ANALISA PROTEKSI ARUS LEBIH GANGGUAN TANAH PADA FEEDER GARDU INDUK GARUDA SAKTI

Transkripsi

1 NLS PROTEKS RUS LEBH GNGGUN TNH PD FEEDER GRDU NDUK GRUD SKT Grace risantha, Edy Hamdani Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Riau Kampus Binawidya Km 2,5 Simpang Baru Panam, Pekanbaru 28293,ndonesia Jurusan Teknik Elektro Universitas Riau BSTRCT There are a lot of disruption in the distribution of electrical energy which can result in interruption of the power supply to the load. t is necessary for the protection or security system that is reliable to anticipate when an interruption occurs. Protection system serves to separate the problematic parts with which is not for the system to remain operational. Usually 2 KV feeder outages caused by short circuit. Total blackout (black out) can occur when setting the relay or in this study were discussed Ground Fault Relay () on the incoming or outgoing unfavorable. For that one effort that can be done is to analyze the protection relay settings, so that mutually coordinated well and is epected if an interruption in one of the feeder it will not make black out the other. From the research, the high short-circuit fault current is influenced by the distance of the point of interruption, the greater the distance the point of interruption, the smaller the short circuit fault current and vice versa. Where it is known from the analysis set Ground Fault Relay () at 2 KV incoming side has a delay of work, so do resetting on the incoming side by setting the delay time becomes.28 seconds. Keywords : Ground Fault Relay, short circuit, one phase to ground. Pendahuluan Energi listrik merupakan salah satu energi utama yang digunakan hampir diseluruh aspek kehidupan dan kebutuhan yang tak tergantikan untuk masa yang akan mendatang. Dalam penyaluran energi listrik dibutuhkan kontinuitas pelayanan yang baik kepada konsumen, karena penyediaan tenaga listrik yang stabil dan kontinyu merupakan syarat mutlak yang harus dipenuhi dalam memenuhi kebutuhan tenaga listrik. Untuk menjaga kontinuitas penyaluran tenaga listrik diperlukan sistem proteksi yang dapat melindungi sistem tenaga tersebut apabila terjadi gangguan. Sistem proteksi bertujuan untuk mendeteksi terjadinya suatu gangguan dan secepat mungkin mengisolir bagian sistem yang terggangu tersebut agar tidak mempengaruhi sistem secara keseluruhan. Pada sistem distribusi sering terjadi kesalahan kerja relai antara sisi incoming dan outgoing atau penyulang yang kebanyakan disebabkan oleh gangguan hubung singkat. Oleh karena itu untuk keamanan sistem distribusi perlu mendapatkan suatu nilai setting relai yang tepat (sensitif dan selektif). Pada penyulang sering terjadi kasus trip-nya PMT padahal arus seting relai belum terlampaui. Dari hasil survey lapangan melalui operator lapangan, ada beberapa kemungkinan yang menyebabkan hal ini terjadi, diantaranya: perubahan karakteristik relay, perubahan impedansi saluran, perubahan karakteristik beban, reaktansi, Transformator atau akibat kurang tepat analisa arus hubung singkat saat awal setting. Pada kesempatan ini penulis akan membahas salah satu penyebabnya permasalahan yaitu menganalisa kembali arus hubung singkat pada masing-masing penyulang untuk dilakukan re-setting relay, yang lebih tepat (selektif dan sensitif). Sementara itu analisa hubung singkat yang dilakukan hanya satu Jom FTEKNK Volume 4 No. Febuari 27

2 phasa ke tanah untuk re-setting pada gardu induk Garuda Sakti. 2. TNJUN PUSTK 2.. Sistem Distribusi Fungsi utama dari sistem distribusi adalah untuk menyalurkan energi listrik dari sumber daya ke pemakai atau konsumen. Sistem distribusi merupakan keseluruhan komponen dari sistem tenaga listrik yang menghubungkan secara langsung antara sumber daya yang besar (seperti gardu transmisi) dengan konsumen tenaga listrik Gangguan Hubung Singkat Yang membedakan antara gangguan hubung singkat 3 fasa, 2 fasa dan fasa ke tanah adalah impedansi yang terbentuk sesuai dengan macam gangguan itu sendiri dan tegangan yang memasok arus ke titik gangguan, impedansi yang terbentuk dapat ditunjukkan seperti berikut : Z gangguan 3ɸ Z = Z Z gangguan 2ɸ Z = Z + Z 2 Z gangguan ɸ Z = Z + Z 2 + Z mpedansi Sumber mpedansi sumber di bus 5 kv 2 kv X s (2.) MV sisi5kv Konversi mpedansi sumber sisi 5 kv ke sisi 2 kv 2 2 X s ( sisi2kv ) X ( sisi5kv ) 2 s 5 (2.2) mpedansi Transformator Nilai ohm pada % kv 2 Xt (pada %) = (2.3) MV Reaktansi urutan positif dan negatif (X t = X t2 ) X t/t2 % yang diketahui X t (pada %) (2.4) reaktansi urutan nol (X t ) harus diketahui data dari kapasitas belitan delta yang ada dalam trafo Zn = L Z/km (2.5) mpedansi Ekivalen Jaringan Perhitungan Z eq dan Z 2 eq : Z eq = Z 2 eq = Z s + Z t + Z penyulang (2.6) Perhitungan Z eq : Z eq = Z t + 3RN + Z penyulang (2.7) 2.3. rus Hubung Singkat Fasa ke Tanah Kemungkinan terjadinya gangguan satu fasa ke tanah adalah back flashover antara tiang ke salah satu kawat transmisi dan distribusi. V (2.8) Z fasake tanah 3 (2.9) Sehingga arus gagguan hubung singkat fasa ketanah dapat dihitung sebagai berikut : 3Vph fasa 3 Z eq Z 2eq Zeq (2.) 2.4. Rele Hubung Tanah (Ground Fault Relay) Rele Hubung Tanah yang lebih dikenal dengan (Ground Fault Relay) pada dasarnya mempunyai prinsip kerja sama dengan rele arus lebih (OCR) namun memiliki perbedaan dalam kegunaannya. Rele ini bekerja untuk mendeteksi gangguan ke tanah atau lebih tepatnya dengan mengukur besarnya arus residu yang mengalir ke tanah. R S T CT CT CT OCR OCR Gambar 2. Penyambungan rele gangguan tanah mpedansi Penyulang Perhitungan impedansi penyulang tergantung dari besarnya impedansi per km dari penyulang Jom FTEKNK Volume 4 No. Febuari 27 2

3 2.3.. Setting waktu (TMS).2 fault t set Tms (2.4).4 Dimana, t = Waktu kerja rele (detik) TMS =Time Multiplier Setting (.5 ) fault = rus gangguan tiga phasa () set = rus setting () 3. METODE PENELTN 3.. Diagram lir Mulai Studi Literatur 3.2. Data Transformator Tabel 3. Spesifikasi Trafo Distribusi 6 MV Nama Pabrik UNNDO Standar Daya Pengenal Jumlah Fasa 3 Tegangan Primer L-L (KV) Tegangan Sekunder L-L (KV) Vektor Group EC76 6 MV 5 KV 2 KV YNY d mpedansi (%) 2,55% Frekuensi Pendingin Berat Total Berat Minyak 5 Hz ONN / ONF 35 kg kg Tabel 3.2 mpedansi Jenis Penghantar di G Garuda Sakti Pengumpulan Data Data Teknis : Jenis penghantar kawat/ kabel Kawat XLPE Ukuran (mm 2 ) 24 mm 2 mpedansi urutan positif (Z),25 + j,97 mpedansi urutan nol (Z),257 + j 9. Single line diagram G (parameter CB, trafo,dll) 2. Data 3. Data impedansi penyulang 4. HSL DN PEMBHSN. Simulasi rus Hubung Singkat fasa ke tanah menggunakan software ETP 2. Perhitungan Setelan rele - Di incoming feeder (sisi hulu) - Di outgoing feeder (sisi hilir) Setting koordinasi arus lebih gangguan tanah Resetting Setting rele proteksi sudah aman? Gambar 4. Single line diagram transformator_4 gardu induk garuda sakti Hasil Selesai Gambar 3. Diagram lir Penelitian Jom FTEKNK Volume 4 No. Febuari 27 3

4 4.. Hasil Simulasi rus Gangguan H.S ɸ ke Tanah menggunakan software ETP Tabel 4. Hasil Perhitungan rus G.H.S ɸ ke Tanah Lokasi Gangguan Panjang ɸ ketanah Bus 2kV 283 Penyulang L. Kain Penyulang Tarai 59,9 228 Penyulang Melur 44,3 24 Penyulang Perawang Penyulang Kualu 69, Hasil Penyetelan Untuk penyetelan rele gangguan tanah, arus hubung singkat yang digunakan diperoleh berdasarkan bantuan software ETP Sisi Penyulang Lipat Kain set primer = %(G.H.S di % panjang penyulang) =, 54 = 5,4 = 5,4 5 =,963 TMS t hs set, ,4 TMS t hs set, ,8 TMS =, s Sisi Penyulang Melur set primer = %(G.H.S di % panjang penyulang) =, 24 = 24 = 24 5 =,5 TMS t hs set, TMS. s TMS =, s Sisi Penyulang Tarai set primer = %(G.H.S di % panjang penyulang) =, 228 = 22,8 = 22,8 5 = Sisi Penyulang Perawang set primer = %(G.H.S di % panjang penyulang) =, 73 = 73 = 7,3 5 =,8 TMS Jom FTEKNK Volume 4 No. Febuari 27 4

5 t hs set,3, 283 7,3 2 TMS =, s t hs set, ,32 TMS =,28 s Sisi Penyulang Kualu set primer = %(G.H.S di % panjang penyulang) =, 22 = 22 = 22 5 =, Hasil Pemeriksaan Waktu Kerja Relai Tabel 4.2 Pemeriksaan Waktu Kerja Relai Gangguan Fasa ke Tanah Penyulang % Panjang Waktu Kerja Relai Penyulang (detik) Waktu Kerja Relai ncoming (detik) Selisih Waktu / Grading Time (detik) TMS t hs set, TMS =, s Sisi incoming 2 kv set primer = 8% (G.H.S di % panjang penyulang ) =,8 54 = 2,32 set ( primer) = 2, =,38 TMS Waktu kerja paling hilir yang ditetapkan +,4s. t incoming = (,3 +,4) =,7s P. Lipat Kain P. Tarai P. Melur P. Perawang P. Kualu %,299,74,45 %,347,76,43 %,3,74,44 %,39,79,4 %,299,74,45 %,34,72,4 %,3,74,44 %,33,738,48 %,299,74,45 %,32,724,4 Jom FTEKNK Volume 4 No. Febuari 27 5

6 4.4. Perbandingan Hasil Perhitungan dengan Data di Lapangan 4.5. Kurva Tabel 4.3 Perbandingan Hasil Perhitungan dengan Data di Lapangan No Nama Relai Data Hasil Perhitungan Data Lapangan (sisi incoming) TMS =,28s 2/5 TMS =.3s 2/5 2 Lipat Kain) 3 Tarai) Gambar 4.5 Kurva pada kondisi Resetting untuk gangguan fasa ke tanah pada incoming Transformator_4 4 5 Melur) Perawang) Dengan menganalisa kurva untuk gangguan hubung singkat fasa ke tanah pada kondisi resetting dapat diketahui beberapa kondisi resetting koordinasi setting relai untuk sisi incoming pada Relay32 bekerja dan berkoordinasi dengan baik. Hal ini terlihat perubahan dari waktu yang dibutuhkan Relay32 untuk trip dan bekerja dengan cepat saat diberi gangguan. 6 Kualu) Gambar 4.6 Kurva pada kondisi Resetting untuk gangguan fasa ke tanah pada penyulang Jom FTEKNK Volume 4 No. Febuari 27 6

7 Dengan menganalisa kurva untuk gangguan hubung singkat fasa ke tanah pada kondisi resetting dapat diketahui beberapa kondisi resetting koordinasi setting relai untuk sisi penyulang pada Relay26 dengan Relay32 bekerja dan berkoordinasi dengan baik. Terlihat Relay26 bekerja terlebih dahulu lalu Relay32 yang bekerja karena diberi gangguan di Lump Lipat Kain. Jadi untuk gangguan di penyulang tidak ada masalah yang berarti hanya masalah teknis seperti pergantian relai agar range arus pickup dan setting waktu kerja yang besar dapat dipertimbangkan oleh perusahaan. 5. KESMPULN DN SRN 5.. Kesimpulan Berdasarkan hasil analisa dan pembahasan diatas maka kesimpulannya adalah sebagai berikut:. Dari hasil perhitungan didapat besar arus gangguan fasa ke tanah berdasarkan titik gangguan. % = 283, 25% = 279, 5% = 275, 75% = 27, dan % = Berdasarkan hasil simulasi tersebut dapat dilihat bahwa besarnya arus gangguan hubung singkat dipengaruhi oleh jarak titik gangguan, semakin jauh jarak titik gangguan maka semakin kecil arus gangguan hubung singkatnya, begitu pula sebaliknya. 3. Untuk setting relai di sisi penyulang memiliki nilai yang kurang lebih sama dimana TMS untuk,s di perhitungan dan,s di lapangan untuk. Namun setting pada incoming sebaiknya di resetting ulang karena sudah tidak sesuai lagi yaitu TMS =,3s dengan kata lain jika terjadi gangguan hubung singkat maka relai tersebut akan memerlukan waktu yang cukup lama untuk bekerja. Jadi setting relai sisi incoming yang ada di lapangan harus di setting kembali, yaitu dengan setting di sisi incoming TMS =,265s. 4. Dari hasil analisa didapat hasil perhitungan dengan data yang ada dilapangan masih dalam kondisi yang sesuai yang berarti setting Ground Fault Relay () yang ada dilapangan masih dalam kondisi baik. dilakukannya pengecekan setting relai secara periodik (dalam waktu tertentu), sehingga dapat diketahui apakah relai masih sensitif dan selektif dalam mengatasi gangguan. DFTR PUSTK Stevenson, Jr. William D nalisa Sistem Tenaga Listrik. Terjemahan r. Kamal dris, Erlangga, Cetakan keempat, Jakarta. Suswanto, Dawan. 29. Sistem Distribusi Tenaga Listrik. Penerbit Universitas Negeri Padang. Padang. Bonar, Pandjaitan. 23. Praktik Praktik Proteksi Sistem Tenaga Listrik. ndi Yogyakarta, Yogyakarta. rfan, ffandi. 29. nalisa Setting Relai rus Lebih dan Relai Gangguan Tanah Pada Penyulang Sadewa Di G Cawang. Skripsi Sarjana, Fakultas Teknik, Universitas ndonesia, Depok. Rize, Taufiq Ramadhan. 24. Studi Koordinasi Sistem Pengaman Penyulang Trafo V Di Gardu nduk Waru. Skripsi Sarjana, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya, Malang. Hutauruk T.S., Pengetanahan Netral Sistem Tenaga & Pengetanahan Peralatan, Jakarta : Erlangga, Saran gar kerja dari sistem proteksi yang dalam hal ini adalah relai proteksi menjadi lebih optimal dan keandalan tetap terjaga perlu Jom FTEKNK Volume 4 No. Febuari 27 7