ANALISIS KOORDINASI PROTEKSI RELAI ARUS LEBIH PADA SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA (PERSERO) REFINERY UNIT IV CILACAP TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 ANALISIS KOORDINASI PROTEKSI RELAI ARUS LEBIH PADA SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA (PERSERO) REFINERY UNIT IV CILACAP TUGAS AKHIR Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1 Pada Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta Disusun Oleh: MUHAMMAD IKHFAN SYAFI I PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2016

2 SURAT PERNYATAAN Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis disebutkan sumbernya dalam naskah dan dalam daftar pustaka. Yogyakarta, 21 Desember 2016 Penulis, Muhammad Ikhfan Syafi i iii

3 KATA PENGANTAR Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul Analisis Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih pada Sistem Distribusi Tenaga Listrik di PT. Pertamina (Persero) Refenery Unit IV Cilacap. Penulisan Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam jenjang perkuliahan Strata 1 Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Dalam penulisan Tugas Akhir ini tidak lepas dari hambatan dan kesulitan, namun berkat bimbingan, bantuan, saran dan kerjasama dari berbagai pihak, khususnya pembimbing, maka segala hambatan tersebut dapat diatasi dengan baik. Dalam penulisan Tugas Akhir ini tentunya tidak lepas dari kekurangan. Semua ini didasarkan pada keterbatasan yang ada pada penulis. Penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat membangun untuk kemajuan pendidikan dimasa yang akan datang. Penulisan Tugas Akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Dalam kesempatan ini penulis dengan tulus hati mengucapkan terima kasih kepada: 1. Allah SWT yang selalu melimpahkan rahmat dan hidayahnya sehingga segala usaha penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir dapat berjalan dengan baik. 2. Ibunda dan Ayahanda tercinta, yang tak pernah henti dalam memberikan dukungan baik berupa moril maupun materil sehingga penulis dapat menyelesaikan Studi Strata 1 dengan tanpa ada kendala yang berarti. 3. Kakak dan semua saudara yang selalu memberi dorongan dan semangat sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan tepat waktu. 4. Bapak Dr. Ramadani Syahputra selaku dosen pembimbing 1 dan Bapak Karisma Trinanda P., S.T., M.T. selaku dosen pembimbing 2 yang telah memberikan bimbingan dengan sangat sabar dan penuh perhatian sehingga iv

4 penulis dapat menyelesaikan berbagai macam kendala yang penulis hadapi selama proses pembuatan Tugas Akhir. 5. PT. Pertamina (Persero) Refenery Unit IV Cilacap yang telah memberikan kesempatan penulis untuk dapat melakukan penelitian di unit utilities, sehingga penulis dapat mengolah data hasil penelitian menjadi bahan analisis pada Tugas Akhir ini. 6. Seluruh dosen dan staff laboratorium Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang bermanfaat dan juga telah turut membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir dengan tepat waktu. 7. Seluruh Kader Ikatan Mahasiswa Muhammadiyah Komisariat Fakultas Teknik, seluruh teman-teman dari Teknik Elektro 2013 pada umumnya dan seluruh teman-teman dari Teknik Elektro 2013 kelas A pada khususnya yang telah memberikan dorongan semangat dan motifasi sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan penuh percaya diri. 8. Berbagai pihak yang telah memberikan bantuan dan dorongan serta berbagi pengalaman pada proses penyusunan skripsi ini. Semoga segala bantuan yang telah diberikan dapat menjadi amal sholeh serta senantiasa mendapat ridho Allah SWT. Sehingga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat untuk kemajuan ilmu pendidikan khususnya di bidang Teknik Elektro. Yogyakarta, 21 Desember 2016 Penulis v

5 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN... i SURAT PERNYATAAN... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xv ABSTRAK... xvi BAB I Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Manfaat Penelitian Sistematika Penelitian... 5 BAB II Tinjauan Pustaka Landasan Teori Sistem Distribusi Tenaga Listrik Sistem Proteksi Tenaga Listrik Hubung Singkat Sumber Arus Gangguan Relai Arus Lebih (OCR) BAB III Metode Penelitian Perangkat Penelitian Langkah Langkah Kerja Peneltian BAB IV Unjuk Kerja Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih Jaringan Distribusi Tenaga Listrik 150SS1 Pembangkitan Generator 152-G-501A Kilang RFCC Single Line Diagram Proteksi Relai Arus Lebih Jaringan Distribusi Tenaga Listrik 150SS1 Pembangkitan Generator 152-G-501A Kilang RFCC vi

6 4.1.3 Data Setting Relai Arus Lebih Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih Berdasarkan Data Lapangan Resetting Koordinasi Relai Arus Lebih Menggunakan Perhitungan Manual Perhitungan Impedansi Perhitungan Arus Hubung Singkat Perhitungan Arus Beban Penuh (FLA) Perhitungan Resetting Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih berdasarkan perhitungan manual Unjuk Kerja Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih Hasil Resetting Menggunakan Perhitungan Manual Resetting Koordinasi Relai Arus Lebih Menggunakan Data Arus Hubung Singkat Hasil dari Simulasi Software ETAP Data Arus Hubung Singkat Hasil Simulasi Software ETAP Selisih Antara Arus Hubung Singkat Hasil Perhitungan Manual Dengan Arus Hubung Singkat Hasil Simulasi Software ETAP Perhitungan Resetting Koordinasi Relai Arus Lebih Berdasarkan Data Arus Hubung Singkat Hasil Simulasi Software ETAP Unjuk Kerja Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih Hasil Resetting Menggunakan Perhitungan Manual Analisis Perbandingan dari Masing-Masing Settingan Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih Perbandingan Settingan Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih Zona Proteksi Perbandingan Settingan Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih Zona Proteksi Perbandingan Settingan Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih Zona Proteksi Perbandingan Settingan Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih Zona Proteksi Perbandingan Settingan Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih Zona Proteksi Perbandingan Settingan Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih Zona Proteksi Perbandingan Settingan Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih Zona Proteksi Perbandingan Settingan Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih Zona Proteksi vii

7 4.4.9 Perbandingan Settingan Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih Zona Proteksi Perbandingan Settingan Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih Zona Proteksi Perbandingan Settingan Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih Zona Proteksi Perbandingan Settingan Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih Zona Proteksi Perbandingan Settingan Koordinasi Proteksi Relai Arus Lebih Zona Proteksi Perbandingan Selisih Waktu Kerja Relai Pada Setiap Zona Proteksi Ketika Terjadi Gangguan Hubung Singkat BAB V Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA viii

8 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Prinsip Kerja Trafo Arus Gambar 2.2 Prinsip Kerja Trafo Tegangan Gambar 2.3 Model Air Circuit Gambar 2.4 Model Vacum Circuit Breaker Gambar 2.5 Model Gas Circuit Breaker Gambar 2.6 Model Oil Circuit Breaker Gambar 2.7 Model Sekring Gambar 2.8 Rangkaian Ekivalen Hubung Singkat Tiga Fasa Gambar 2.9 Hubungan Jala-Jala Urutan untuk Hubung Singkat Tiga Fasa Gambar 2.10 Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa Gambar 2.11 Hubungan Jala-Jala Urutan untuk Hubung Singkat Dua Fasa Gambar 2.12 Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah Gambar 2.13 Hubungan Jala-Jala Urutan untuk Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah Gambar 2.14 Kontribusi Arus Hubung Singkat Gambar 2.15 Karakteristik Relai Arus Lebih Sesaat Gambar 2.16 Karakteristik Relai Arus Lebih Waktu Tertentu Gambar 2.17 Karakteristik Relai Arus Lebih Waktu Terbalik Gambar 2.18 Rangkaian Pengawatan Relai Arus Lebih (OCR) Gambar 3.1 Flow Chart Langkah Kerja Penelitian Gambar 3. 2 Flow Chart Alur Pembahasan Gambar 3.3 Single Line Diagram 150SS1 Pembangkitan Generator 152-G-501A Gambar 3.4 Single Line Diagram 150SS1 Pembangkitan Generator 152-G-501A Pada ETAP Versi Gambar 3.5 Toolbar Menu Protective Device Coordination Gambar 3. 6 Fungsi Fault Insertion ix

9 Gambar 3.7 Fungsi Star View Gambar 4. 1 Single Line Diagram Proteksi Relai Arus Lebih Gambar 4.2 Single Line Zona Proteksi Gambar 4.3 Simulasi Koordinasi Zona Proteksi Gambar 4.4 Single Line Zona Proteksi Gambar 4.5 Simulasi Koordinasi Zona Proteksi Gambar 4.6 Single Line Zona Proteksi Gambar 4.7 Simulasi Koordinasi Zona Proteksi Gambar 4.8 Single Line Zona Proteksi Gambar 4.9 Simulasi Koordinasi Zona Proteksi Gambar 4.10 Single Line Zona Proteksi Gambar 4.11 Simulasi Koordinasi Zona Proteksi Gambar 4.12 Single Line Zona Proteksi Gambar 4.13 Simulasi Koordinasi Zona Proteksi Gambar 4.14 Single Line Zona Proteksi Gambar 4.15 Simulasi Koordinasi Zona Proteksi Gambar Single Line Zona Proteksi Gambar Simulasi Koordinasi Zona Proteksi Gambar Single Line Zona Proteksi Gambar Simulasi Koordinasi Zona Proteksi Gambar Single Line Zona Proteksi Gambar Simulasi Koordinasi Zona Proteksi Gambar Single Line Zona Proteksi Gambar Simulasi Koordinasi Zona Proteksi Gambar Single Line Zona Proteksi Gambar Simulasi Koordinasi Zona Proteksi Gambar Single Line Zona Proteksi Gambar Simulasi Koordinasi Zona Proteksi Gambar Single Line Diagram Sederhana x

10 Gambar Single Line Diagram Impedansi Gangguan Hubung Singkat di level tegangan 13,8 kv Gambar Single Line Diagram Impedansi Gangguan Hubung Singkat di level tegangan 3,45 kv Gambar Ilustrasi Gangguan Hubung Singkat Gambar (a) Rangkaian Ekivalen Satu Fasa (b) Rangkaian yang Sudah Disederhanakan Gambar Ilustrasi Gangguan Hubung Singkat Gambar (a) Rangkaian Ekivalen Satu Fasa (b) Rangkaian yang Sudah Disederhanakan Gambar Ilustrasi Gangguan Hubung Singkat Gambar (a) Rangkaian Ekivalen Satu Fasa (b) Rangkaian yang Sudah Disederhanakan Gambar Ilustrasi Gangguan Hubung Singkat Gambar (a) Rangkaian Ekivalen Satu Fasa (b) Rangkaian yang Sudah Disederhanakan Gambar Ilustrasi Gangguan Hubung Singkat Gambar (a) Rangkaian Ekivalen Satu Fasa (b) Rangkaian yang Sudah Disederhanakan Gambar Ilustrasi Gangguan Hubung Singkat Gambar (a) Rangkaian Ekivalen Satu Fasa (b) Rangkaian yang Sudah Disederhanakan Gambar Ilustrasi gangguan hubung singkat Gambar Rangkaian Ekivalen Satu Fasa (b) Rangkaian yang Sudah Disederhanakan Gambar Ilustrasi gangguan hubung singkat Gambar (a) Rangkaian Ekivalen Satu Fasa (b) Rangkaian yang Sudah Disederhanakan Gambar Ilustrasi gangguan hubung singkat Gambar (a) Rangkaian Ekivalen Satu Fasa (b) Rangkaian yang Sudah Disederhanakan xi

11 Gambar Ilustrasi Gangguan Hubung Singkat Gambar (a) Rangkaian Ekivalen Satu Fasa (b) Rangkaian yang Sudah Disederhanakan Gambar Ilustrasi gangguan hubung singkat Gambar (a) Rangkaian Ekivalen Satu Fasa (b) Rangkaian yang Sudah Disederhanakan Gambar Ilustrasi gangguan hubung singkat Gambar (a) Rangkaian Ekivalen Satu Fasa (b) Rangkaian yang Sudah Disederhanakan Gambar Ilustrasi gangguan hubung singkat Gambar (a) Rangkaian Ekivalen Satu Fasa (b) Rangkaian yang Sudah Disederhanakan Gambar Skema Perhitungan FLA Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi xii

12 Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Simulasi Resetting Koordinasi Zona Proteksi Gambar Grafik TCC Setting di Lapangan Gambar Grafik TCC Resetting Perhitungan Manual Gambar Grafik TCC Resetting Data Hasil Simulasi ETAP Gambar Grafik TCC Setting di Lapangan Gambar Grafik TCC Resetting Perhitungan Manual Gambar Grafik TCC Resetting Data Hasil Simulasi ETAP Gambar Grafik TCC Setting di Lapangan Gambar Grafik TCC Resetting Perhitungan ManuaL Gambar Grafik TCC Resetting Data Hasil Simulasi ETAP Gambar Grafik TCC Setting di Lapangan Gambar Grafik TCC Resetting Perhitungan Manual Gambar Grafik TCC Resetting Data Hasil Simulasi ETAP Gambar Grafik TCC Setting di Lapangan Gambar Grafik TCC Resetting Perhitungan Manual Gambar Grafik TCC Resetting Data Hasil Simulasi ETAP Gambar Grafik TCC Setting di Lapangan Gambar Grafik TCC Resetting Perhitungan Manual Gambar Grafik TCC Resetting Data Hasil Simulasi ETAP Gambar Grafik TCC Setting di Lapangan Gambar Grafik TCC Resetting Perhitungan Manual Gambar Grafik TCC Resetting Data Hasil Simulasi ETAP Gambar Grafik TCC Setting di Lapangan Gambar Grafik TCC Resetting Perhitungan Manual xiii

13 Gambar Grafik TCC Resetting Data Hasil Simulasi ETAP Gambar Grafik TCC Setting di Lapangan Gambar Grafik TCC Resetting Perhitungan Manual Gambar Grafik TCC Resetting Data Hasil Simulasi ETAP Gambar Grafik TCC Setting di Lapangan Gambar Grafik TCC Resetting Perhitungan Manual Gambar Grafik TCC Resetting Data Hasil Simulasi ETAP Gambar Grafik TCC Setting di Lapangan Gambar Grafik TCC Resetting Perhitungan Manual Gambar Grafik TCC Resetting Data Hasil Simulasi ETAP Gambar Grafik TCC Resetting Perhitungan Manual Gambar Grafik TCC Resetting Perhitungan Manual Gambar Grafik TCC Resetting Data Hasil Simulasi ETAP Gambar Grafik TCC Resetting Perhitungan Manual Gambar Grafik TCC Resetting Perhitungan Manual Gambar Grafik TCC Resetting Data Hasil Simulasi ETAP xiv

14 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Jenis Gangguan Hubung Singkat (Sidabutar, 2010) Tabel 2.2 Karakteristik Relai sesuai standar ANSI/IEEE dan IEC Tabel 4. 1 Data Arus Gangguan Hubung Singkat Hasil Simulasi Software ETAP Tabel 4. 2 Selisih Antara Arus Hubung Singkat 3 Fasa ½ Cycle Hasil Perhitungan Manual dan Arus Hubung Singkat 3 ½ Cycle Fasa Hasil Simulasi Software ETAP Tabel 4. 3 Selisih Antara Arus Hubung Singkat 2 Fasa 30 Cycle Hasil Perhitungan Manual dan Arus Hubung Singkat 2 Fasa 30 Cycle Hasil Simulasi Software ETAP Tabel 4.4 Settingan Masing-Masing Koordinasi Relai Arus Lebih Tabel 4.5 Perbandingan Selisih Waktu Kerja Relai Antar Settingan Koordinasi Proteksi Relai Arus lebih xv