Laporan Pak Ali Job 2 Semstr 6 [PDF]

Citation preview

LAPORAN HASIL PRAKTEK SISTEM PENGAMAN TRAFO DAYA



OLEH :



NAMA



: KEVIND.G.HENUK



NIM



: 2023736179



SEMESTER / KELAS



:6/A



PRODI



: D4 Teknik Instalasi Listrik



JURUSAN



: Teknik Elektro



MATA KULIAH



: TRANSFORMATOR



POLITEKNIK NEGERI KUPANG 2023



1



BUKU PANDUAN PRAKTEK SISTEM PENGAMAN TRAFO DAYA 1. TRAFO PENJUMLAH ARUS, ELCB DAN RELE ARAH SEBAGAI KOMPONEN SISTEM PENGAMAN TRAFO DAYA 1.1 Tujuan Siswa diharapkan dapat ; - menggambarkan diagram rangkaian listrik dari trafo penjumlah arus yang terdiri dari 2 kumparan primer dan 1 kumparan sekunder, - menjelaskan mengapa tidak ada arus yang mengalir pada 2 kumparan primer bila arah gulungannya saling berlawanan dengan jumlah lilitan dan ukuran kawat sama, menjelaskan mengapa ada arus yang mengalir pada kumparan sekunder bila hanya 1 kumparan primer yang dibebani, - menjelaskan cara kerja dan fungsi rangkaian pengaman menggunakan Earth Leakage Circuit Breaker – Current Operated, ELCB F(I). - melaksanakan pengujian rangkaian pengaman ELCB F(I) dengan benar



1.2 Teori Dasar Cara kerja trafo penjumlah arus adalah konsep dasar dari ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) atau saklar arus bocor. Trafo penjumlah arus terdiri dari 2 kumparan primer dan 1 kumparan sekunder. Kedua kumparan primer terhubung seri dengan arah gulungan saling berlawanan tetapi jumlah lilitan dan ukuran kawat sama sehingga arus yang mengalir pada kedua kumparan primer saling berlawanan arah. Medan magnet induksi yang dihasilkan oleh kedua kumparan primer juga sama dan saling berlawanan arah, sehingga tidak ada ggl terinduksi pada kumparan sekunder. Bila besarnya arus yang mengalir pada kumparan primer dibuat tidak sama, medan magnet induksi yang dihasilkan juga tidak sama dan berlawanan arah, maka perbedaan antara kedua medan magnet induksi menghasilkan ggl terinduksi pada kumparan sekunder. Earth Leakage Circuit Breaker – Current Operated, ELCB F(I) atau rele pengaman differensial arus bocor ke tanah adalah suatu peralatan listrik pengaman sistem daya yang digunakan sebagai pengaman manusia terhadap tegangan sentuh yang berbahaya atau untuk melindungi manusia terhadap aliran arus bocor dalam tubuh manusia ketika menyentuh peralatan listrik dimana terjadi kegagalan isolasi. ELCB F(I) mencegah kerugian yang disebabkan oleh arus bocor ke tanah yang tidak terdeteksi dan terjadi dalam rentang waktu yang lama. ELCB F(I) juga dapat mencegah kebakaran karena hubung singkat antara kawat fasa ke tanah sebagai akibat lanjutan dari arus bocor ke tanah. ELCB F(I) akan bekerja bila terjadi arus bocor pada penghantar yang melewati peralatan listrik dalam orde mili Ampere (mA) dan arus bocor ini akan menginduksi kumparan yang terhubung dengan rele peka untuk melepaskan hubungan kontak. Pelepasan hubungan kontak dicapai dengan menggunakan rele arus bocor ke



2



tanah sebesar IFN ≤ 0,5 A. Bagian logam yang dilindungi dari sistem ditanahkan menggunakan elektroda pentanahan dengan resistansi kecil agar tegangan sentuh yang besar dapat dihindari bila terjadi kegagalan isolasi. Resistansi pentanahan R E dapat dihitung menggunakan persamaan antara tegangan sentuh maksimum yang diizinkan dan besarnya arus bocor. RE =65 V~ / Ibocor , dimana Ibocor = arus bocor ketika ELCB F(I) bekerja. Kemunculan tegangan sentuh terjadi pada peralatan listrik bila penghantar pentanahan PE putus, ada kegagalan isolasi, dan kegagalan installasi dimana kawat fasa, L1/L2/L3 tertukar dengan kawat netral, N dan penghantar pentanahan PE Semua



penghantar fasa dan netral yang



terhubung ke beban yang diamankan dihubungkan seri dengan ELCB F(I) atau rele arus bocor ke tanah untuk memperoleh pelepasan kontak yang selektif menggunakan rele kerja tertinggal.



1.3 Daftar Peralatan 1. Simulator Jaringan Tegangan Rendah 2. Trafo penjumlah arus 1 fasa 3. AVOmeter 4. Resistor 330 Ω/10 W 5. Resistor 560 Ω/10 W 6. ELCB F(I)



( 1 unit) (1 unit) (1 unit) (1 unit) (1 unit) (1 unit)



7. Sumber Arus Searah dan Bolak-balik 1Φ, 0-220 V~ 50 Hz 8. Kabel colok



(1 unit) (secukupnya)



1.4 Prosedur Praktek 1. Buatlah rangkaian pengujian seperti diagram rangkaian pada Gambar 1.4.1, dimana arus yang mengalir pada kedua kumparan primer dibuat saling berlawanan arah dan besarnya sama. Besarnya arus pada kumparan sekunder diukur dan dicatat. 2. Buatlah rangkaian pengujian seperti diagram rangkaian pada Gambar 1.4.2 dimana hanya satu kumparan primer yang dibebani. Besarnya arus pada kumparan sekunder diukur dan dicatat. 3. Buatlah rangkaian pengujian seperti diagram rangkaian pada Gambar 1.4.3, dimana ada arus bocor yang mengalir dari kedua kumparan primer ke PEN melalui resistor 560 Ω/10 W. Besarnya arus pada kumparan sekunder diukur dan dicatat. 4. Buatlah rangkaian pengujian untuk trafo penjumlah arus 3 fasa dimana ada arus bocor yang mengalir dari satu kawat fasa ke PEN melalui resistor 560 Ω/10 W. Besarnya arus pada kumparan sekunder diukur dan dicatat.



3



L1 L2 L3 Gambar 1.4.1



Z2



N



V 512 Ω



L1 L2 L3 Gambar 1.4.2



Z2



N



512 Ω



V



L1 L2 L3 Gambar 1.4.3



512 Ω



Z2



N



V 328 Ω



Analisa data hasil pengukuran sebagai contoh dari Gambar 1.4.1 seperti berikut : VL1-N = 22 V, R = 512 Ω, Vs = 0,005 V Kedua kumparan primer terhubung seri melalui resistor R sehingga besarnya arus yang mengalir di kedua kumparan primer sama dan ggl yang diinduksikan oleh kedua kumparan primer juga sama tetapi saling mengurangi. Karena ggl yang diinduksikan oleh kumparan primer 0 volt, maka tegangan terukur pada kumparan sekunder sama dengan 0 volt.



4



Analisa data hasil pengukuran sebagai contoh dari Gambar 1.4.2 seperti berikut : VL1-N = 22 V, R = 512 Ω, Vs = 3,180 V Kumparan primer atas terhubung seri dengan resistor R dan V L1-N. Rangkaian kumparan primer bawah terbuka sehingga besarnya arus yang mengalir di kedua kumparan primer tidak sama dan kumparan primer atas menginduksikan ggl ke kumparan sekunder. Hasilnya ada tegangan terukur pada kumparan sekunder Analisa data hasil pengukuran sebagai contoh dari Gambar 1.4.3 seperti berikut : VL1-N = 22 V, R1 = 512 Ω, R2 = 328 Ω, dan Vs = 3,125 V Kedua kumparan primer terhubung seri melalui resistor yang berbeda resistansinya sehingga besarnya arus yang mengalir di kedua kumparan primer berbeda dan ggl yang diinduksikan oleh kedua kumparan primer juga berbeda dan saling mengurangi. Selisih ggl yang diinduksikan oleh kedua kumparan primer menghasilkan tegangan terukur pada kumparan sekunder sebesar 3,125 volt. Analisa hasil praktikum : Trafo penjumlah arus (current transformer atau CT) adalah sebuah perangkat listrik yang berfungsi untuk mengukur arus listrik yang melewatinya. CT banyak digunakan dalam sistem tenaga listrik untuk pengukuran dan proteksi peralatan listrik. Tujuan utama dari penggunaan CT adalah untuk mengubah arus yang beredar dalam sistem listrik menjadi arus yang dapat diukur secara aman dan akurat. Fungsi utama dari CT adalah sebagai berikut: 1. Pengukuran Arus Listrik: CT digunakan untuk mengukur arus listrik dalam sistem tenaga listrik dengan akurasi tinggi dan resolusi yang baik. Dengan demikian, dapat memantau kinerja sistem listrik dan mengidentifikasi masalah yang mungkin terjadi. 2. Proteksi Peralatan Listrik: CT digunakan dalam sistem proteksi peralatan listrik untuk mendeteksi kebocoran arus dan memutuskan aliran listrik dengan cepat jika terjadi kebocoran arus yang berbahaya. Hal ini akan melindungi peralatan listrik dari kerusakan atau kebakaran yang disebabkan oleh arus yang berlebihan. 3. Pengukuran Energi Listrik: CT juga digunakan dalam pengukuran energi listrik, baik untuk pembayaran tagihan listrik oleh pelanggan atau pengukuran kinerja sistem listrik secara keseluruhan.



Manfaat dari penggunaan CT adalah sebagai berikut: 1. Meningkatkan Keamanan Sistem Listrik: Dengan deteksi kebocoran arus yang cepat, CT dapat meminimalkan risiko kecelakaan listrik dan kerusakan peralatan listrik.



5



2. Meningkatkan Akurasi Pengukuran: CT dapat mengukur arus dengan akurasi yang tinggi, sehingga memastikan bahwa pengukuran arus listrik akurat dan konsisten. 3. Memperpanjang Masa Pakai Peralatan Listrik: Dengan proteksi peralatan listrik yang efektif, CT dapat membantu memperpanjang masa pakai peralatan listrik dan mengurangi biaya perawatan dan penggantian peralatan. 5. Buatlah rangkaian seperti Gambar 1.4.4 dimana beban 1 fasa yang dihubungkan antara kawat fasa dan netral L1-N dan terhubung seri dengan ELCB F(I) terjadi kegagalan isolasi antara kawat fasa L1 dan tanah PE dengan resistansi kontak sebesar R C+RF. Jelaskan bagaimana reaksi ELCB F(I) ?



L1 L2 L3 N Beban 1 Fasa RF = 10 Ω



I>



RC = 22 Ω



Tombol Test RB = 1 Ω



PE



Gambar 1.4.4 Ada kegagalan isolasi dengan resistansi kontak RF+RC antara kawat fasa L1 dan PE pada beban 1 fasa yang terhubung seri dengan ELCB F(I) Analisa data hasil pengukuran sebagai contoh dari Gambar 1.4.4 seperti berikut : Beban 1 fasa di sisi tegangan rendah dari trafo distribusi daya 38/22 V, 50 Hz diamankan oleh ELCB F(I), elektroda pentanahan PEN, Rb = 2,2 Ω dan elektroda pentanahan peralatan, Re = 10 Ω. Di kawat fasa input L1 ada beban 1 fasa yang mengalami kegagalan isolasi terhadap tanah dan arus bocor > 30 mA terdeteksi oleh ELCB sehingga ELCB trip memutuskan hubungan listrik antara kawat fasa input L1, kawat netral, N dan beban 1 fasa. Konstruksi ELCB 3 fasa dapat digunakan untuk mengamankan kegagalan isolasi kawat fasa di beban 1 fasa. 6. Buatlah rangkaian seperti Gambar 1.4.5 dimana beban 3 fasa yang dihubungkan ke 3 kawat fasa dan terhubung seri dengan ELCB F(I) terjadi kegagalan isolasi antara kawat fasa L1 dan tanah dengan resistansi kontak RC.Jelaskan bagaimana reaksi ELCB F(I) ?



6



L1 L2 L3 N



I>



Beban 3 Fasa



RC = 22 Ω RB = 1Ω



Tombol Test



PE Gambar 1.4.5 Ada kegagalan isolasi dengan resistansi kontak R C antara kawat fasa L1 dan PE pada beban 3 fasa yang terhubung seri dengan ELCB F(I) Analisa data hasil pengukuran sebagai contoh dari Gambar 1.4.5 seperti berikut : Beban 3 fasa di sisi tegangan rendah dari trafo distribusi daya 38/22 V, 50 Hz diamankan oleh ELCB F(I), elektroda pentanahan PEN, Rb = 2,2 Ω dan elektroda pentanahan peralatan, Re = 10 Ω. Di kawat fasa input L1,L2,L3 ada beban 3 fasa yang mengalami kegagalan isolasi terhadap tanah dan arus bocor > 30 mA terdeteksi oleh ELCB sehingga ELCB trip memutuskan hubungan listrik antara 3 kawat fasa input L1,L2,L3, kawat netral, N dan beban 3 fasa. Konstruksi ELCB 3 fasa dapat digunakan untuk mengamankan kegagalan isolasi kawat fasa di beban 3 fasa. Analisa hasil Praktikum : ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) adalah alat pengaman listrik yang berfungsi untuk mendeteksi adanya kebocoran arus pada instalasi listrik dan segera memutuskan aliran listrik jika terdeteksi kebocoran arus. ELCB tersedia dalam dua jenis, yaitu ELCB 1 fase dan ELCB 3 fase, tergantung pada jumlah fasa sistem listrik yang digunakan. Tujuan utama dari pemasangan ELCB adalah untuk mencegah terjadinya kecelakaan listrik dan kerusakan peralatan listrik akibat kebocoran arus. Kebocoran arus dapat terjadi karena adanya hubungan antara kabel listrik dan ground (tanah) yang tidak semestinya, misalnya akibat dari kabel yang aus atau terkelupas. Kebocoran arus yang tidak terdeteksi dan dibiarkan terus menerus dapat menyebabkan bahaya yang serius, seperti kebakaran dan listrik mati mendadak. Fungsi utama dari ELCB adalah sebagai berikut: 



Mendeteksi kebocoran arus pada instalasi listrik dan memutuskan aliran listrik dengan cepat jika terjadi kebocoran arus melebihi ambang batas yang telah ditentukan.



7







Memberikan perlindungan tambahan terhadap kecelakaan listrik dan kerusakan peralatan listrik yang disebabkan oleh kebocoran arus.







Menjaga keseimbangan arus listrik pada sistem listrik dengan membandingkan arus yang masuk dan arus yang keluar pada sistem listrik.



Dengan pemasangan ELCB pada instalasi listrik, maka sistem listrik akan lebih aman dan terlindungi dari bahaya kecelakaan listrik dan kerusakan peralatan listrik akibat kebocoran arus. Selain itu, penggunaan ELCB juga dapat memperpanjang masa pakai peralatan listrik dan mengurangi biaya perawatan dan penggantian peralatan listrik 7. Rele Arah Dalam keadaan normal / tidak terjadi gangguan maka tegangan yang terukur = 0 (nol). Pemasangan rele arus pada transformator bertujuan untuk melindungi transformator dari kerusakan akibat arus yang berlebih. Rele arus dapat mendeteksi adanya arus yang melebihi batas aman pada transformator dan segera mengirimkan sinyal untuk memutuskan aliran listrik ke transformator. Salah satu jenis rele arus yang sering digunakan pada transformator adalah rele arus arus lebih atau overcurrent relay. Rele ini bekerja dengan cara membandingkan arus yang masuk ke transformator dengan batas arus yang telah ditentukan sebelumnya. Apabila arus yang masuk melebihi batas arus yang telah ditentukan, maka rele akan mengirimkan sinyal untuk memutuskan aliran listrik ke transformator. Pemasangan rele arus arah pada transformator bertujuan untuk melindungi transformator dari kerusakan akibat arus yang mengalir pada arah yang salah. Arus yang mengalir pada arah yang salah dapat menyebabkan kerusakan pada lilitan trafo dan memperpendek masa pakai transformator. Rele arus arah bekerja dengan cara membandingkan arah arus yang masuk dengan arah arus yang telah ditentukan sebelumnya. Apabila arah arus yang masuk berlawanan dengan arah arus yang telah ditentukan, maka rele akan mengirimkan sinyal untuk memutuskan aliran listrik ke transformator. Dengan pemasangan rele arus arah pada transformator, maka transformator akan lebih aman dari kerusakan akibat arus yang mengalir pada arah yang salah. Hal ini akan memperpanjang masa pakai transformator dan mengurangi biaya perawatan dan penggantian transformator. Berikut jika terjadi gangguan/ arah arus yang terbalik pada rele arah yang mengamankan transformator.



8



a) Gambar hubung singkat 1 fasa ke tanah :



b) Gambar hubung singkat 2 fasa ke tanah :



c) Gambar hubung singkat 3 fasa ke tanah :



9



Analisa hasil pengukuran : Jika terjadi satu fasa atau dua fasa hubung singkat ke tanah pada transformator, maka arus hubung singkat akan mengalir ke tanah melalui kabel ground atau tahanan tanah. Jika rele arus arah telah terpasang pada transformator, maka rele akan mendeteksi arus yang mengalir pada arah yang salah tersebut dan segera memutuskan aliran listrik ke transformator. Dengan demikian, pemasangan rele arus arah dapat mencegah transformator mengalami kerusakan akibat hubung singkat ke tanah. Tanpa adanya rele arus arah, arus hubung singkat yang mengalir pada arah yang salah dapat merusak lilitan transformator dan memperpendek masa pakai transformator. Jika terjadi gangguan/ arah arus yang terbalik pada ke 3 fasa L1,L2,L3, maka tegangan yang terukur = 0 (nol). Namun, perlu diingat bahwa pemasangan rele arus arah tidak dapat sepenuhnya menghindari kerusakan akibat hubung singkat ke tanah pada transformator. Rele arus arah hanya dapat bekerja jika terjadi arus yang mengalir pada arah yang salah, namun jika terjadi arus hubung singkat dengan arah yang benar atau arus bocor, maka rele arus arah tidak dapat mendeteksi dan mencegah kerusakan transformator. Oleh karena itu, selain pemasangan rele arus arah, perlu dilakukan langkah-langkah lain seperti pengujian rutin dan pemeliharaan transformator untuk mencegah terjadinya kerusakan pada transformator akibat hubung singkat.



10