Analisis Sistem Koordinasi OCR pada Gardu Induk Sukolilo

Transkripsi

1 Analisis Sistem Koordinasi OCR pada Gardu Induk Sukolilo ANALISIS SISTEM KOORDINASI OVER CURRENT RELAY (OCR) PADA GARDU INDUK (GI) 150 kv SUKOLILO Fendy Gilang Hernantyo S1 Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya fendyfgh@gmail.com Subuh Isnur Haryudo S1 Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya unesasubuh@gmail.com Abstrak Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan pokok saat ini. Untuk itu di dalam penyaluran energi listrik diperlukan kontinuitas pelayanan yang baik agar pelayanan pendistribusian energi listrik stabil. Komponen utama agar penyaluran energi listrik tetap stabil adalah setting dan koordinasi dari pengaman yang peka, selektif, dan handal dalam menanggapi adanya gangguan sehingga tidak berdampak buruk terhadap peralatan listrik yang digunakan. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa besaran nilai setting dan karakteristik OCR yang digunakan di Gardu Induk (GI) Sukolilo serta mengetahui koordinasi dari OCR yang digunakan dengan menggunakan software ETAP Hasil penelitian menunjukan bahwa adanya gangguan arus dapat berpengaruh pada respon OCR (Over Current Relay) dalam menangani suatu gangguan pada transformator 150/20 KV. Kata Kunci : Transformator 150/20 KV, Over Current Relay, Gardu Induk. Abstract Electrical energy is one of the basic needs nowadays. Therefore, the distribution of electrical energy requires continuity of good service to make the distribution services of electrical energy stable. The main components to keep the stability of electrical energy distribution are the setting and coordination of OCR which are sensitive, selective, and reliable in responding to disturbances that can affect the use of electrical appliances. This research focused on analyzing the setting value and characteristics of OCR used in Sukolilo substation. Furthermore, it also identified the coordination of the OCR by using ETAP software. The results of the research showed that the current noise can affect the response of OCR (Overcurrent Relay) to deal with a disturbance at 150/20 KV transformer. Keywords: 150/20 kv Transformer, Overcurrent Relay, substation. PENDAHULUAN Energi listrik merupakan kebutuhan yang sangat penting dan tak tergantikan di masa sekarang dan yang akan datang. Seiring dengan berkembangnya teknologi dalam kehidupan sehari-hari maupun teknologi dalam bidang industri dan mayoritas teknologi tersebut membutuhkan energi listrik sebagai sumber utama. PT (PLN) sebagai salah satu produsen listrik dituntut untuk memberikan pelayanan dan penyediaan energi listrik yang baik agar kontinuitas, keandalan,efisiensi penyaluran energy listrik tetap terjaga kualitasnya. Di dalam penyaluran energi listrik, diperlukan kontinuitas pelayanan yang baik kepada konsumen. Hal ini akan mempengaruhi keandalan sistem dan menyebabkan tejadinya pemadaman apabila keandalan sistem kurang baik sehingga konsumen akan merasa dirugikan.(hidayatullah Rahmat dkk. 2012) 55 Penyaluran energi listrik melibatkan 4 komponen penting yaitu pusat pembangkit, jaringan-jaringan transmisi, jaringan distribusi, dan beban. Jaringan transmisi merupakan penghubung antara pusat pembangkit dengan jaringan distribusi yang nantinya akan dilanjutkan ke konsumen-konsumen. Di Indonesia tegangan transmisi yang digunakan adalah 70 KV, 150 KV, dan 500 KV. Penurunan tegangan transmisi ke distribusi dilakukan di Gardu Induk. Sedangkan jaringan distribusi yang digunakan di Indonesia meliputi jaringan tegangan menengah 20 KV, dan jaringan tegangan rendah 220/380 V. Dalam pendistribusian energi listrik tidak bisa dihindari tentang adanya gangguan-gangguan baik di pusat pembangkit, jaringan transmisi, jaringan distribusi, maupun pada beban. Salah satu gangguan yang terjadi adalah gangguan hubung singkat. Gangguan hubung singkat ini akan menimbulkan lonjakan arus yang besar sehingga diperlukan adanya sistem proteksi dalam

2 Jurnal Teknik Elektro, Volume 05 Nomor 03 Tahun 2016, 0-60 jaringan distribusi untuk mengatasi lonjakan arus yang besar tersebut agar tidak merusak peralatan listrik yang digunakan. Salah satu komponen proteksi untuk mengatasi gangguan tersebut adalah Over Current Relay (OCR). Agar relay tersebut bekerja secara handal maka perlu dilakukan perawatan dan penyetelan diantaranya setting waktu dan setting arus. Sistem proteksi yang handal dapat segera mengantisipasi gangguan sedini mungkin dan meminimalisir efek yang terjadi akibat gangguan sehingga tidak mempengaruhi bagian lain dari sistem yang tidak terganggu (normal). Hal ini diperlukan sistem proteksi yang handal sehingga bisa memisahkan bagian sistem yang terganggu dengan bagian sistem lainnya yang tidak terganggu tersebut dapat terus bekerja. Untuk mengetahui system proteksi sudah bekerja saling berkoordinasi antar gardu induk diperlukan analisis koordinasi penyetelan rele yang digunakan pada system proteksi tersebut. Gangguan-Gangguan Pada Sistem Tenaga Listrik Gangguan yang terjadi pada sistem tenaga listrik sangat beragam besaran dan jenisnya. Secara umum klasifikasi gangguan pada system tenaga listrik disebabkan oleh 2 faktor, yaitu pertama gangguan yang berasal dari system dan yang kedua gangguan yang berasal dari luar system. (Suswanto, Daman ; Sadeh, Javad ) Bila ditinjau dari segi lamanya waktu gangguan, maka dapat dikelompokkan menjadi gangguan yang bersifat temporer. Gangguan yang bersifat temporer ini apabila terjadi gangguan, maka gangguan tersebut tidak akan lama dan dapat normal kembali. Gangguan ini dapat hilang dengan sendirinya atau dengan memutus sesaat bagian yang terganggu dari sumber tegangannya. Yang kedua adalah gangguan yang bersifat permanen. Gangguan permanen tidak akan dapat hilang sebelum penyebab gangguan dihilangkan terlebih dahulu. Gangguan yang bersifat permanen dapat disebabkan oleh kerusakan peralatan, sehinggga gangguan ini baru hilang setelah kerusakan ini diperbaiki atau karena ada sesuatu yang mengganggu secara permanen. Untuk membebaskannya diperlukan tindakan perbaikan atau menyingkirkan penyebab gangguan tersebut. (Agung, Achmad Imam. 2014) Gangguan Hubung Singkat 1. Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa Gangguan yang terjadi dimana ketiga fasa terhubung singkat. Gambar 1 Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa 2. Gangguan Antar Fasa Gangguan yang bisa terjadi antara fasa R&S, fasa T&S atau R&T terhubung singkat. Gambar 2 Gangguan Hubung Singkat Antar Fasa Gangguan ini terjadi jika 2 fasa terhubung singkat 3. Gangguan 2 Fasa Ketanah Gangguan yang bisa terjadi apabila 2 fasa terhubung ketanah. Gambar 3 Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa Ketanah 4. Gangguan 1 Fasa Ketanah Gangguan yang terjadi pada salah satu fasa. Gambar 4 Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa Ketanah

3 Analisis Sistem Koordinasi OCR pada Gardu Induk Sukolilo Syarat-Syarat Relay Pengaman Syarat-syarat agar peralatan relay pengaman dapat dikatakan bekerja dengan baik dan benar adalah cepat bereaksi yaitu relay harus cepat bereaksi / bekerja bila sistem mengalami gangguan atau kerja abnormal. Selektif adalah kecermatan pemilihan dalam mengadakan pengamanan, dimana hai ini menyangkut koordinasi pengamanan dari sistem secara keseluruhan. Kepekaan / sensitive yaitu relay harus dapat bekerja dengan kepekaan yang tinggi, artinya harus cukup sensitive terhadap gangguan didaerahnya meskipun gangguan tersebut minimum, selanjutnya memberikan jawaban / respon. Keandalan / reliabiiity dihitung dengan jumlah relay bekerja / mengamankan daerahnya terhadap jumlah gangguan yang terjadi. (Alawiy, Muhammad Taqqiyyudin.2006 ; Marsudi, Djiteng ) Relay Arus Lebih (Over Current Relay) Ada 3 macam jenis relay arus lebih, yaitu pertama relay arus lebih seketika (moment-instantaneous). Relay arus lebih seketika adaiah jenis relay arus lebih yang paling sederhana dimana jangka waktu kerja relay yaitu mulai saat relay mengalami pick-up sampai selesainya kerja relay sangat singkat yakni sekitar 20 s/d 100 mili detik tanpa adanya penundaan waktu. Kedua relay arus lebih waktu tertentu (definite time). Relay arus lebih waktu tertentu adalah jenis relay arus lebih dimana jangka waktu tergantung dari besarnya arus setting, melebihi arus setting maka waktu kerja relay ditentukan oleh waktu setting-nya. Ketiga relay arus lebih berbanding terbaiik (inverse). Relay arus lebih dengan karakteristik waktuarus berbanding terbalik adalah jenis relay arus lebih dimana jangka waktu relay muiai pick-up sampai dengan selesainya kerja relay tergantung dari besarnya arus yang melewati kumparan relaynya, maksudnya relay tersebut mempunyai sifat terbalik untuk nilai arus dan waktu bekerjanya. (Almas, Mohammad Shoaib ; P. M. Anderson. 1999) METODE PENELITIAN Sistem Kelistrikan Gardu Induk Sukolilo Sistem yang akan dibahas adalah pada Transformator 1 dan pada incomming. Studi kasus akan dilakukan untuk melihat setting Over Current Relay (OCR) sebagai proteksi terhadap arus gangguan di jaringan. Besar arus yang mengalir yang diperoleh dari simulasi aliran daya digunakan untuk menentukan setting relay arus lebih yang digunakan sebagai pengaman di busbar. Data Transformator 1 Tipe : ALSTHOM P : 50 MVA E : 150 KV/20 KV Z : 9,2 % Tipe Pendingin : ONAN/ONAF Data Transformator 2 Tipe : PASTI P : 60 MVA E : 150 KV/20 KV Z : 12,661 % Tipe Pendingin : ONAN/ONAF Data Transformator 3 Tipe : TELK P : 60 MVA E : 150 KV/20 KV Z : 11,67 % Tipe Pendingin : ONAN/ONAF Data OCR Sisi Incomming Merk : GEC ALSTOM Type : MCGG - 22 Arus Nominal : 5 A Rasio CT : 1600/5 t : 0.5 Kurva : Standard Invers Sisi Primer Transformator 1 Merk : GEC ALSTOM Type : MCGG - 22 Arus Nominal : 5 A Rasio CT : 400/5 t : 0.35 Kurva : Standard Invers Sisi Sekunder Transformator 1 Merk : SEG Type : MR13 Arus Nominal : 5 A Rasio CT : 2000/5 t : 0.2 Kurva : Standard Invers Gambar 5 Diagram Single Line Gardu Induk 57

4 Jurnal Teknik Elektro, Volume 05 Nomor 03 Tahun 2016, 0-60 HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Perhitungan dan Simulasi OCR Sisi Sekunder Trafo 1 Arus gangguan hubung singkat (If) yang timbul adalah sebesar 2,67 ka, dengan I set OCR yang digunakan sebesar 320 A. Maka untuk menghitung setting waktu nya adalah { ( ) } { ( ) { } OCR Sisi Primer Trafo 2 Arus gangguan hubung singkat (If) yang timbul adalah sebesar 2,67 ka, dengan I set OCR yang digunakan 240 A. Maka untuk menghitung setting waktu nya adalah { ( ) } } Setelah dilakukan analisis perhitungan diatas, selanjutnya dilakukan perbandingan hasil perhitungan dengan data eksisting (lapangan) yang digunakan di Gardu Induk Sukolilo. Tabel 1 Perbandingan Eksisting dan Perhitungan Trafo 1 Relay Eksisting Perhitungan Sisi Incomming 0,5 s 0,307 s Sisi Primer 0,35s 0,25 s Sisi Sekunder 0,2 s (inv) 0,12 s Jika dilihat dari data eksisting terdapat perbedaan waktu antara eksisting dan perhitungan. Ini dikarenakan arus gangguan yang timbul dalam simulasi tidak sama persis dengan arus gangguan yang timbul di lapangan. Oleh karena itu setting eksisting disesuaikan dengan kemampuan peralatan dalam menahan lonjakan arus yang timbul. Setelah dilakukan analisis perhitungan diatas didapat nilai setting waktu yang kemudian disimulasikan menggunakan program ETAP Untuk simulasi bagian trafo 1 dan incomming diperlihatkan dalam gambar berikut : { ( ) { } } Simulasi Incomming dan Trafo 1 OCR Sisi Incomming Arus gangguan hubung singkat (If) yang timbul adalah sebesar 2,67 ka, dengan I set OCR yang dignakan sebesar 352 A. Maka untuk menghitung setting waktu nya adalah { ( ) } { ( ) } { } Gambar 6 Simulasi pada Trafo 1

5 Analisis Sistem Koordinasi OCR pada Gardu Induk Sukolilo Gambar 7 Kurva Hasil Simulasi pada Trafo 1 Dilihat dari kurva kerja relay pada trafo 1, jika terjadi gangguan maka relay yang bekerja pertama adalah relay 11 (pada sisi sekunder) kemudian relay 9 (pada sisi primer) dan terakhir relay 1 pada sisi incomming. Hal ini sudah sesuai karena jika rele 11 tidak bekerja secara optimal maka lonjakan arus yang besar akan masuk ke trafo 1 dan mengakibatkan kerusakan peralatan listrik. Simulasi pada Trafo 2 Gambar 9 Kurva Hasil Simulasi pada Trafo 2 Dari grafik kurva diatas dapat dilihat kinerja relay dari transformator. Relay yang akan bekerja terlebih dahulu adalah relay 10 (sisi sekunder) kemudian relay 8 (sisi primer). Pada relay 8 tidak adanya setting dari instantaneous. Sedangkan pada relay 10 terdapat setting instantaneous dengan time delay sebesar 0,7 detik. Simulasi Trafo 3 Gambar 8 Simulasi pada Trafo 2 Gambar 10 Simulasi pada Trafo 3 59

6 Jurnal Teknik Elektro, Volume 05 Nomor 03 Tahun 2016, 0-60 beban yang ada, agar kontinuitas penyaluran tenaga listrik dapat terjamin. Bagi mahasiswa Teknik Elektro Universitas Negeri Surabaya diharapkan menggunakan penelitian ini sebagai referensi atau contoh penelitian yang mungkin dapat dijadikan acuan dan dikembangkan lebih baik lagi. Penelitian selanjutnya, sebaiknya membahas pada analisis koordinasi rele tetapi digunakan AI sebagai analisa dan juga menggunakan software-software yang berkaitan dengan penelitian agar dapat melakukan perhitungan dengan mudah. Gambar 11 Kurva Hasil Simulasi pada Trafo 1 Dari grafik gambar 11 memperlihatkan koordinasi dari OCR pada trafo 3. Relay yang akan bekerja pertama adalah relay 9 (sisi sekunder) kemudian relay 12 (sisi primer). Relay 9 memiliki setting instantaneous dengan delay sebesar 0.5 detik. Sedangkan pada relay 12 juga memiliki setting instantaneous namun tidak menggunakan waktu delay. PENUTUP Simpulan Dari hasil peneilitian analisis sistem koordinasi over current relay (OCR) pada Gardu Induk Sukolilo dapat disimpulkan sebagai berikut : Sistem setting Over Current Relay pada Gardu Induk Sukolilo dilakukan dengan melihat karakteristik relay yang digunakan pada trafo 1, trafo 2, trafo 3, arus setting yang digunakan serta kenaikan arus yang timbul akibat gangguan hubung singkat. Koordinasi rele jika teerjadi gangguan maka rele yang akan bekerja terlebih dahulu adalah pada sisi sekunder dari trafo 1 kemudian trafo 2 dan yang terakhir adalah trafo 3. Hal ini dikarenakan setting arus maupun waktu pada sisi sekunder trafo 1 lebih peka daripada kedua trafo yang lain. DAFTAR PUSTAKA Agung, Achmad Imam Proteksi Sistem Tenaga Listrik. Surabaya : Universitas Negeri Surabaya. Alawiy, Muhammad Taqqiyyudin.2006.Proteksi Sistem Tenaga Listrik (Seri Relay Otomatis).Malang : Universitas Islam Malang. Almas, Mohammad Shoaib Over-Current Relay Model Implementation for Real Time Simulation & Hardware-In-the-Loop (HIL) Validation. Sweden : Royal Institute of Technology. Davis William Patrick Analysis of Faults in Overhead Transmission Lines. USA : California State University. Hidayatullah, Rahmat dkk Analisa Gangguan Hubung Singkat pada Jaringan SUTT 150 kv Jalur Kebasen Balapulang Bumiayu Menggunakan Program ETAP. Makalah Tugas Akhir. Semarang : Universitas Diponegoro. IEEE Guide for Protective Relay Applications to Transmission Lines. IEEE Std C Marsudi, Djiteng Pembangkitan Energi Listrik. Jakarta : Erlangga. P. M. Anderson Power System Protection. New York : McGraw-Hill. Sadeh, Javad Optimal Coordination of Overcurrent Relays in an Interconnected Power System. Iran : Ferdowsi University of Mashhad. Suswanto, Daman Sistem Distribusi Tenaga Listrik untuk Mahasiswa Teknik Elektro. Padang : Universitas Negeri Padang. Saran Dalam kurun waktu tertentu perlu dilakukan penyetelan ulang disesuaikan dengan bertambahnya nilai