gangguan atau hal hal yang tidak diharapkan selama proses penyediaan listrik berlangsung.

Transkripsi

1 Makalah Seminar Kerja Praktek ANALISA GANGGUAN DENGAN DISTURBANCE FAULT RECORDER PADA PT. PLN P3B JB APB JATENG DAN DIY Rachmawati Tejaningrum ( ), Sumardi, ST, MT ( ) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Jalan Prof. H. Soedarto, S.H., Tembalang, Semarang Kode Pos Telp. (024) , Fax. (024) rachma.2010@yahoo.com Abstrak Sistem tenaga listrik secara garis besar terdiri dari pusat pembangkit, jaringan transmisi (gardu induk dan saluran transmisi) dan jaringan distribusi. Dalam usaha untuk meningkatkan pelayanan penyediaan energi listrik, keandalan sistem tenaga listrik sangatlah penting. Untuk mencapai keandalan sistem tenaga listrik dibutuhkan pengendalian, pengawasan dan pemeliharaan terhadap seluruh peralatan yang ada pada sistem tenaga listrik secara optimal. Dalam hal pengawasan dan pemeliharaan dibutuhkan dukungan alat alat yang mampu merekam kejadian kejadian penting secara real time, khususnya merekam gangguan gangguan yang terjadi selama penyediaan listrik. Dengan adanya bantuan alat alat perekam tersebut akan memudahkan pihak penyedia untuk meningkatkan mutu pelayanannya. Salah satu alat yang mampu merekam gangguan gangguan yang terjadi secara real time adalah Disturbance Fault Recorder. Kata kunci : Real time, Disturbance Fault Recorder 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Sistem tenaga listrik di Indonesia mengalami perkembangan yang cukup pesat seiring dengan perkembangan teknologi yang semakin canggih.unit vital dari sistem tenaga listrik adalah sistem pembangkit listrik, saluran transmisi dan distribusi serta konsumen (beban). Dibutuhkan suatu sistem penyaluran listrik yang terpadu untuk meningkatkan mutu sistem tenaga listrik di Indonesia. Adapun sistem tenaga listrik di Indonesia dikelola oleh PT. PLN (Persero) yang mempunyai cabang diseluruh wilayah Indonesia. Pengelolaan sistem tenaga listrik secara terpadu mempunyai tujuan agar dapat mengoperasikan sistem secara ekonomis namun mutu dan keandalan dapat maksimal, sehingga dapat memberikan pelayanan terhadap pelanggan secara berkesinambungan. Untuk memperoleh sistem yang demikian dibutuhkan suatu perencanaan dan pengendalian sistem operasi yang handal serta akurat. Untuk mengoptimalkan penyediaan listrik, maka dibutuhkan sebuah alat yang mampu merekam dan memberikan informasi secara real time tentang satus maupun gangguan yang terjadi pada alat alat di lapangan. Dengan adanya dukungan dari alat tersebut dapat memberikan kemudahan dalam penganalisaan dan penanganan ketika terjadi gangguan atau hal hal yang tidak diharapkan selama proses penyediaan listrik berlangsung. 1.2 Tujuan Tujuan dari kerja praktek di PT. PLN P3B JB APB JTD adalah: 1. Untuk mempelajari tentang penanganan gangguan pada PT.PLN P3B APB JTD. 2. Untuk mempelajari kinerja dari alat perekam gangguan khususnya Disturbance Fault Recorde (DFR). 1.3 Batasan Masalah Untuk memperjelas ruang lingkup dan analisa, maka permasalahan lebih ditekankan pada pembacaan dan analisis gangguan yang terekam oleh Disturbance Fault Recorder ( DFR ). 2. Gangguan dan Alat Perekam Gangguan 2.1 Pengertian Gangguan Jaringan tenaga listrik yang terganggu harus segera diketahui dan dipisahkan dari bagian jaringan lainnya secepat mungkin dengan maksud agar kerugian yang lebih besar dapat dihindarkan. Gangguan pada jaringan tenaga listik dapat tejadi di pembangkit, di jaringan transmisi atau di jaringan distribusi. Menurut arti katanya sendiri gangguan dapat diartikan 1

2 dengan sesuatu yang bisa bersifat menghalangi suatu tujuan yang diharapkan [5]. 2.2 Klasifikasi Gangguan Gangguan pada sistem tenaga listrik terbagi menjadi dua yaitu gangguan sistem dan juga gangguan non sistem Gangguan Sistem Gangguan sistem adalah gangguan yang berasal dari sistem tenaga listrik itu sendiri. Dilihat dari karakteristiknya gangguan sistem terbagi menjadi dua, yaitu gangguan sistem aktif dan juga gangguan sistem pasif. Sedangkan jika dilihat dari jenisnya gangguan sistem terbagu menjadi gangguan temporer dan gangguan permanen. Contoh dari gangguan sistem adalah gangguan yang terjadi ketika terjadi ledakan pada peralatan primer ( trafo ) Gangguan Non Sistem Gangguan non sistem adalah gangguan yang terjadi karena adanya interferensi dari pihak luar sistem. Contoh gangguan nonsistem antara lain : - Kerusakan komponen rele - Kabel kontrol terhubung singkat - Interferensi / induksi pada kabel control [6]. 2.3 Alat alat Perekam Gangguan Peralatan bantu yang banyak terpasang di instalasi sistem tenaga listrik adalah alat yang memonitor peralatan sistem tenaga listrik secara terus menerus dan merekam gangguan/anomali yang terjadi. Berikut alat alat yang telah terpasang di PT. PLN sebagai alat bantu perekam gangguan : PQM (Power Quality Meter) Rekaman PQM berupa data load profile, biasanya dipasang pada konsumen konsumen besar ( pabrik,dll ). Tujuan dari pemasangan PQM adalah untuk mengetahui rekaman tenaga listrik yang bertujuan untuk keperluan kontrak mutu pelanggan Fault Locator Fault Locator merupakan peralatan perekam/pengolah analog input arus dan tegangan, dan melakukan proses recording yang kemudian hasilnya adalah menentukan jarak lokasi gangguan pada saluran transmisi. Ada beberapa jenis fault locator yang ada, yaitu : independen, terpisah dari distance relay. 2. Fault locator yang bekerja berdasarkan prinsip teori impedansi dengan inputan arus dan tegangan tetapi pengoperasiannya menyatu dengan relay jarak (distance relay). 3. Fault Locator yang bekerja dengan prinsip teori gelombang berjalan (Fault Locator Base Travelling Wave Sistem) merupakan peralatan perekam/pengolah dengan inputan analog arus, melakukan proses recording dan penentuan lokasi titik gangguan berdasarkan teori gelombang berjalan SER (Sequnce Event Record) SER merupakan peralatan perekam/pengolah inputan digital/event/kontak (open/close) melakukan proses recording dan memberikan tagging waktu menggunakan GPS sehingga dapat memberikan informasi peralatan sistem tenaga listrik seperti PMT, PMS line, PMS tanah yang bekerja. [1] DFR (Disturbance Fault Recorder) Peralatan ini akan merekam dan menyimpan data kondisi sistem secara otomatis pada saat sebelum, gangguan/fault berlangsung dan sesudah gangguan, yang hasilnya dapat dilihat dalam bentuk cetakan (print out) atau melalui software pembuka rekaman gangguan. Informasi yang bisa diperoleh adalah besarnya fault (nilai arus dan tegangan), lama gangguan/kejadian, event/kontak dan sensor yang bekerja [1]. 3. DFR (Disturbance Fault Recorder) Disturbance Fault Recorder (DFR) adalah suatu alat yang mengukur dan merekam besaran listrik seperti arus (A), tegangan (V) dan Frekuensi (Hz) pada saat sebelum, selama dan setelah gangguan/kejadian terjadi. 1. Fault locator yang bekerja berdasarkan prinsip teori impedansi dengan inputan arus dan tegangan dan bekerja secara Gambar 3.1 terpasang Contoh DFR yang sudah 7

3 3.1 Cara Kerja DFR Secara umum DFR bekerja karena adanya input analog arus, tegangan dan digital/event yang seluruhnya dikonversikan ke bentuk digital, setelah input yang dirasakan diluar batas setting maka proses recording berlangsung dan hasilnya berupa data disimpan di dalam memori dan dicetak melalui printer. Hasil rekaman DFR berupa tampilan gelombang sinusoidal dan untuk analisanya menggunakan software pembuka atau bisa diketahui secara langsung. 3.2 Fungsi dan Jenis DFR Secara umum, fungsi Disturbance Fault Recorder (DFR) adalah : a. Mengetahui besaran listrik seperti arus (A), tegangan (V) dan Frekuensi (F) b. Mengetahui lamanya gangguan (fault clearing time) c. Mengetahui peralatan sistem proteksi yang bekerja d. Melihat harmonik dari sistem tenaga listrik e. Melihat apakah CT normal/tidak jenuh f. Memastikan bahwa peralatan sistem proteksi bekerja dengan baik g. Mendeteksi jenis gangguan h. Dokumentasi Berdasarkan konstruksinya, DFR dapat dibedakan menjadi : - DFR yang tergabung dengan peralatan proteksi - DFR yang terpisah dengan peralatan proteksi Berdasarkan cara komunikasi data, DFR dapat dibedakan menjadi : - DFR tipe Dial Up (menggunakan modem) - DFR tipe TCP/IP (menggunakan jaringan intranet) 3.3 Diagram Data dan Bagian DFR Secara umum blok diagram data DFR terdiri dari : - Media Input yang terdiri dari sumber data analog (CT, PT, CVT, GPS) dan digital data (Event Status) yang merupakan data masukan ke Media Processor. - Media Processor yang berupa Data Aquisition Unit (DAU) yang mengolah data input menjadi tampilan grafik maupun urutan kejadian ke media Output - Media Output yang merupakan media yang menerima output data dari Media Processor, yang dapat berupa printer, alarm relay dan media komunikasi. Media komunikasi akan mengirimkan data ke Master DFR. Gambar 3.2. Blok Diagram Data DFR Bagian-bagian dari DFR (Disturbance Fault Recorder) adalah : a. Power Supply Merupakan komponen yang berfungsi mengubah kebutuhan arus dan tegangan dari sumber utama dan mensuplay daya sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan DFR. b. Data Input Data input pada DFR ada dua yaitu data input analog dan juga data input digital. c. Sensor Merupakan komponen yang berfungsi untuk memberi perintah ( mentrigger ) DFR untuk mulai merekam pada saat nilai besaran arus, tegangan atau status event memenuhi besaran (setting) yang telah ditentukan. d. DAU Komponen yang berfungsi sebagai tempat proses acquisisi data yang berasal dari komponen input selanjutnya memberikan output berupa informasi semua kondisi dan hasil pengukuran parameter. 8

4 e. Front Panel Pada front panel terdapat fasilitas sistem alarm dan keypad sebagai interface user ke bagian/ fungsi DFR. f. Sistem Alarm Terdapat 4 (empat) indikasi alarm pada front panel DFR II, sedangkan pada IDM terdapat 8 (delapan) indikasi alarm yang dapat direset/ g. Printer. Printer merupakan peralatan bantu yang diperlukan untuk melakukan pencetakan secara hard copy hasil record DFR (Disturbance Fault Recorder) ke dalam bentuk teks maupun grafik. h. Wiring ternal.. Wiring merupakan interkoneksi yang menghubungkan komponen ekternal ke peralatan DFR. Wiring eksternal ini meliputi : Wiring Chanel Analog (Input Analog Tegangan dan Arus) Wiring Sensor. (Input Triger dari setting Arus dan Tegangan). Wiring Event. (Input dari External Triger). Wiring komunikasi. (Komunikasi antar DFR & Komunikasi Master) Wiring GPS. memiliki kapasitas yang besar dan sudah terpisah dengan CPU sehingga data-data yang semakin banyak tidak membebani kerja dari CPU. l. Master Komputer DFR Kontrol DFR dapat dikembangkan lebih jauh dengan menambahkan jaringan komunikasi serta menginstalnya kedalam suatu bentuk master station di pusat kontrol. Master Komputer DFR dapat mengontrol dan meremote komunikasi DAU. Master station dapat terhubung hingga 250 DAU, dengan komunikasi dan kontrol masing-masing yang dapat berkomunikasi dengan master station DFR [2]. 3.4 Pembacaan Rekaman Format output rekaman dapat berupa softcopy maupun hardcopy. Pembacaan soft copy umumnya dilakukan dengan media/tool software relay Hathaway. i. Sistem komunikasi Sistem Komunikasi bertugas untuk melakukan proses komunikasi hasil record/informasi dari DAU (DFR on site) ke Komputer Master DFR (Disturbance Fault Recorder). j. GPS (Global Positioning Sistem) Master Clock/GPS (Global Positioning Sistem) merupakan satu kesatuan peralatan yang bekerja untuk melakukan sinkronisasi waktu melalui satelit, sehingga penunjukkan waktu di tiap-tiap DFR yang berbeda lokasi menjadi sama. k. LSU (Local Storage Unit) LSU adalah salah satu media penyimpanan data hasil rekaman selain memori internal. Pada produkproduk DFR terakhir media ini Gambar 3.9 Hasil Rekaman DFR 3.5 Karakteristik Rekaman Gangguan (Fault Signatures) Dengan melihat hasil rekaman dari DFR, master DFR dapat menganalisa gangguan dengan cepat hanya dengan melihat karakteristik dari gangguan tersebut. Layaknya manusia gangguan pada sistem kelistrikan juga memiliki ciri khusus yang dapat menjadi pembeda antara satu gangguan dengan gangguan lain. Berikut ini beberapa contoh dari karakteristik gangguan yang dapat direkam oleh DFR : a. Karakteristik gangguan yang disebabkan petir Gangguan yang disebabkan oleh petir memiliki karakteristik pada rekaman DFR yaitu terjadi osilasi pada gelombang sinus 9

5 tegangan yang tidak teratur secara tiba tiba dan rapat (terjadi noise) seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Umumnya nilai tegangan menjadi drop dan arus pada fasa terganggu naik secara signifikan [5] kacau. Gangguan yang disebabkan oleh meledaknya trafo arus dapat terlihat pada hasil rekaman DFR, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini (ledakan trafo arus). [5] Gambar 3.19 Rekaman gangguan karena meledaknya trafo arus Gambar 3.17 Rekaman gangguan karena serangan petir b. Karakteristik gangguan yang disebabkan ranting pohon d. Karakteristik gangguan yang disebabkan oleh isolator kotor / bad insulation Gangguan ini dapat diketahui dari adanya spike kecil pada gelombang arus dan atau tegangan secara berkala, yaitu imbas dari bocornya sejumlah kecil arus yang mengakibatkan flash. Pada akhirnya kebocoran akan semakin besar dan dapat mengakibatkan CB trip karena flashover. Isolator yang jelek dapat dideteksi sebelum CB trip dengan memperhatikan jejak kebocoran arus melalui rekaman DFR (pemeriksaan berkala). Gambar 3.18 Rekaman gangguan karena terkena ranting pohon Pada gambar di atas terlihat bahwa gangguan yang disebabkan oleh ranting pohon / benda sejenis, dimana pada grafik tegangan nilainya menurun secara tidak signifikan dan pada grafik arus nilainya berangsur-angsur naik (seiring dengan terbakarnya ranting pohon/benda) sampai mencapai titik setting rele proteksi dan kemudian trip. Jeda waktu yang dibutuhkan dari titik kenaikan arus sampai dengan trip sangat tergantung kepada jenis dan ukuran ranting pohon / benda yang menyentuh jaringan. c. Karakteristik gangguan yang disebabkan oleh meledaknya peralatan primer (trafo arus) Gangguan jenis ini memiliki ciri adanya osilasi yang rapat dan tak teratur pada fasa yang terganggu, dan memiliki pola yang 1 Gambar 4.20 Rekaman gangguan karena isolator kotor e. Karakteristik gangguan yang disebabkan oleh crane / benda solid. Karakteristik ini muncul ketika ada gangguan yang diakibatkan oleh crane / bendabenda solid yang menghantarkan listrik dengan baik (baja, besi). Dapat dilihat bahwa umumnya akan terjadi reclose lockout atau bahkan langsung menjadi gangguan permanen 2 10

6 dengan arus gangguan yang tinggi dan tegangan yang drop hampir mendekati nol dikarenakan sifat benda yang solid. Gambar 4.23 Kegagalan CVT Gambar 4.21 Rekaman gangguan karena crane atau benda solid Selain karakteristik gangguan yang berhasil dianalisa diatas, berikut beberapa fenomena dalam sistem tenaga listrik yang umum dan terekam dalam DFR, yaitu: 1. Resonansi tegangan 3.CB Pole Discrepancy Dalam sistem tenaga listrik dibutuhkan keserempakan CB / PMT 3 fasa dalam membuka / menutup sehingga didapatkan keseimbangan antar fasa. Rekaman DFR dapat digunakan untuk memeriksa keserempakan PMT. Contoh dibawah ini adalah contoh close PMT yang tidak serempak (fasa S tertinggal) ketika switching Gambar 4.22 Resonansi tegangan Ketika ruas penghantar terbuka baik oleh gangguan maupun switching, tegangan induksi dari fasa lain / penghantar lain akan menginduksi ruas yang terbuka dan akan mengakibatkan tegangan melonjak. Diakibatkan oleh efek kapasistansi penghantar dengan tanah. Umumnya terjadi pada ruas penghantar bertegangan ekstra tinggi (SUTET) yang panjang (lebih dari 100km). Resonansi ini dapat diredam dengan pemasangan reaktor pada sisi terima. 2. Kegagalan trafo arus atau trafo tegangan (CT/PT Failure) Komponen CT / PT sangat vital dalam meter dan proteksi sistem tenaga listrik. Sebelum terjadi kegagalan CT / PT, dapat dideteksi secara dini mengunakan DFR. Berikut contoh-contoh kasus anomali CT / PT Gambar 4.24 CB Pole Discrepancy 4. Penutup 4.1 Kesimpulan 1. Gangguan pada sistem kelistrikan ditinjau dari karakternya dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu gangguan aktif dan pasif. Sedangkan bila ditinjau dari jenisnya dibagi menjadi gangguan temporer dan gangguan permanen. 2. Bagian bagian DFR ialah power supply, data input, sensor, DAU, front panel, sistem alarm, printer, wiring, sistem komunikasi, GPS, LSU, dan master computer DFR. 11

7 3. Melalui DFR master dapat menentukan lokasi gangguan dan mengetahui gangguan apa yang sedang terjadi. 4. Dari hasil rekaman DFR dapat terlihat bahwa setiap gangguan memiliki ciri khasnya masing masing yang dapat mempermudah dalam proses analisa. 5. DFR pada PT.PLN P3b JB APB Jateng & DIY sudah berfungsi secara optimal. 4.2 Saran 1. Perlu diadakannya pelatihan, diklat dan training secara berkelanjutan pada tiap pegawai petugas pemeliharaan DFR mengingat DFR masih merupakan alat baru di PT. PLN ( PERSERO ). 2. Hubungan dan kejasama antara pihak perusahaan dan universitas hendaknya terus ditingkatkan lagi dan tetap dipertahankan sehingga dapat saling menguntungkan bagi kedua belah pihak tersebut. 3. Dirasa penambahan jumlah alat DFR yang terpasang di lapangan sangatlah diperlukan, mengingat pentingnya fungsi DFR itu sendiri. DAFTAR PUSTAKA [1] PT. PLN ( Persero ) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN.DFR Untuk Dispatcher.Jakarta. [2] PT. PLN ( Persero ) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN. Pemeliharaan Disturbance Fault Recorder. Jakarta. [3] PT.PLN ( Persero ) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN. Prosedur Pengoperasian Master Disturbance Fault Recorder. Jakarta. [4] PT. PLN ( Persero ) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN. Modul Troubleshooting dan Kalibrasi DFR. Jakarta. [5] Abdul Karim. Sazali. Protection system analysis for transmission overhead line using fault signatures, PhD. Thesis, UTM : 2008 [6] [7] 21/gangguan-gangguan-pada-sistemkelistrikan-download-bse-smk-distribusitenaga-listrik-sobat-kreatif/ Biodata Penulis Rachmawati Tejaningrum ( ) dilahirkan di Semarang, 19 Juni Telah menempuh pendidikan di MIT Ya Ummi Fatimah Pati, SMPIT BIAS Pati, SMAIT BIAS Pati dan sekarang masih menempuh pendidikan di Jurusan Teknik Elektro konsentrasi Kontrol dan Instrumentasi, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Semarang. Semarang, Januari 2014 Menyetujui Dosen Pembimbing SUMARDI, ST, MT NIP