8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
1/33
Proteksi
Teknik Instalasi (TEE 204 A)
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
2/33
Konsep Arus Hubung Singkat
Perancangan
Perhitungan dan Simulasi
Pengenalan Peralatan Proteksi
Konten
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
3/33
Konsep Arus Hubung Singkat
PUIL 2000 ( 1.9 ) mendefinisikan Arus Hubung Pendek adalah :
“Arus lebih yang diakibatkan oleh gangguan impedans yang sangat
kecil mendekati nol antara dua penghantar aktif yang dalam kondisi
operasi normal berbeda potensialnya ( short circuit current ).”
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
4/33
Tujuan
untuk menentukan besarnya arus hubungan pendek yang dapat
timbul pada suatu sistem tenaga listrik
mampu memberikan aksi terhadap perbandingan besarnya arus
yang lewat pada suatu sistem dengan rating ketahanan peralatan di
dalam sistem tersebut melalui suatu alat proteksi arus lebih (Over
Current Protection Device)
terhindar dari arus yang dapat merusaknya .
Contoh
Proteksi
Hubung
Singkat
Motor
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
5/33
Perancangan
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
6/33
http://3.bp.blogspot.com/-cTH4HyHcgE0/UzTTCjkp_LI/AAAAAAAAAZ4/8g1F7yAMc-8/s1600/DSC00200.JPG
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
7/33
Konstruksi Instalasi Trafo
N
S
CO
LA
GROUNDING
LV PANEL
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
8/33
Single Line Diagram Trafo
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
9/33
Hubung Singkat Pada Sisi Sekunder TrafoDistribusi
Kondisi satu Transformator
S = Rating kVA Transformator
U20 = Tegangan Sisi sekunder antar fasa pada saat Open Circuit
In = Arus Nominal
Isc = Arus ganguan hubung singkat
Usc = Impedan arus hubung singkat pada transformator (short-circuit impedance voltage)
Rating Trafo
(kVA)
Usc dalam %
Minyak Resin
50 sampai 750 4 6
800 sampai 3200 6 6
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
10/33
Contoh
DiketahuiTransformator sebesar 400 kVA, 420 V saat tanpa
beban
Usc = 4%
Jawab :
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
11/33
Spesifikasi Trafo Distribusi(SPLN 50 Tahun 1997)
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
12/33
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
13/33
Contoh Metode Perhitungan Zt
Komponen :1. Jaringan Upstream Trafo
2. Trafo
3. Busbar
4. Circuit conductors
5. Motors
6. Fault-arc resistance
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
14/33
Impedans Masing-Masing Komponen
1.Upstream Trafo
Rumus untuk menghitung impedan ekivalen pada sisi Tegangan
Rendah
Zs = Impedan dari jaringan tegangan menengah(milliohm)
Uo=Tegangan antar fase saat tanpa beban (Volt)
Psc=Level hubung singkat pada tegangan menengah (kVA)
Xa dapat diasumsikan bernilai 0.995 dan Ra 0.1. Umumnya Ra
diabaikan
Contoh tipikal nilai Ra dan Xa
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
15/33
A r u s b e b a n p
e n u h
s i s i p r i m e
r
A r u s b e b a n p
e n u h
s i s i s e k u n d
e r
A r u s h u b u
n g
s i n g k a t p r i m
e r
R a s i o r e a k t a
n s i /
r e s i s t a n s i = X s c / R
= ( 5 s / d 1 2 )
k V A h u b u n g
s i n g k a t 2 0 k V
% i m p e d a n
s i
s u m b e r = Z 1
% r e a k t a n
s i
s u m b e r = X
1
% r e s i s t a n
s i
s u m b e r = R
1
% r e a k t a n s i t r
a f o =
X 1
% r e s i s t a n s i t r a f o =
R 1
% r e a k t a n s i t o t a l =
X t o t
% r e s i s t a n s i t o t a l =
R t o t
% i m p e d a n s i t o t a l =
Z t o t
KVA Amp Amp % kA Xsc/R kVA % Z1 % X1 % R1 %Xt %Rt %Xtot %Rtot %Ztot kA kA kA kA
25 0.7 36 4.0% 20 10 692,800 0.0036% 0.0036% 0.0004% 3.98% 0.40% 3.98% 0.40% 4.00% 0.90 0.07 0.97 10
50 1.4 72 4.0% 20 10 692,800 0.0072% 0.0072% 0.0007% 3.98% 0.40% 3.99% 0.40% 4.01% 1.80 0.14 1.95 10
100 2.9 144 4.0% 20 10 692,800 0.0144% 0.0144% 0.0014% 3.98% 0.40% 3.99% 0.40% 4.01% 3.60 0.29 3.88 10
160 4.6 231 4.0% 20 10 692,800 0.0231% 0.0230% 0.0023% 3.98% 0.40% 4.00% 0.40% 4.02% 5.74 0.46 6.20 15200 5.8 289 4.0% 20 10 692,800 0.0289% 0.0287% 0.0029% 3.98% 0.40% 4.01% 0.40% 4.03% 7.17 0.58 7.74 15
250 7.2 361 4.0% 20 10 692,800 0.0361% 0.0359% 0.0036% 3.98% 0.40% 4.02% 0.40% 4.04% 8.94 0.72 9.66 20
315 9.1 455 4.0% 20 10 692,800 0.0455% 0.0452% 0.0045% 3.98% 0.40% 4.03% 0.40% 4.05% 11.24 0.91 12.15 25
400 11.5 577 4.0% 20 10 692,800 0.0577% 0.0575% 0.0057% 3.98% 0.40% 4.04% 0.40% 4.06% 14.23 1.15 15.38 25
500 14.4 722 4.0% 20 10 692,800 0.0722% 0.0718% 0.0072% 3.98% 0.40% 4.05% 0.41% 4.07% 17.72 1.44 19.17 35
630 18.2 909 4.0% 20 10 692,800 0.0909% 0.0905% 0.0090% 3.98% 0.40% 4.07% 0.41% 4.09% 22.23 1.82 24.05 35
800 23.1 1,155 4.5% 20 10 692,800 0.1155% 0.1149% 0.0115% 4.48% 0.45% 4.59% 0.46% 4.62% 25.02 2.31 27.33 35
1000 28.9 1,443 5.0% 20 10 692,800 0.1443% 0.1436% 0.0144% 4.98% 0.50% 5.12% 0.51% 5.14% 28.06 2.89 30.95 50
1250 36.1 1,804 5.5% 20 10 692,800 0.1804% 0.1795% 0.0180% 5.47% 0.55% 5.65% 0.57% 5.68% 31.76 3.61 35.37 50
1600 46.2 2,309 6.0% 20 10 692,800 0.2309% 0.2298% 0.0230% 5.97% 0.60% 6.20% 0.62% 6.23% 37.06 4.62 41.68 65
2000 57.7 2,887 6.0% 20 10 692,800 0.2887% 0.2873% 0.0287% 5.97% 0.60% 6.26% 0.63% 6.29% 45.91 5.77 51.68 65
2500 72.2 3,609 7.0% 20 10 692,800 0.3609% 0.3591% 0.0359% 6.97% 0.70% 7.32% 0.73% 7.36% 49.02 7.22 56.24 75
Contoh Soal :Suatu bangunan tinggi menggun akan transformator minyak 2500 KVA, 20 KV/400 VOLT dengan impedansi 7%, jika data hub ung sing kat sisi sumber PLN
20 KV seperti tabel diatas dan kont ribusi beban motor utilitas bang unan tersebut adalah 50% dari arus nominal transformator, tentukan rating kapasitas pemutusan kAdari Circuit Breaker induk pada PUTR (Panel Utama Tegangan Rendah) agar instalasi listrik bangun an tersebut cukup aman dan terproteksi?Jawaban :
Lihat tabel diatas, dn g impedansi 7% trafo & data arus h ubung singkat sumber primer 20 kA, diperoleh arus hubung singkat sisi 400 V transformator 49.02 kA.Kontribusi arus hub ung singkat dari motor adalah 4 x 50% arus nominal trafo = 7.22 kA ( berdasarkan arus starting DOL = 2 ~ 4 kali ). Jadi total kA = 56.24 kA
Jika kita menginginkan p roteksi lebih 20 % dan agar umur Circuit Breaker induk PUTR lebih panjang maka gunakan rating 75 kA Air Circuit Breaker.
Impedansi H-S
3 fase trafo
k A h u b u n g s i n g k a t s i s i 4 0 0
V t r a
f o t o t a l
Impedansi hubung
singkat (HS) 3 fase
sumber
k A h u b u n g s i n g k a t s i s i 4 0 0
V
t r a f o
Data hubung singkat
20 kV (jika tidak
diketahui)
Impedansi H-S 3-fase
total
S e l e k s i r a t i n g k A C B s i s i
4 0 0 V t r a f o 1 . 5 k a l i p r o t e k s i
5 0 % k o n t r i b
u s i H S m o t o r =
4 x 5 0
% I
t r a f o
KALKULASI ARUS HUBUNG SINGKAT 3-FASE INSTALASI
BANGUNAN YANG MENGGUNAKAN TRANSFORMATOR
20KV/400 VOLT
Rated
KVA
Trafo
Arus beban
penuh
I m p e d
a n s i Z s c
20 KV 400 VCB CB
Z1sc Ztsc Zsc = Z1sc + Ztsc
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
16/33
Impedans Masing-Masing Komponen
2. Tipikal impedan trafo distribusi 400MV
a. Impedan trafo (Ztr) dilihat dari sisi terminal tegangan rendah
U20= Tegangan antar fase sisi sekunder saat open circuit (V)
Sn= Rating Trafo (kVA)
Usc=Impedan hubung singkat pada trafo
b. Resistan belitan trafo (Rtr) dapat dicari melalui total rugi-rugi trafo
Pcu = Total Rugi-rugi (Watt)
In = Arus nominal saat beban penuh (A)Rtr = Resistan dari 1 fase trafo (milliohm), Belitan pada sisi Tegangan
Menengah juga termasuk dalam nilai resistan 1 fase tegangan rendah
(dapat diabaikan)
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
17/33
Impedans Masing-Masing Komponen
2. Tipikal impedan trafo distribusi 400MV
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
18/33
Impedans Masing-Masing Peralatan
3. Impedansi pada Busbar0,15mΩ/meter
4. Impedansi pada konduktor
Reaktan kabel diperoleh dari datasheet. Untukpenampang kabel < 50 mm2 reaktan dapat diabaiakan.
Asumsi umum yang dapat digunakan 0,08 mΩ/meter (50Hz) atau 0,096 mΩ/meter (60 Hz).
5. Motor
diabaikan jika total daya motor < 25% daya trafo
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
19/33
Rekapitulasi
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
20/33
Contoh Perhitungan Hubung singkat 3 Fase
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
21/33
Isc pada sisi akhir feeder Sebagai fungsi dari Iscpada sisi pengirim akhir
Jaringan disamping adalah contoh dari
case penggunaan tabel pada slideberikutnya untuk menetukan arus
hubung singkat dari jaringan ini dengan
cara yang cepat dan akurat.
Nilai ini nanti dipakai untuk :
– Menentukan nilai hubung singkat upstreamdari titik yang dikehendaki
– Panjang komposisi antara titik dimana tingkat
hubung singkat saat ini dikenal, dan titik
dimana level akan ditentukan
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
22/33
Contoh
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
23/33
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
24/33
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
25/33
Peralatan ProteksiFUSE/Sekring
http://1.bp.blogspot.com/-PqMPw9Qm_mA/TspFhBKqX_I/AAAAAAAAAT4/SJdWWiZDfOo/s1600/Aneka-Sekering-Batu-Otomati.gif
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
26/33
MCB (Miniature Circuit Breaker)
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
27/33
Konstruksi MCB
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
28/33
Curva Pemutusan CB
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
29/33
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
30/33
Pemilihan Gawai Pemutus
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
31/33
MCCB (Moulded Case Circuit Breaker)
Memiliki rating arus yang relatif tinggi dan dapat
disetting sesuai kebutuhan.
Umumnya dibagi dalam 3 parameter operasi :
• Ue (tegangan kerja), spesifikasi standar MCCB (Ue = 250 V/660 V)
• Ie (arus kerja), spesifikasi standar MCCB
(Ie = 40 A-2500 A)
• Icn (kapasitas arus pemutusan)
(Icn = 12 kA-200 kA)
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
32/33
Konstruksi MCCB
8/17/2019 1516 Teknik Instalasi 5 Proteksi
33/33
Referensi
Electrical Installation Guide 2015 Schneider Electric PUIL 2000
Cahier technique no.158