Proteksi Thermal Overload F49 Pelanggan TM February 9, 2009

PEMBATASAN DAYA LISTRIK PELANGGAN TM

Sesuai dengan TDL 2003, pembatasan daya listrik pada pelanggan Tegangan Menengah (TM) mempunyai bentuk dan karakteristik sebagai berikut: Pemutus tenaga (circuit-breaker) tegangan menengah yang dilengkapi dengan rele beban Lebih 3 (tiga) fasa yang mempunyai karakteristik waktu yang mengacu kepada rumus cold start dari karakteristik thermis rele beban lebih (over load relay) yang disesuaikan pada arus nominal untuk daya tersambung (In),

Dimana,
t = waktu dalam menit.    I = Arus beban
T = konstanta thermis    k = konstanta 1,05
°n = logaritma bilangan natural    I s = Setelan arus rele

Nilai T dan Is dipilih sehingga mendapatkan karakteristik tripping karena pembebanan sebagai berikut

Pada Arus Waktu Trip
1,05 X    In        Tidak trip belum 60 menit
1,20 X    In        Trip Sebelum 20 ‘menit
1,50 X    In        Trip Sebelum 10 menit
4,00 X    In       dikoordinasikan dengan pengaman hubung singkat (OCR)

Karena pembatas arus beban Pelanggan dengan Rele Beban Lebih (Over Load Relay F49) tidak dapat mengamankan peralatan Instalasi tenaga dari kerusakan (mekanis, termis) akibat arus gangguan hubung singkat yang besar, maka Instalasi tenaga harus dipasangi pengaman hubung singkat menggunakan rele Pengaman Hubung Singkat (Rele Arus Lebih, Over Current Relay F50/51).

Setelan arus dan setelan waktu dari rele arus lebih tidak boleh menggagalkan karakteristik yang dibentuk oleh rele pembatas daya, namun harus tetap dapat mengamankan peralatan instalasi tenaga (kabel, konduktor, trafo dll) dari arus gangguan hubung singkat.

Dalam hal kapasitas (rating) peralatan instalasi tenaga (kabel, konduktor, trafo) tidak memungkinkan untuk koordinasi rele pembatas dan rele pengaman hubung singkat secara selektif, maka prioritas setelan ( padanan kata ‘setting’) diutamakan untuk untuk pengaman hubung singkat.

Khusus pelanggan dengan tarif I-3 tanur busur listrik (arc furnace), pembatasan daya dilakukan dengan penyetelan rele pada 115 % dari daya kontrak/daya tersambung.

PENGAMAN BEBAN LEBIH & ARUS LEBIH (OC)

Dari tabel di atas dapat dijabarkan bahwa PLN membeli kelonggaran pada pelanggan untuk memakai daya listrik dari beberapa % daya kontrak, yaitu:

5% (1.05 In)     > 1 jam lebih sedikit
20 % (1.20 In)  < 20 menit
50%  (1.50 In)  < 10 menit
Pada kondisi 400% (4 In) bukan Arus beban tapi sudah dikategorikan sebagai arus gangguan yang  berpotensi untuk merusak peralatan, maka element yang bekerja Elemen Proteksi Arus Lebih (OCR). Saat ini hampir semua Relay Overload juga tersedia elemen OC & GF sehingga tidak perlu memasang 2 unit relay

Kurva Operasi Relay Over Load & Over Current sebagai backup

Dari kurva di atas…
Element Thermal Over Load bekerja mulai kisaran Arus 1.05 In, maka
1.05 x In    Trip pada  61.9 menit
1.20 x In    Trip pada  18.2 menit
1.50 x In    Trip pada  9.3 menit
4.0 x In    Trip pada  0.9 menit
Pada Arus sebesar 4 x In dengan waktu trip 54 detik, akan sangat berpotensi merusak peralatan (terbakar) sehingga diperlukan Pengaman ke-2 yaitu Over Current Relay (OCR) yang direkomendasikan mulai “menjaga” dari 1.8 In.

Sehingga pada besar arus 4 In, waktu trip tidak lagi di 54 detik namun dapat di atur secepat mungkin mendekati instant (0.15 det) sesuai dengan setting yang dimasukkan.

• 1.05 –  1.8 In (Arus Beban lebih)  >>   Relay Over Load (F49)
• 1.8 In  –  dst.. (Arus Gangguan)   >>   OCR(F50/51)

HOT START THERMAL OVERLOAD

Dari Tabel di atas, trip-2 lebih cepat dari trip-1 dst. Bila pelanggan tetap menarik kuantitas arus yang sama setelah trip-1, maka trip-2 akan berlangsung lebih cepat karena Thermal Element masih menyimpan Persentase Thermal Image dari trip sebelumnya. Fungsi ini berfungsi untuk memberikan kesempatan pada peralatan seperti Trafo, konduktor, kabel, Connector untuk “Cooling Down”.

CB BLOCKING/LATCHING
Setelah trip-1, Overload relay akan memblokir CB dengan menahan kontak tripping coil CB (latching) sehingga pelanggan tidak bisa memasukan CB sampai dengan waktu yang dapat diprogram. Hal ini bertujuan untuk memberikan kesempatan kepada peralatan : trafo, kabel & connector untuk cooling down.

KESALAHAN YANG SERING TERJADI
Dikarenakan ketidaktepatan setelan beberapa vendor relay  melakukan pembatasan beban tidak murni dilakukan oleh Element Thermal Over load (F49), namun menggunakan kombinasi Element Overload dan Overcurrent, yaitu :

• Kisaran Arus 1.05 In menggunakan Thermal Overload
• Kisaran Arus 1.2, 1.5 dan 4 In menggunakan Overcurrent

Kinerja relay dapat dilihat pada kurva dibawah ini

Kurva Operasi pembatasan beban dengan kombinasi Over Load (F49) & Over Current (F50/51).

Kurva pembatasan beban dengan kombinasi fungsi F49 dan F5051

1. 4.0 x In,  Waktu trip akan sangat lama ± 0.8 menit (48 detik).
2. Dengan kuantitas arus sedemikian besar dan waktu trip yang cukup lama, akan sangat berpotensi untuk merusak peralatan.
3. Fungsi HOT START THERMAL tidak berfungsi karena pada kisaran arus 1.2, 1.5 dan 4.0 yang berfungsi adalah element Overcurrent bukan Thermal Overload

Waktu trip-1, trip-2 dst sama tanpa ada hot start

Bila pelanggan tetap memakai beban melebihi arus kontrak setelah trip-1, maka trip-2 dst akan berlangsung pada waktu yang sama. Sehingga tidak ada perlindungan terhadap peralatan untuk Cooling down setelah mengalami “Stress” karena beban lebih.