ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA TRANSFORMATOR SISI SEKUNDER (20kV) DI GARDU INDUK SIMPANG TIGA (TRAGI PRABUMULIH)

Transkripsi

1 ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA TRANSFORMATOR SISI SEKUNDER (20kV) DI GARDU INDUK SIMPANG TIGA (TRAGI PRABUMULIH) LAPORAN AKHIR Disusun Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Oleh : MUHAMAD ANDY SAPUTRA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2015

2 ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA TRANSFORMATOR SISI SEKUNDER (20kV) DI GARDU INDUK SIMPANG TIGA (TRAGI PRABUMULIH) LAPORAN AKHIR Disusun Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Oleh : MUHAMAD ANDY SAPUTRA Pembimbing I Palembang, Juli 2015 Pembimbing II Bersiap Ginting, S.T., M.T. Andri Suyadi, S.S.T., M.T. NIP NIP Ketua Jurusan Teknik Elektro Mengetahui, Ketua Program Studi Teknik Listrik Ir. Ali Nurdin, M.T. Herman Yani, S.T., M.Eng. NIP NIP ii

3 Motto : Orang yang suka berkata jujur akan mendapatkan 3 hal, yaitu : KEPERCAYAAN, CINTA, dan RASA HORMAT Kupersembahkan Kepada : Ibu dan Ayah ku tercinta Adek ku Desy Fitria tersayang Seluruh keluarga besarku Bapak/Ibu Dosen-ku Kekasihku Novia Zulaiha, A.Md. Keb. Seluruh keluarga kost Abah Hadi Kelas 6LB 2012 Almamaterku iii

4 ABSTRAK ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA TRANSFORMATOR SISI SEKUNDER (20kV) DI GARDU INDUK SIMPANG TIGA (TRAGI PRABUMULIH) (2015 : xiii + 42 Halaman + Daftar Pustaka + Daftar Lampiran) Muhamad Andy Saputra Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Terdapat banyak sekali gangguan pada jaringan distribusi Gardu Induk Simpang Tiga sehingga menyebabkan terputusnya pasokan daya ke konsumen. Peralatan proteksi sangat memegang peranan penting untuk mengatasi gangguan tersebut yang memenuhi persyaratan sensitif, handal, cepat dan selektif yang semuanya bergantung pada ketepatan pada setting peralatannya. Peralatan proteksi yang terpasang harus dikoordinasikan dengan menentukan operasi rele untuk setiap gangguan pada daerah proteksi rele. Peralatan proteksi yang digunakan adalah rele arus lebih yang akan menginstruksikan pemutus tenaga untuk membuka bila terjadi gangguan. Penelitian ini bertujuan untuk menghitung besar arus hubung singkat, menetukan setting peralatan proteksi serta membandingkannya dengan setting yang terpasang di lapangan. Dengan menghitung besar arus hubung singkat, kita dapat menentukan setting arus dan waktu pada peralatan proteksi dengan persamaan yang telah ditetapkan. Misalkan pada 25% dari panjang penyulang merapi, arus gangguan yang terjadi yaitu sebesar 1465,3 A. Maka arus penyetelan pada rele yaitu 256,2 A, waktu operasi (tms) 0,07 sehingga penyetelan waktu pada rele yaitu 0,27 detik. Kata kunci : Proteksi, rele arus lebih, penyulang, dan jaringan distribusi 20 kv iv

5 ABSTRACT ANALYSIS OF THE SYSTEM PROTECTION OVERCURRENT RELAY ON TRANSFORMER SECONDARY SIDE (20KV) AT SUBSTATION SIMPANG TIGA (TRAGI PRABUMULIH) (2015 : xiii + 42 Pages + References + List of Appendices) Muhamad Andy Saputra Major in Electrical Engineering State Polytechnic of Sriwijaya There are a lot of disruptions in the distribution network of Simpang Tiga substation, causing interruption of power supply to consumers. Protective devices play an important role to overcome the fault and must meet the requirements of sensitivity, reliablelity, rapid and selectivity of which are dependent on the accuracy of the equipment settings. Protection equipment installed must be coordinated with the operation of the relay to determine any interference relay protection area. Protective equipment used are over current and ground-fault relays to calculate the short circuit current, this work aims to determine the protective equipment settings and compare them to the settings installed in the field. By calculating a short circuit, we can determine the current setting and protection equipment with time at a predetermined equation. Suppose that in 25% of the length of feeder trim, flow disturbance that is equal to 1465,3 A. Then the relay flow adjustment amounting to 256,2 A, operation time (tms) 0,07 so that the adjustment time is 0,27 seconds in the relay. Keywords : Protection, over current relay, feeders, and distribution network 20 kv v

6 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT yang telah memberikan rahmat serta karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir dengan judul ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA TRANSFORMATOR SISI SEKUNDER (20kV) DI GARDU INDUK SIMPANG TIGA (TRAGI PRABUMULIH) dapat terselesaikan tepat pada waktunya. Penulisan laporan akhir ini bertujuan untuk memenuhi syarat dalam menyelesaikan pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Palembang. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Bersiap Ginting, S.T., M.T. selaku Pembimbing I Laporan Akhir di 2. Bapak Andri Suyadi, S.S.T., M.T. selaku Pembimbing II Laporan Akhir di Yang telah memberikan bimbingan, pengarahan dan nasehatnya kepada penulis dalam menyelesaikan laporan akhir ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih atas bantuan dan kesempatan yang telah diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini di kepada: 1. Bapak RD. Kusumanto, S.T., M.M. selaku Direkur Politeknik Negeri Sriwijaya 2. Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro 3. Bapak Ir. Siswandi, M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro 4. Bapak Herman Yani, S.T., M.Eng. selaku Ketua Program Studi Teknik Listrik 5. Kedua orang tua, adik dan semua anggota keluarga ku yang selalu setia memberikan dukungan moril dan materil. 6. Bapak Kiki Santoso, selaku Supervisor Gardu Induk Simpang Tiga (Tragi vi

7 Prabumulih) 7. Staf dan kepegawaian di Gardu Induk Simpang Tiga (Tragi Prabumulih) 8. Teman-teman kelas 6LB yang selalu kompak 9. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Laporan Akhir ini Kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan oleh penulis guna perbaikan dimasa yang akan datang. Demikianlah, semoga Laporan Akhir ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa, khususnya bagi mahasiswa jurusan Teknik Elektro program studi Teknik Listrik. Palembang, Juli 2015 Penulis vii

8 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL.... i HALAMAN PENGESAHAN... ii MOTTO... iii ABSTRAK... iv ABSTRACT... v KATA PENGANTAR... vi DAFTAR ISI... viii DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan dan Manfaat Tujuan Manfaat Pembatasan Masalah Metode Penulisan Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Transformator Dasar-Dasar Sistem Proteksi Persyaratan Sistem Proteksi Kepekaan (sensitivity) Keandalan Dependability Security... 9 viii

9 Availabilty Selektifitas (selectivity) Kecepatan (speed) Fungsi Rele Proteksi Penyebab Kegagalan Proteksi Jenis-Jenis Rele Pengaman Pengaman Saluran Transmisi dan Distribusi Pengaman Ril Pengaman Transformator Pengaman Alat Pengubah Fasa Pengaman Alat-alat Pembantu dan Transformator Tenaga Rele Arus Lebih (Over Current Relay) Karakteristik Waktu Kerja Rele Rele Arus Lebih Sesaat (Moment) Rele Arus Lebih dengan Karakteristik Waktu Tertentu Rele Arus Lebih Waktu Terbalik Rele Arus Lebih Terbalik dan Terbatas Waktu Minimum Kombinasi Relay Arus Lebih Waktu Tertentu, Terbalik dan IDMT dengan Waktu Seketika Setting Over Current Relay Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Waktu Gangguan Hubung Singkat Gangguan 3 Fasa Menghitung Impedansi Impedansi Sumber Reaktansi Transformator Impedansi Feeder Impedansi Ekivalen Jaringan BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Kelistrikan pada Gardu Induk Simpang Tiga (Tragi Prabumulih) Peralatan dan Perlengkapan Interbus Transformator pada Gardu ix

10 Induk Simpang Tiga (Tragi Prabumulih) Transformator Daya Pemutus Tenaga Current Transformator OCR Penyulang Merapi Prosedur Penelitian BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Penyulang Merapi Impedansi Sumber Reaktansi Trafo Impedansi Feeder Impedansi Ekivalen Jaringan Menghitung Arus Gangguan Hubung Singkat Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa Setelan Rele Arus Lebih Pemeriksaan Selektivitas Kerja Rele Arus Lebih Gangguan 3 Fasa Analisa BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x

11 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Contoh Pengaman Transformator dalam Gardu Induk Tabel 4.1 Impedansi Feeder Tabel 4.2 Ekivalen Jaringan Tabel 4.3 Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa Tabel 4.4 Waktu Kerja Rele Berdasarkan Hubung Singkat 3 Fasa xi

12 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Transformator... 5 Gambar 2.2 Karakteristik Rele Arus Lebih Sesaat Gambar 2.3 Karakteristik Rele Arus Lebih Definite Time Gambar 2.4 Karakteristik Rele Arus Lebih Inverse Time Gambar 2.5 Karakteristik Rele Arus Lebih IDMT Gambar 2.6 Kombinasi Karakteristik Waktu Tertentu dan Seketika Gambar 2.7 Kombinasi Karakteristik Waktu Terbalik dan Seketika Gambar 2.8 Kombinasi Karakteristik IDMT dan Seketika Gambar 2.9 Karakteristik Rele dengan Waktu Tetap Gambar 2.10 Gangguan pada Sistem Tenaga Gambar 3.1 Transformator Daya 60 MVA II Gambar 3.2 PMT Trafo 60 MVA II Gambar 3.3 CT Trafo Daya 60 MVA II Gambar 3.4 Rele Arus Lebih Penyulang Merapi Gambar 3.5 Diagram Aliran Penyetelan Rele Arus Lebih pada Trafo Gambar 4.1 Single Line Diagram Penyulang Merapi Gambar 4.2 Grafik Imfedansi Feeder Gambar 4.3 Grafik Ekivalen Jaringan Gambar 4.4 Grafik Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa Gambar 4.5 Grafik Waktu Kerja Rele Berdasarkan Hubung Singkat 3 Fasa. 47 xii

13 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Lembar Kesepakatan Bimbingan Laporan Akhir Lampiran 2 Lembar Bimbingan Laporan Akhir Lampiran 3 Lembar Rekomendasi Ujian Laporan Akhir Lampiran 4 Lembar Surat Ijin Pengambilan Data Lampiran 5 Lembar Revisi Lampiran 6 Lembar Single Line Diagram G.I Simpang Tiga Lampiran 7 Lembar Map Source Panjang Penyulang Merapi Lampiran 8 Lembar Data Setelan Relay Lampiran 9 Lembar Beban Tertinggi Penyulang Gardu Induk Simpang Tiga xiii