dipakai, namun dalampemasangannya di Gardu Induk atau di Gardu Distribusi, penjagaanatas Indeks protek
9/29/2015 Kegagalan Proteksi 20kv ~ Cubicle TM
http://cubicletm.blogspot.co.id/2014/11/kegagalanproteksi20kv.html 4/14
si kubikel ini sering terabaikan, sehingga berakibat mempercepatterpolusinya peralatan didalam kubikel setelah beroperasi beberapawaktu, Kubikel 20 kV yang demikian dapat menimbulkan masalah yangserius dimana polusi didalam kubikel dapat menurunkan ketahananisolasi dari isolator penyangga rel didalam kubikel
misalnya terpolusi partikel garam (untuk kubikel yang dipasang dekatpantai), atau terpolusi partikel kimia yang menjembatani terjadinyaflashover (hasil pemanasan bahan isolasi kabel akibat terminasi yang tidakbaik atau lokasi kubikel di Gardu Induk yang berdekatan dengan suatupabrik) dll.
Kalau pengotoran permukaan isolator didalam kubikel 20 kV itu terjadi,maka transient over voltage akibat pemutusan arus gangguan oleh PMTpenyulang atau saat terjadi gangguan satu fasa ketanah di jaringan,walaupun tegangan transient itu tidak terlalu tinggi, sudah dapat membuatflashover didalam kubikel.
Konstruksi Kubikel 20 kVSecara umum, konstruksi kubikel 20 kV yang terpasang di instalasi PLNsekilas dapat dilihat pada gambar dibawah ini Biasanya partikel yangmembuat polusi didalam kubikel masuk melalui lubang antara kabelduct dan ruang bagian dalam kubikel (cable gland) yang tidak tertutuprapat sejak awal pemasangannya, sehingga mempercepat prosespenumpukan patrikel tertentu dipermukaan isolator di dalam kubikel.
Demikian pula bila terminasi kabel kurang baik, pemanasan danpenguapan bahan isolasi kabel juga akan mengotori permukaanisolator penyangga rel melalui lubang ini. Kondisi lain yang jugamenjadi masalah adalah pentanahan kubikel.
Pentanahan yang tidak baik bisa menaikan potensial kubikel terhadaptanah referens bila terjadi flashover. Power follow current (dari sistem)yang bertahan lama akan menghancurkan kubikel.
Pasokan DC 110 V untuk Proteksi dan Kontrol di Gardu IndukSeperti telah diketahui bahwa masih banyak Gardu Induk di PLN yangmenggunakan satu set Batere untuk sistem kontrol & proteksi 150 kVbersamasama dengan sistem kontrol & proteksi 20 kV
pemisahannya hanya dilakukan melalui beberapa MCB DC yang secaraelektris masih terhubung menjadi satu seperti dapat digambarkan secarasederhana sebagai berikut :(Gambar 2 )
Isolasi kabel kontrol hanya tahan terhadap tegangan 2000 Volt saja,sehingga harus dilindungi agar tidak tersambar tegangan tinggi yang bisamerusak isolasinya. Bila sampai terjadi juga,
break down kabel kontrol tersebut ketanah akan terjadi pada kedua kutubnya (positif dan negatif) di satu atau beberapa tempat, sumber DCmerasakan kondisi ini sebagai hubung singkat yang bisa mentripkanbeberapa MCB DC pada cabangcabang di panel pembagi DC 110 Volt,
sistem kontrol dan proteksi kubikel 20 kV kehilangan sumber dayabantunya atau bila MCB utamanya juga trip, maka seluruh sistem kontroldan proteksi di Gardu Induk itu menjadi lumpuh.
9/29/2015 Kegagalan Proteksi 20kv ~ Cubicle TM
http://cubicletm.blogspot.co.id/2014/11/kegagalanproteksi20kv.html 5/14
2. Gangguan di KubikelSecara normal gangguan di Penyulang 20 kV akan dideteksi oleh Relaiproteksi di Penyulang tersebut dan mentripkan PMTnya, kalau kondisiKubikel dalam keadaan normal.
Kondisi tidak normal yang dapat membuat gangguan di penyulang 20 kVberkembang menjadi gangguan di Kubikel 20 kV di Gardu bisa dari sebabsebab sebagai berikut :
2.1 Kelemahan di Terminasi kabelTerminasi kabel yang buruk kondisinya bisa menyebabkan panas,sehingga bahan isolasi kabel bisa menguap mengotori ruang danpermukaan isolator penyangga rel didalam kubikel.
Pada kondisi ini, kubikel yang beroperasi dengan tegangan nominal sudahmenjadi rawan terjadi flash over apalagi disulut dengan Terbangkitnyategangan lebih transient
2.2 Sambaran petir di Jaringan DistribusiPetir yang menyambar di jaringan distribusi menghasilkan gelombangberjalan yang akan sampai ke kubikel. Biasanya dan memangseharusnya,
kubikel diamankan terhadap tegangan surja petir oleh Arrester yangdipasang di pangkal kabel penyulang. Sehingga tegangan residu (kirakira 70–80 kV) yang lolos ke kubikel masih dapat ditahan oleh bahanisolasi didalam kubikel.Tetapi untuk kondisi kubikel yang isolatornya terpolusi atau karenapemanasan dan polusi dari penguapan bahan isolasi di ruang kubikelakibat terminasi kabel yang buruk, dengan tegangan residu (setelahtegangan surja petir di chop oleh arrester) yang lolos kedalamkubikel, flashover bisa terjadi juga didalam kubikel tersebut.
2.3 Tegangan lebih transient saat switching off PMT dan saatgangguan satu fasa ketanah
Pada proses pemutusan arus gangguan oleh PMT, akan selalumembangkitkan tegangan lebih yang sifatnya sesaat (transient). (gambar 3
Sebab lain yang menghasilkan kenaikan tegangan yang cukup cepatyang juga dalam orde switching adalah kenaikan fasa yang sehatsewaktu terjadi gangguan satu fasa ketanah kenaikan tegangantransient setelah pemutusan arus gangguan, dan kenaikan teganganmendadak pada fasa yang sehat saat gangguan tanah yang tidakberlanjut dengan gangguan berikutnya.
Tingginya tegangan transient ini
pada dasarnya dapat ditahan oleh peralatan instalasi di kubikel, namununtuk kondisi kubikel yang terpolusi, tegangan transient akibatpemutusan arus oleh PMT atau kenaikan tegangan mendadak fasa sehatsewaktu gangguan satu fasa ketanah, bisa membuat flashover didalamkubikel.( Gambar 4)
2.4 Masalah berkembangnya gangguan di
9/29/2015 Kegagalan Proteksi 20kv ~ Cubicle TM
http://cubicletm.blogspot.co.id/2014/11/kegagalanproteksi20kv.html 6/14
penyulang ke kubikel PLN.
Indeks proteksi kubikel yang sudah disiapkan tetapi terabaikan sewaktupemasangan dan pekerjaan termi-nasi kabel yang kurang baik dapatmempercepat terpo lusinya permukaan isolator didalam kubikel setelahber operasi beberapa waktu tertentu.
Untuk kondisi kubikel yang isolatornya terpolusi oleh partikel-partikelkimia, garam atau karena pemanasan dan penguapan bahan isolasi diruang kubikel akibat terminasi kabel yang buruk, tegangan transientyang terbangkitkan dari sebab-sebab butir 2.2 dan butir 2.3 walaupuntidak seberapa tinggi sudah dapat menyulut terjadinya flashover di dalamkubikel,
Dengan demikian gangguan di jaringan distribusi pada kondisi tertentudapat menyulut gangguan baru di dalam kubikel, mungkin menjadigangguan dua fasa ke tanah atau bahkan gangguan tiga fasa ketanah.
Kalau yang terakhir ini terjadi, maka arus gangguan hubungsingkatnya sudah sama besarnya dengan gangguan hubung singkat dibus 20 kV, bila penyebab awalnya adalah dari sebab butir 2.3, makagambar gelombang tegangan tidak seperti gambar 3 dan 4 lagi, tetapitegangan tersebut selanjutnya menjadi collapse.
Besar arus gangguannya (untuk bus 150 kV = infinite Bus) cukupdihitung secara sederhana yaitu berdasarkan kapasitas Trafo Daya.
Untuk kapasitas Trafo daya > 30 MVA, arus gangguan hubung singkattiga fasa di bus 20 kV sudah mencapai diatas 8000 Amper. Denganarus sebesar itu sudah dapat menghancurkan dinding kubikel yangtebalnya hanya 3 mm dalam waktu singkat termasuk peralataninstalasi kontrol yang ada dibalik dinding kubikel tersebut.
3. Kegagalan Proteksi Utama/cadangan Distribusi 20 kV.
Proteksi Utama gangguan hubung singkat di jaringan 20 kV menggunakanOCR+GFR, sedangkan proteksi cadangannya juga menggunakanOCR+GFR yang terpasang disebelah hulunya yaitu di Incoming 20 kV danjuga di sisi 150 kV Trafo Daya, yang selanjutnya masih ada lagi proteksicadangan jauh (remote backup di transmisi dari Gardu Induk terdekat.
Dengan arus gangguan hubung singkat yang besar, OCR mendeteksidengan baik gangguan di jaringan 20 kV dan segera menghitung waktusesuai setelan waktu yang disetkan padanya untuk kemudian mentripkanPMT.
Dengan sistem proteksi yang sudah berlapislapis itu lalu timbulpertanyaan, mengapa terjadi beberapa kali kerusakan/kebakaran kubikeldi Gardu Induk ?
Analisa kegagalan sistem proteksi dapat diurutkan sebagai berikut :
3.1 Kegagalan proteksi akibat kerusakan relay.
9/29/2015 Kegagalan Proteksi 20kv ~ Cubicle TM
http://cubicletm.blogspot.co.id/2014/11/kegagalanproteksi20kv.html 7/14
Kegagalan akibat kerusakan relay biasanya tidak menyebabkankerusakan yang parah, karena pengaman cadangan (remote back up)nya tidak ikut rusak sehingga dapat berfungsi dengan baik (tidak ikutgagal).Kerusakan pada relay elektromekanis kebanyakan tidak terdeteksi.Baru diketahui setelah kegagalan sebenarnya terjadi.
Dengan pemeliharaan rutin yang cermat ada kemungkinan dapatmendeteksi gejala kerusakan yang masih dini, misalnya denganmembandingkan hasil kalibrasi relai terdahulu. Namun kerusakan tidakselalu melalui proses yang memberikan gejala dini. Kerusakan dapatterjadi dengan tibatiba.
Dengan relay digital (micro processor relay) yang se-lalu dilengkapikemampuan untuk memeriksa / meng-uji dirisendiri terus menerus dan memberikan sinyal alarm jika terjadikerusakan, maka kerusakan dapat terdeteksi dan perbaikan ataupenggantian dapat se-gera dilakukan sebelum kegagalan sebenarnyaterjadi.
3.2 Kegagalan proteksi akibat kegagalan pemutus tenaga dalammemutuskan arus gangguan.
Pemutus tenaga (circuit breaker) mempunyai kemampuanmemutuskan arus gangguan yang terbatas, sesuai dengan shortcircuit ratingnya, misalnya 12.5 kA.
Pemutus tenaga dengan rating 12.5 kA dapat dipakai pada jaringanyang dipasok dari trafo 30 MVA (sebenarnya mampu sampai 45MVA, tapi standard trafo di PLN yang diatas 30 MVA adalah 60 MVA).
Jika karena berkembangnya jaringan distribusi, TrafoDayanya perludiganti dengan Trafo 60 MVA maka sebelum penggantian trafodilakukan, penggantian pemutus tenaga dengan kemampuanpemutusan yang lebih besar perlu dilakukan, sebab trafo 60 MVAmem-berikan arus hubung singkat sampai 14 kA.
Minimum oil CB hanya mampu memutuskan arus gangguan beberapakali saja, karena setelah memu-tuskan arus gangguan kondisi minyaknyamenjadi ko-tor dan kemampuannya dalam memutus arus gang-guanmenurun. Oleh karena itu penggantian minyak harus sering dilakukan.Jika penggantian minyak ter-lambat maka dapat terjadi kegagalan dalammemu-tuskan arus gangguan.
Vacuum CB atau SF6 CB mampu memutuskan arus gangguan lebihbanyak. Sebagai contoh Vacuum CB type VD4 buatan ABB CalorEmag mampu sampai 100 kali pada nilai arus sesuai dengan kAratingnya, dan ribuan kali dengan arus beban.
Jika PMT ini terpasang pada jaringan yang gang-guannnya relatif
9/29/2015 Kegagalan Proteksi 20kv ~ Cubicle TM
http://cubicletm.blogspot.co.id/2014/11/kegagalanproteksi20kv.html 8/14
jarang, seperti di negara maju, maka kemampuan pemutusan ini biasanyatidak menjadi masalah, sebab dalam 20–30 tahun operasi (batas u-murperalatan listrik) jumlah gangguan yang perlu diputuskannya mungkinbelum mencapai 100 kali. Dengan lain perkataan yang membatasi umurVacuum CB itu bukan banyak kali arus yang bisa diputuskan-nya ,melainkan hal-hal lain antara lain ketahanan me-kanisnya, ketahanan kevacuum annya, korosi dsb.
Pada jaringan yang banyak gangguannnya, tahun operasinya mungkinbelum mencapai 20 tahun, tetapi gangguan yang harus diputuskannyamungkin sudah lebih dari 100 kali, maka masalah pemutusan itu perlumendapat perhatian, terutama jika kA rating nya dekat dengan tingkathubung singkat jaringan.
Perlu diingat bahwa untuk sistem distribusi dengan tahananpentanahan 40 Ohm, yang hanya memberi arus gangguan tanah 300Amper, pemutusan arus gangguan tanah dapat diperlakukan sebagaipemutusan arus beban, bukan arus hubung singkat
Jika arus hubung singkat sistem lebih kecil dari kA rating PMT makakemampuannya akan lebih banyak lagi.Misalnya PMT 16 kA terpasang pada jaringan yang di-pasok dari Trafo30 MVA yang hanya memberi arus hubung singkat 7 kA, Vacuum CBitu mampu memu-tuskan gangguan hubung singkat sampai kurang lebih300 kali.
kebanyakan penyulang gangguan hubung singkat yang dialaminya tidaksampai mencapai 300 kali, sehingga dalam contoh ini kemampuanpemutus-an tidak menjadi masalah.
3.3 Kegagalan Proteksi karena tegangan 110 Volt di Gardu Indukcollapse
Dari penelitian atas beberapa gardu induk yang mengalami kerusakan/ kebakaran yang parah akibat gangguan, menyimpulkan, disampingkegagalan OCR .penyulang 20 kV, ternyata OCR di incomimg 20 kVdan juga OCR sisi 150 kV trafo, juga gagal bekerja
Kegagalan ini disebabkan oleh hilangnya tegangan sumber DC 110 Voltuntuk semua OCR itu.Dari uraian 1.3 diatas, proteksi penyulang distribusi yang sudah dihitungkoordinasinya, memberikan keyakinan bahwa relai proteksi dapatmendeteksi gangguan hubung singkat di jaringan. Namun karena adanya masalah : Indeks Proteksi kubikel yang terabaikan (butir 1.4) mempercepat
terpolusinya permukaan isolator oleh partikel dari luar kubikel yangdapat menjembatani terjadinya flashover.
Terminasi kabel yang kurang baik (butir 1.4) menyebabkanpemanasan yang juga membuat polusi didalam kubikel.akan
9/29/2015 Kegagalan Proteksi 20kv ~ Cubicle TM
http://cubicletm.blogspot.co.id/2014/11/kegagalanproteksi20kv.html 9/14
menurunkan ketahanan isolator di kubikel terhadap tegangantransient yang semula dapat ditahannya, sehingga sambaran petir dijaringan walaupun sudah menggunakan arrester (butir 2.2), tegangantransient akibat pemutusan arus gangguan atau kenaikan fasa yangsehat sewaktu gangguan satu fasa ketanah (butir 2.3), sudah dapatmemicu terjadinya flashover (gangguan hubung singkat) didalamkubikel.
Gangguan hubung singkat dengan arus yang besar menghancurkandinding kubikel (tebal 3mm) berikut peralatan instalasi kabel kontrol yangada dibalik dinding tersebut, diantaranya terdapat kabel DC 110 Volt.
Seperti disebutkan pada butir 1.5, satu set sumber DC 110 Volt yangdipakai bersamasama untuk sistem kontrol dan proteksi 20 kV maupununtuk sistem kontrol dan proteksi 150 kV, mempunyai resiko sepertidigambarkan berikut ini :(gambar 5)
Pada distribusi DC 110 Volt seperti gambar 5 diatas, bila terjadisambaran tegangan 20 kV ke kabel sumber DC 110 Volt, seluruhrangkaian DC 110 itu potensialnya naik terhadap tanah yang dapatmembuat spark over rangkaian DC itu (positif dan negatif) ketanahdititik yang paling lemah ketahanan isolasinya, mungkin di kubikel 20kV, mungkin di panel 150 kV, mungkin juga di Bus DC 110 Volt atauditiap tempat, dimana Batere itu sendiri merasakan terhubung singkatyang mentripkan MCB Pembagi DC 110 Volt, bahkan MCB
Utama juga bisa trip kalau spark over terjadi di Bus DC 110 Volt. Perludiketahui, bila karena sesuatu hal MCB DC tidak mampu trip pun akanmemberi dampak collapse nya sumber DC tersebut karena Batere masihterhubung ke rangkaian kabel yang terhubung singkat. Yang terakhir ini,pernah ditemukan bahwa lead conductor penghubung antara pole dan seldidalam batere putus, seolah berfungsi sebagai sekering (keja-diangangguan di Gardu Induk Angke)
Kerusakan kabel DC ini terjadi begitu cepat, sehingga pengaman OCRbelum sempat selesai menghitung waktu, sumber DC 110 Volt di GarduInduk yang ber-masalah ini sudah collapse. Akibatnya tidak ada satu-pun alat proteksi di Gardu Induk ini yang bisa membe-baskan gangguanhubung singkat di bus 20 Kv
Karena tidak clear, gangguan hubung singkat ini mulai membakar danmenghancurkan kubikel, Trafo Daya masuk ke fase yang merusak.
Proteksi cadangan selanjutnya yang diharapkan untuk membebaskangangguan di bus 20 kV adalah penga-man cadangan jauh (remotebackup).
3.4 Proteksi Cadangan Jauh (Remote Back Up)
9/29/2015 Kegagalan Proteksi 20kv ~ Cubicle TM
http://cubicletm.blogspot.co.id/2014/11/kegagalanproteksi20kv.html 10/14
Proteksi cadangan jauh yang dimaksud adalah pro-teksi transmisi diGardu Induk terdekat yang memasok Gardu Induk yang sedangmengalami gangguan hubung singkat.Untuk itu perlu diperiksa apakah proteksi cadangan jauh masih bisadiharapkan untuk menyelesaikan ma-salah ini. Seperti telah disebutkandi butir 1.1 diatas, kebutuhan akan penyaluran tanaga listrik PLN mene-tapkan (tidak tertulis) bahwa sistem 150 kV berfungsi sebagai pemasokutama tenaga listrik ke sistem dis-tribusi 20 kV.sehingga kapasitas saluran transmisi 150 kV sudah diperbesar (sudahsampai pada level 2000 A) dan saling di interkoneksi, akibatnyakapasi-tas hubung singkat di bus 150 kV sudah mencapai ribuan MVA.Akibat dari itu semua, pengaman transmisi relai jarak, yang punyafilosofi setelan tidak boleh diset lebih kecil dari impedansi beban, tidakmampu mendeteksi gang-guan di bus 20 kV, impedansi yang terilhatoleh relai jarak ini lebih besar dari impedansi beban, hal ini disebabkanoleh ratio trafo tenaga yang cukup besar. (150/20).sementara sistem tegangan 70 kV (66 kV) yang mungkin masih bisamemberi fungsi proteksi cadangan jauh, tidak dikembangkan lagi, yangada akan dihapuskan. Begitu juga halnya OCR sebagai pengamancadangan diset diatas level arus beban transmisi, menurut pemeriksaan,kontribusi arus gangguan yang mengalir di transmisi untuk gangguanhubung singkat di bus 20 kV, ternyata nilainya tidak lebih besar dariarus beban transmisi.Sistem 150 kV sudah dapat dianggap infinite bagi sistem distribusi 20kV yang hanya di batasi kapasitasTrafo Daya terbesar 60 MVA. (rata-rata sebesar 30 MVA).
gambar 6 adalah contoh sederhana pasokan suatu Gardu Induk daritransmisi 150 kV sirkit ganda dengan Trafo Daya 60 MVA 150/20 kV.Hubung singkat di bus 20 kV di beberapa Gardu Induk, pernah dihitungarus gangguannya tidak lebih dari 15 kA,dan kontribusi arus gangguan di tiap sirkit dari transmisi 150 kV sirkitganda tidak lebih dari 1000 amper, sehingga dari hal ini diketahuibahwa OCR di tiap sirkit transmisi itu tidak mampu pick up.Apalagi transmisi yang memasok Gardu Induk lebih dari dua sirkit seperti
9/29/2015 Kegagalan Proteksi 20kv ~ Cubicle TM
http://cubicletm.blogspot.co.id/2014/11/kegagalanproteksi20kv.html 11/14
contoh di gambar 7
sudah dapat dipastikan bahwa kontribusi arus gangguan di tiap sirkit akanlebih kecil lagi (dibawah arus beban transmisi).Selanjutnya dapat pula dibayangkan besarnya kontribusi arus gangguanyang mengalir di tiap sirkit transmisi bila kapasitas Trafo daya lebih kecildari 60 MVA, sehingga dapat dipastikan bahwa instalasi yang demikiantidak mempunyai proteksi cadangan jauh (remote back up) untukgangguan di bus 20 kV
Sementara itu, gangguan hubung singkat di bus 20 kV dengan arusgangguan berkisar antara 8000 s/d 15000 amper sudah membakar danmerusak instalasi kubikel, kabel kontrol dan melumpuhkan sumber DC 110Volt di Gardu Induk.
Kalau sudah demikian, maka dapat dikatakan bahwa seluruh peralatanproteksi; (proteksi utama, proteksi cadangan lokal, dan proteksicadangan jauh), tidak mampu (gagal) membebaskan bus 20 kV GarduInduk dari gangguan hubung singkat, akibatnya gangguan hubungsingkat di kubikel 20 kV bertahan terus sela-ma puluhan detik bahkandalam orde menit.
sampai Trafo Daya mengalami kerusakan mekanis dan termis.Setelah gangguan pindah ke sisi 150 barulah Relai Jarak transmisi 150kV di Gardu Induk terdekat men-deteksi gangguan hubung singkat, itupun dengan jangkauan zone 2.
4. Pengalaman kejadian kerusakan kubikel 20 kVKerusakan kubikel 20 kV telah terjadi berulang kali terutama di sistemkelistrikan PLN di Pulau Jawa yang kapasitas penyaluran sistem 150 kVnya sudah sangat besar dan bisa dianggap sebagai sumber yang infinitebagi kapasitas Trafo Daya terbesar 60 MVA.
Kerusakan yang selama ini terjadi, diduga keras mengalami urutankejadian seperti dijelaskan pada butir-butir diatasBila kerusakan kubikel itu terjadi, maka pemulihannya memerlukanwaktu cukup lama yang merugikan PLN dari segi investasi danpelayanan. Hal ini diketahui dari pengalaman gangguan di Gardu Indukyang per-nah terjadi sebagai berikut :
Gangguan di Gardu Induk Sukamiskin tahun .... Gangguan di Gardu Induk Plumpang th1986 Gangguan di Gardu Induk Beringin tahun 1989 Gangguan di Gardu Induk Bantul tahun 1990 Gangguan di Gardu Induk Cepu tahun 1990 Gangguan di Gardu Induk Petukangan th 1991 Gangguan di Gardu Induk Negara tahun .... Gangguan di Gardu Induk Angke tahun ..., ... Gangguan di Gardu Induk Ketapang tahun ... Gangguan di Gardu Induk Cirata tahun 2000 Gangguan di Gardu Induk Cibinong tahun 2001
9/29/2015 Kegagalan Proteksi 20kv ~ Cubicle TM
http://cubicletm.blogspot.co.id/2014/11/kegagalanproteksi20kv.html 12/14
Gangguan di Gardu Induk Ujung Berung th 2001
Sebagai contoh analisa gangguan yang menyebabkan kerusakan berat itudiambil dari kejadian gangguan di Gardu Induk Cepu, karena gangguanini memberikan bukti-bukti yang jelas sehingga proses (skenario)gangguan dapat direkonstruksi dengan relatif mudah dan cukupmeyakinkan.
Gardu Induk Cepu mempunyai sebuah trafo 20 MVA, 150/20 kV dan12 kubikel 20 kV untuk penyulang keluarnya, di pasok (waktu itu) dariGI Blora melalui transmisi 150 kV sirkit ganda..
Karena sebuah pemutus tenaga 20 kV rusak, maka sebuah pemutustenaga pengganti dipasang secara darurat diluar gedung diatas rangkakonstruksi besi. Klem kabel kontrol yang menghubungkan kabel DC daribattery ke pemutus tenaga berada didalam kotak kontrol dibawahpemutus tenaga.
Ketika petugas akan mengganti minyak pemutus tena-ga, ia lupamembuka sakelar pemisah didalam kubikel 20 kV. Pemutus Tenaga itusendiri sudah dibuka tetapi
salah satu sisi pemutus tenaga itu masih berte-gangan. Ketika tanganpetugas cukup dekat dengan pemutus tenaga itu maka terjadilahsambaran busur listrik yang mengakibatkan gangguan satu fasa keta-nah(ke rangka). Petugas jatuh dengan luka bakar, ke-mudian terjadilahkebakaran hebat pada kubikel 20 kVFakta penting pertama yang ditemukan adalah adanya bekasloncatan busur listrik antara besi rangka dan kabel DC/kontrol didalamkotak kontrol yang menempel pada rangka tsb. Ini memberi petunjukbahwa pasti terjadi kenaikan tegangan tinggi pada rangka itu ketikaterjadi flashover yang selanjutnya menimbulkan kecurigaan bahwarangka itu tidak ditanahkan. Dari pemeriksaan pentanahan rangka itumembuktikan bahwa, (dan merupakan
fakta penting kedua), tahanan pentanahan rangka itu sangat tinggikarena tidak dihubungkan ke grounding grid Gardu Induk itu, dan jugatidak ditanahkan tersendiri. Dari sini telah dapat diduga apa yangterjadi selanjutnya yaitu: akibat flashover tsb. seluruh sirkit DCmenjadi bertegangan tinggi – tegangan tinggi menyebabkan flashoverdititiktitik lemah (diterminal yang terbuka) antara lain pada pemutustenaga didalam kubikel 20 kV .
Flashover tsb memicu gangguan didalam kubikel sekaligus menyebabkan MCB DC utama trip – maka seluruh pengaman di GarduInduk lumpuh – arus gangguan bertahan lama mengakibatkankebakaran/kerusakan meluas – akhirnya Trafo Daya pun ikut rusak –dan ketika kerusakan telah merambat sampai ke belitan 150 kV,maka pengaman saluran 150 kV di GI Blora trip – arus gangguanbarulah terhenti. Rentetan peristiwa ini dapat ditemukanjejaknya.Sebagai fakta penting terakhir
9/29/2015 Kegagalan Proteksi 20kv ~ Cubicle TM
http://cubicletm.blogspot.co.id/2014/11/kegagalanproteksi20kv.html 13/14
yang bisa ditemukan adalah : dari rekaman di UPB (Unit PengaturBeban) Ungaran : jarak waktu antara mulai terjadinya gangguan di GICepu sampai tripnya SUTT 150 kV di Blora adalah 7 menit 49 detik,yang berarti selama waktu itu pulalah arus gangguan di GI Cepubertahan.Di GI Cepu memang hanya mempunyai satu set battere yangdigunakan bersama untuk pengaman 20 kV dan 150 kV.
5. Kesimpulan
5.1 Kerusakan Relai pengaman utama biasanya tidak menyebabkankerusakan parah karena ada pengaman cadangan masih baik.
5.2 Kegagalan pemutusan arus (gangguan) oleh PMT boleh dikatakankecil kemungkinannya kecuali pada PMT dari jenis Minimum Oil yangharus menjalani penggantian minyak setelah beberapa kalimemutuskan arus gangguan, dan pada PMT yang sudah banyak kalimemutus arus gangguan yang kA ratingnya dekat dengan tingkathubung singkat jaringan
5.3 Kerusakan Relai pengaman utama biasanya tidak menyebabkankerusakan parah karena ada pengaman cadangan masih baik.
5.4 Kegagalan pemutusan arus (gangguan) oleh PMT boleh dikatakankecil kemungkinannya kecuali pada PMT dari jenis Minimum Oil yangharus menjalani penggantian minyak setelah beberapa kalimemutuskan arus gangguan, dan pada PMT yang sudah banyak kalimemutus arus gangguan yang kA ratingnya dekat dengan tingkathubung singkat jaringan
5.5 Setiap instalasi distribusi 20 kV di Gardu Induk di sistem kelistrikanPLN yang dipasok dari tegangan sistem 150 kV mempunyai desainyang sama, diperkirakan kegagalan seluruh sistem proteksi dapatterjadi pada setiap Gardu Induk.
6. SaranUntuk mengurangi/menghindari kejadian kerusakan kubikel 20 kV diGardu Induk PLN akibat gangguan hubung singkat di jaringan yangberkembang ke kubikel dan kegagalan sistem proteksi, dalamkesempatan ini disarankan halhal sebagai berikut :
1. Menjaga secara konsistensi Indeks Proteksi kubikel sewaktupemasangan dan memperbaiki kekurangan yang ada yaitu denganmenutup rapat lubang kabel power atau kabel kontrol untukmenghambat kemungkinan ruang bagian dalam kubikelterkontaminasi partikelpartikel yang dapat menurunkan ketahananisolasinya terhadap terjadinya flashover.
2. Menyediakan (paling tidak) 2 set sumber DC 110 Volt yang betulbetul terpisah, pertama untuk sistem proteksi & kontrol bay 150 kV dan yang kedua untuk sistem proteksi & kontrolkubikel 20 kV. Khusus pengaman Differential Trafo yang mentripkan PMT 150 kV dan PMT 20 kV,dibuat agar kabel sumber DC 110 V untuk proteksi 150 kV tidak ditarik ke kubikel 20 kV, sedangkan sumber DC110 Volt untuk proteksi 20 kV yang ditarik ke panel kontrol/proteksi 150 kV diberi pengaman spark gap disisikubikel 20 kV.
3. Mempertimbangkan kembali penggunaan tegangan distribusi primer66 kV agar setiap Gardu Induk diharapkan bisa mempunyai proteksicadangan jauh (remote backup).
9/29/2015 Kegagalan Proteksi 20kv ~ Cubicle TM
http://cubicletm.blogspot.co.id/2014/11/kegagalanproteksi20kv.html 14/14
RELATED POST
4. Dengan telah berkembangnya teknologi proteksi, telah ditemukanalat proteksi yang mampu mendeteksi arc. Alat proteksi ini dapatdimanfaatkan untuk mengamankan kubikel dari kerusakan akibatarcing atau flashover besar didalam kubikel
cubicle schneider sm6 24 Kv type switchgear IM PM CM TMQM type CB DM1A in ready stok,Trafo Distribusi merk Trafindo, Schneider, Sintra, voltra,bambang Djaja
harga terbaik!! call 081321105944 on time " semoga di masa dekat ini kita menjadi partner yang terbaik".amiin..
Sumber :http://www.pln.co.id/pusdiklat/udiklatmakassar/
SHARE : Tweet ✚
Recommended