BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1. Gangguan yang Terjadi pada SKTT Gangguan yang terjadi pada saluran kabel tegangan tinggi (SKTT) umumnya bersifat permanen dan diikuti kerusakan sehingga diperlukan perbaikan atau penggantian peralatan untuk memulihkan SKTT, gangguan permanen tersebut diantaranya disebabkan oleh: 1. Terkena cangkul atau alat gali lainnya 2. Terdesak oleh akar pohon 3. Pergerakan tanah misalnya karena tanah tidak stabil atau mendapat tekanan mekanis 4. Pemasangan yang kurang hati-hati sehingga ada bagian kabel yang retak dan kemasukan air 5. Penyambungan bagian-bagian kabel yang kurang sempurna sehingga ada kontak yang lepas atau kendor 4.2. Sistem Proteksi Line Current Differential pada SKTT Sistem proteksi pada saluran transmisi terdiri dari peralatan trafo arus (CT), trafo tegangan (PT), pemutus tenaga (PMT), catu daya DC/AC, rele proteksi, tele proteksi yang diintegerasikan dalam suatu rangkaian wiring. Secara umum bagian sistem proteksi saluran transmisi juga dapat dilihat pada Gambar 2.2. Sistem proteksi saluran transmisi pada dasarnya merupakan alat pengaman yang bertujuan untuk melepaskan atau membuka saluran transmisi yang terganggu 32

2 33 dari sistem tenaga listrik yang masih normal (tidak terganggu) serta mengamankan sistem tenaga listrik yang masih normal tersebut dari kerusakan atau kerugian yang lebih besar. Fungsi rele line current differential pada saluran transmisi yaitu mengukur dan membandingkan arus sekunder dari trafo arus (CT) yang terpasang pada terminal peralatan listrik sisi pengirim dan sisi penerima, mengidentifikasi perbedaan arus yang terjadi antara sisi pengirim dan sisi penerima, menentukan saluran transmisi yang terganggu dan memberikan sinyal untuk membuka pemutus tenaga (PMT), mengurangi kerusakan yang lebih parah dari saluran transmisi yang terganggu dan mengurangi pengaruh gangguan terhadap sistem tenaga listrik yang tidak terganggu serta mencegah meluasnya gangguan. Gambar 4.1. Ilustrasi Gangguan yang terjadi di Luar Daerah Proteksi Dalam operasi normal dan terjadi gangguan di luar daerah proteksi seperti yang terlihat pada Gambar 4.1. arus masuk yang berasal dari sisi GI Indoliberty (sisi pengirim) hampir sama dengan arus keluar pada sisi GI Konsumen (sisi penerima), tidak mungkin sama karena pasti terdapat rugi-rugi pada SKTT, hal ini menyebabkan arus sekunder yang terukur pada trafo arus di sisi pengirim akan

3 34 saling meniadakan dengan arus sekunder yang terukur pada trafo arus di sisi penerima sesuai hukum Kirchoff I, arus yang mengalir pada rele sangat kecil dan masih diambang bias arus yang disetting, oleh karena itu rele tidak bekerja. Gambar 4.2. Ilustrasi Gangguan yang terjadi di Dalam Daerah Proteksi Apabila terjadi gangguan di dalam daerah proteksi seperti yang terlihat pada Gambar 4.2. arus masuk yang berasal dari sisi GI Indoliberty (sisi pengirim) sebagian besar atau seluruhnya akan menuju titik gangguan, hanya sebagian kecil atau tidak ada arus keluar pada sisi GI Konsumen (sisi penerima), hal ini menyebabkan perbedaan arus yang besar antara sisi pengirim dan sisi penerima, kemudian arus sekunder yang terukur pada trafo arus di sisi pengirim akan saling menjumlahkan dengan arus sekunder yang terukur pada trafo arus di sisi penerima, jika arus yang mengalir pada rele lebih besar dari nilai setting rele, maka rele akan memberikan sinyal atau perintah untuk menutup rangkaian tripping dari pemutus tenaga (PMT) dan akan menggerakkan mekanisme penggerak untuk membuka kontak-kontak PMT di sisi pengirim dan PMT di sisi penerima agar SKTT terganggu dapat dipisahkan dari sistem yang normal dan

4 35 mengurangi pengaruh gangguan terhadap sistem tenaga listrik yang tidak terganggu serta mencegah meluasnya gangguan Penyetelan Rele Line Current Differential KTT PT Indoliberty Penyetelan proteksi line current differential pada SKTT 150 kv menggunakan rele GE UR L90 dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut: 1. Mengidentifikasi data parameter SKTT 2. Membuat topologi saluran transmisi existing dan yang akan diproteksi lengkap dengan datanya 3. Menghitung parameter setting rele GE UR L90 dengan bantuan software Mathcad 4. Mengevaluasi hasil parameter setting dengan panduan manual book rele Parameter setting rele GE UR L90 seperti yang telah dijelaskan sebelumnya pada Bab II, yaitu : 1. I s1 : Setelan differensial arus yang menentukan tingkat pick up minimum rele sebagai indikator kerja rele differensial 2. K 1 : Setelan persentase bias yang digunakan saat arus bias masih di bawah I s2. Slope-1 ini harus lebih selektif apabila terjadi gangguan internal, tetapi harus tetap stabil terhadap perbedaan arus yang disebabkan oleh eror CT 3. I s2 : Setelan ambang bias arus, sebagai batas setelan K 1 dan K 2 yang akan digunakan dalam setelan rele differensial

5 36 4. K 2 : Setelan persentase bias yang digunakan saat arus bias sudah di atas I s2. Slope-2 ini harus lebih stabil terhadap kontribusi gangguan yang terjadi diluar zona proteksi rele differensial (gangguan eksternal) Kesalahan umum yang dilakukan seorang perencana dalam penyetelan sistem proteksi diantaranya : 1. Perencana hanya fokus pada setting yang tercantum pada form tap setting 2. Perencana hanya fokus pada parameter hasil kalkulasi (angka) 3. Perencana menyamakan parameter setting pada merk rele yang berbeda 4. Perencana cenderung mencari penjelasan parameter setting kepada orang lain yang belum tentu benar dibandingkan dengan membaca manual rele 4.4. Perhitungan Arus Pengisian (Charging Current) Pada penyambungan SKTT 150 kv GI Indoliberty - GI Konsumen sepanjang 0.5 km, konduktor yang digunakan adalah kabel jenis XLPE yang memiliki nilai kapasitansi (C) µf/km, maka : X c = X c = 1 2 π F C 1 2π 50 (0.137 x 0.5)µF X c = x 10 6 Ohm Dengan menggunakan data tersebut maka besarnya nilai arus pengisian dapat di hitung dengan menggunakan persamaan 2.6. I ch = I ch = V line Xc 3. L x 3.0.5

6 37 I ch = I ch = 0.94 A 4.5. Perhitungan Arus Pick Up Minimum Rele (I s1 ) Besar I s1 bisa dicari dengan menggunakan persamaan yang sudah dijelaskan pada 2.5 yaitu : I s1 > (2.5 x I ch )/RCT I s1 > (2.5 x 0.94)/(400/1) = A (pada sisi sekunder) 4.6. Perhitungan Ambang Bias Arus Rele (I s2 ) Besar I s2 bisa dicari dengan menggunakan persamaan yang sudah dijelaskan pada 2.4 yaitu : I s2 = 2 x (Arus Charging + Arus Beban Maksimum)/RCT I s2 = 2 x ( )/(400/1) = 2.86 A (pada sisi sekunder) Nilai untuk K 1 dan K 2 adalah : K 1 = 30% (untuk saluran SKTT dua sisi) K 2 = 150% (untuk saluran SKTT dua sisi) t = 0 detik (pengaman utama) Tabel 4.1. Hasil Perhitungan Setting Proteksi I s1 (A) I s2 (A) K 1 (%) K 2 (%)

7 Perhitungan dengan menggunakan Software Mathcad Layar interface dari Mathcad merupakan worksheet (lembar kerja) kosong, yang mana pada worksheet tersebut kita bisa mengetikkan persamaan, data grafik, fungsi, teks, dan sebagainya. Pertama menjabarkan data-data sistem yang telah didapatkan seperti terlihat pada Gambar 4.3. dan Gambar 4.4., selanjutnya melakukan perhitungan setting seperti terlihat pada Gambar 4.5. dan Gambar 4.6., berikut penjelasannya : a. Judul worksheet : LINE DIFFERENTIAL RELAY SETTING FOR 150 KV GI INDOLIBERTY - GI KONSUMEN XLPE 300 mm2, CCC = 572 A. Artinya yaitu menghitung nilai setting line current differential pada tegangan 150 kv antara GI Indoliberty - GI Konsumen (lokasi relay di GI Indoliberty) dengan jenis penghantar XLPE berinti 300 mm2 dan arus maksimum 572 A. b. Relay Type merupakan tipe rele yang digunakan, yaitu GE UR L90 c. Rated Current merupakan rating nilai sekunder dari CT yang digunakan, yaitu 1 A d. Line Length merupakan panjang saluran yang diproteksi, yaitu 0.5 km e. Teg. Nom merupakan tegangan kerja tersambung, yaitu 150 kv f. CT local ratio merupakan rasio CT lokal, yaitu CT yang ada di GI Indoliberty g. CT remote ratio merupakan rasio CT remote, yaitu CT yang ada di GI Konsumen h. PT ratio merupakan rasio PT, yaitu PT yang ada di GI Indoliberty i. Freq merupakan frekuensi sistem, yaitu 50 Hz

8 39 j. Impedansi SKTT terdiri dari impedansi urutan positif dan negatif (R1 dan X1) dan impedansi urutan nol (R0 dan X0) Gambar 4.3. Perhitungan dengan menggunakan Software Mathcad k. Impedansi SKTT pada Gambar 4.4. merupakan nilai total impedansi SKTT dengan panjang 0.5 km (RFL dan XFL) l. ILoadmax merupakan kapasitas arus maksimum, yaitu 572 A

9 40 Gambar 4.4. Perhitungan dengan menggunakan Software Mathcad m. Beberapa data komunikasi antar rele n. Menyisipkan gambar daerah kerja/karakteristik rele line current differential seperti terlihat pada Gambar 4.5. o. Charging Current Compensation diset Disabled karena saluran transmisi tergolong kategori pendek (0.5 km).

10 41 p. Current Differential Pick Up atau dapat disebut arus pick up minimum (I s1 ) diset 0.2 pu = 0.2 x 400/1 = 80 A (pada sisi primer). Nilai 0.2 pu merupakan nilai setting minimum pabrikan yang dapat diset pada perangkat (typical value). Gambar 4.5. Perhitungan dengan menggunakan Software Mathcad

11 42 q. Current Differential Restraint 1 atau dapat disebut Setelan persentase bias yang digunakan saat arus bias masih di bawah I s2 (K 1 ), diset 20% untuk mendapatkan sensitifitas yang tinggi pada wilayah kerjanya. r. Current Differential Restraint 2 atau dapat disebut Setelan persentase bias yang digunakan saat arus bias sudah di atas I s2 (K 2 ), diset 60% untuk dapat bekerja lebih stabil terhadap kontribusi gangguan eksternal. Gambar 4.6. Perhitungan dengan menggunakan Software Mathcad

12 43 s. Current Differential Break Point atau dapat disebut ambang bias arus (I s2 ), sebagai batas setelan K 1 dan K 2, dengan formula perhitungan pabrikan : 200% x Current Load Max / CT Primary, didapatkan hasil sebesar 2.86 pu = 2.86 x 400/1 = 1144 A (pada sisi primer). t. CT Differential Tap merupakan perbandingan antara rasio CT lokal (di sisi GI Indoliberty) dan rasio CT remote (di sisi GI Konsumen), yaitu 300/400 = 0.75 Dari Tabel 4.1. diketahui hasil perhitungan setting proteksi yaitu : a. Arus pick up minimum (I s1 ) = A (pada sisi sekunder) b. Ambang bias arus (I s2 ) = 2.86 A (pada sisi sekunder) c. Setelan persentase bias saat arus bias masih di bawah I s2 (K 1 ) = 30% d. Setelan persentase bias saat arus bias sudah di atas I s2 (K 2 ) = 150% Kemudian dilakukan evaluasi terhadap kapasitas rele dan rekomendasi nilai setting minimum pabrikan yang dapat diset pada perangkat (typical value) sehingga diperoleh nilai akhir setting proteksi yaitu : a. Arus pick up minimum (I s1 ) = 0.2 A (pada sisi sekunder) atau sama dengan 80 A (pada sisi primer) b. Ambang bias arus (I s2 ) = 2.86 A (pada sisi sekunder) atau sama dengan 1144 A (pada sisi primer) c. Setelan persentase bias saat arus bias masih di bawah I s2 (K 1 ) = 20% d. Setelan persentase bias saat arus bias sudah di atas I s2 (K 2 ) = 60%

13 44 Dari hasil evaluasi diketahui bahwa hasil perhitungan setting proteksi memperoleh nilai dibawah nilai setting minimum pabrikan, sehingga nilai setting minimum pabrikan yang digunakan sebagai nilai setting akhir, namun apabila hasil perhitungan setting proteksi memperoleh nilai melebihi nilai setting minimum pabrikan maka yang digunakan yaitu nilai hasil perhitungan. Kemudian setelah dilakukan penyetelan nilai akhir pada perangkat, dilakukan individual test dengan cara inject current pada CT di GI Indoliberty dan CT GI Konsumen sebagai simulasi terjadinya gangguan dan pengaruhnya terhadap stabilitas rele GE UR L90. Konfigurasi pengetesan rele GE UR L90 dapat dilihat pada Gambar 4.7. dan hasil individual test dapat dilihat pada Gambar 4.8. dan Gambar 4.9. Berdasarkan hasil individual test diketahui bahwa rele GE UR L90 hanya akan bekerja apabila terdapat perbedaan arus (I Differential) yang terbaca pada rele, hasil test selengkapnya dapat dilihat pada lampiran. Gambar 4.7. Konfigurasi Pengetesan Rele GE UR L90

14 45 Gambar 4.8. Hasil Individual Test dengan Injeksi Stabil Gambar 4.9. Hasil Individual Test dengan Injeksi Unstabil