PENERAPAN OLS UNTUK MEMINIMALISIR PEMADAMAN MELUAS AKIBAT OVERLOAD PADA SATU PENGHANTAR 1. Anung 2. Achirul Ramadhani

Transkripsi

1 PENERAPAN OLS UNTUK MEMINIMALISIR PEMADAMAN MELUAS AKIBAT OVERLOAD PADA SATU PENGHANTAR 1. Anung 2. Achirul Ramadhani Program Studi Teknik Elektro, Sekolah Tinggi Teknologi Mandala Jl.Soekarno Hatta No.597 Bandung, Jawa Barat ABSTRACT Economic growth is directly proportional to the electrical power system availability requirements. The consequence of the addition of electric power, necessary to increase the capacity (uprating) and the addition of new installations to meet the demands / needs of the electric power. But adding additional capacity or new installation is not easy, given the various constraints and no small investment. In the Java-Bali power system, there are some particular subsystem Cibatu distribution equipment installation (transformer / IBT and conductor) with the condition that no longer meet the criteria for N-1 or in other words, the assignment has been above 60%. This means that if one of the IBT or impaired conductor / conductor trip the IBT or the other will experience more load / Overload (above the nominal rating). To avoid that implemented an operating strategy, namely Overload Sheding Strategy (OLS). This strategy aims to secure the equipment from the loading more and avoid the risk of widespread blackouts in a way that partially extinguish automatically load with a load arranged. Overload Shedding Scheme (OLS) using overload relay (Over Load Relay) which, in principle, to detect the presence of more current flowing in the transformer / IBT and the Transmission. Over Load Shedding (OLS) at setting 1.1 x Nominal currents lower than the setting Overcurrent relays (OCR) to 1.2 x Current Nominal setting but with different time characteristics, which overcurrent relays (OCR) works with the characteristics Inverse standard (SI) and Over Load Shedding relays work with definite characteristics. With the target at GI Rengasdengklok one transformer 60 MVA so that before the ols is installed the load is off MW and after the installed OLS load is off MW. Keywords : Transformator, Transmision, N-1, OLS, OCR ABSTRAK Pertumbuhan ekonomi berbanding lurus dengan kebutuhan ketersediaan sistem tenaga listrik. Konsekuensi dari Penambahan daya listrik, perlu dilakukan penambahan kapasitas (uprating) maupun penambahan instalasi baru untuk memenuhi permintaan/kebutuhan daya listrik tersebut. Namun penambahan kapasitas maupun penambahan instalasi baru tidaklah mudah, mengingat berbagai kendala dan investasi yang tidak sedikit. Di sistem tenaga listrik Jawa Bali, khususnya subsistem Cibatu 3-4 terdapat beberapa peralatan instalasi penyaluran (trafo/ibt maupun penghantar) dengan kondisi yang sudah tidak memenuhi kriteria N-1 atau dengan kata lain pembebanannya sudah diatas 60%. Artinya bila salah satu IBT atau penghantar tersebut mengalami gangguan/trip maka IBT atau penghantar yang satunya akan mengalami pembebanan lebih/overload (diatas rating nominalnya). Untuk mengindari hal tersebut diterapkan suatu strategi operasi, yaitu Strategi Overload Sheding (OLS). Strategi ini bertujuan untuk mengamankan peralatan dari pembebanan lebih serta menghindari resiko pemadaman yang luas dengan cara memadamkan sebagian beban secara otomatis dengan beban yang diatur sedemikian rupa. Skema Overload Shedding (OLS) menggunakan relai beban lebih (Over Load Relai) yang pada prinsipnya mendeteksi adanya arus lebih yang mengalir pada Transformator/IBT maupun Transmisi tersebut. Over Load Shedding (OLS) di setting 1,1 x Arus Nominal yang lebih rendah dari setting relai Arus Lebih (OCR) dengan setting 1,2 x Arus Nominal tetapi dengan karakteristik waktu yang berbeda, dimana relai arus lebih

2 (OCR) bekerja dengan karakteristik Standar Inverse (SI) dan relai Over Load Shedding bekerja dengan karakteristik Definite. Dengan target di GI Rengasdengklok trafo satu 60 MVA sehingga sebelum ols terpasang beban padam 63,18 MW dan sesudah terpasang OLS beban padam 18,84 MW. Kata Kunci : Trafo, Penghantar, N-1, OLS, OCR I. PENDAHULUAN Pertumbuhan ekonomi berbanding lurus dengan kebutuhan ketersediaan sistem tenaga listrik. Konsekuensi dari Penambahan daya listrik, perlu dilakukan penambahan kapasitas (uprating) maupun penambahan instalasi baru untuk memenuhi permintaan/kebutuhan daya listrik tersebut. Namun penambahan kapasitas maupun penambahan instalasi baru tidaklah mudah, mengingat berbagai kendala dan investasi yang tidak sedikit. Di sistem tenaga listrik Jawa Bali khususnya Jawa Barat, penghantar 70 kv Kosambi Baru Rengasdengklok yang pernah mengalami overload, sehingga mengakibatkan hilang tegangan dan padam total di sisi GI Rengasdengklok pada tahun 2014, dikarenakan masih terdapat peralatan instalasi penyaluran (penghantar) dengan kondisi yang sudah tidak memenuhi kriteria N-1 (kondisi normal dua penghantar dikurangin satu) atau dengan kata lain pembebanannya sudah diatas 60%. Artinya bila salah satu penghantar tersebut mengalami gangguan/trip maka penghantar yang satunya akan mengalami pembebanan lebih/overload (diatas rating nominalnya). Maka dari itu, untuk mengindari terjadinya pemadaman total yang mengakibatkan tidak tersalurkannya energi listrik dalam jumlah besar, perlu diterapkan suatu strategi operasi, yaitu dengan penerapan relay Overload Sheding (OLS). Strategi ini bertujuan untuk mengamankan peralatan dari pembebanan lebih serta menghindari atau meminimalisir resiko pemadaman yang luas dengan cara memadamkan sebagian beban secara otomatis dengan beban yang diatur sedemikian rupa, II. TINJAUAN PUSTAKA Sistem Tenaga Listrik Sistem Tenaga Listrik adalah suatu sistem yang terdiri dari beberapa komponen berupa pembangkitan, transmisi, distribusi dan beban yang saling berhubungan dan berkerja sama untuk melayani kebutuhan tenaga listrik bagi pelanggan sesuai kebutuhan. Secara garis besar Sistem Tenaga Listrik dapat digambarkan dengan skema di bawah ini. [1] Gambar 2.1 Sistem Tenaga Listrik Sistem Transmisi Gambar 2.2 Sistem Transmisi Bagian dari sistem tenaga listrik yang berupa sejumlah konduktor yang dipasang membentang sepanjang jarak antara pusat pembangkit sampai pusat beban. Fungsinya untuk mengirimkan energi listrik dari pusat pembangkit ke pusat beban. [1] Macam-macam Saluran Transmisi: Saluran udara: Kawat atau kondutor telanjang (tanpa isolasi) yang digantung dengan ketinggian tertentu pada tower dengan menggunakan isolator. Saluran bawah tanah: kabel atau konduktor berisolasi yang ditanam dalam tanah dengan kedalaman tertentu.

3 Saluran bawah laut: kabel atau konduktor berisolasi yang diletakkan di dasar laut. Saluran transmisi biasanya digunakan untuk mengirimkan daya listrik untuk jarak yang relatif jauh. Dari ketiga jenis saluran transmisi, paling banyak digunakan adalah saluran udara, karena lebih ekonomis. Biaya pembangunan saluran udara relatif lebih ringan dibandingkan dengan jenis yang lain, karena menggunakan penghantar yang telanjang atau tidak berisolasi, sedang jenis yang lain harus menggunakan penghantar berisolasi. Gardu Induk Gambar 2.3 Sistem Tenaga Listrik di Gardu Induk Gardu induk merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang berupa sejumlah peralatan pemutus/penghubung aliran arus dan trafo penaik/penurun tegangan yang dipasang di antara dua komponen sistem tenaga listrik lainnya. Gardu induk berfungsi untuk memutus/menghubungkan aliran arus listrik dan menyesuaikan level tegangan sistem-sistem yang dihubungkan. [1] Pengertian Dasar Proteksi Sistem proteksi adalah pengaman listrik pada sistem tenaga listrik yang terpasang pada sistem distribusi tenaga listrik, trafo tenaga, transmisi tenaga listrik dan generator listrik yang dipergunakan untuk mengamankan sistem tenaga listrik dari gangguan listrik atau beban lebih, dengan cara memisahkan bagian sistem tenaga listrik yang terganggu. Sehingga sistem kelistrikan yang tidak terganggu dapat terus bekerja (mengalirkan arus kebeban atau konsumen). Jadi pada hakekatnya pengaman pada system tenaga listrik yaitu mengamankan seluruh sistem tenaga listrik supaya kehandalan tetap terjaga. [2] Sistem Proteksi dan Kontrol Penghantar SUTT Sistem proteksi bay penghantar adalah suatu sistem yang yang berfungsi untuk mengamankan/mengisolir penghantar (saluran udara/saluran kabel) tegangan tinggi atau tegangan ekstra tinggi dari gangguan temporer dan gangguan permanen yang terjadi pada penghantar tersebut. [3] III. METODE PENELITIAN Desain Penelitian Desain penelitian menurut Sedarmayanti dan Hidayat (2011:206) adalah semua proses yang diperlukan dalam perencanaan dan pelaksanaan penelitian.[6] Menurut Sugiyono (2003:11) penelitian berdasarkan tingkat eksplanasinya (tingkat kejelasan) dapat digolongkan sebagai berikut: Asosiatif Penelitian asosiatif dapat dibangun oleh suatu teori yangberfungsiuntuk menjelaskan,meramalkan, dan mengontrol suatu gejala[1], yaitu dengan cara memprediksi hitungan beban (Megawatt) pada waktu sebelum - sebelumnya di masing masing trafo distribusi Gardu Induk Rengasdengklok. Komparatif Penelitian komparatif yaitu suatu penelitian yang bersifat membandingkan fluktuasi beban (Megawatt) pada waktu yang berbeda, saat beban (Megawatt) puncak/tinggi dan beban (Megawatt) rendahdi Gardu Induk Rengasdengklok. Deskriptif Penelitian deskriptif merupakan penelitian yang dilakukan untuk mengetahui nilai variabel, yaitu dengan cara menghubungi langsung operator Gardu Induk untuk menanyakan suatu nilai beban (Megawatt) trafoataupun dengan cara otomatis dari nilai SCADA (Supervisory Control Data Acquisition). Sedangkan jenis penelitian menurut Sugiyono, (2003:14) terdiri dari:

4 Penelitian kuantitatif, adalah penelitian dengan memperoleh data yang berbentuk angka atau data kualitatif yang diangkakan[5], yaitu pengambilan nilai dalam bentuk beban (Megawatt) dengan menggunakanscada (Supervisory Control Data Acquisition) yang merupakan suatu sistem kendali industri Gambar 4.1 Skema target OLS berbasis komputer yang dipakai untuk pengontrolan suatu proses. Penelitian kualitatif merupakan suatu penelitian yang bertujuan memahami kondisi realitas pertumbuhan beban (Megawatt) di Gardu Induk Rengasdengklok yang sudah melebihi kapasitas penghantar 70 KV Gardu Induk Kosambi Baru Rengasdengklok saat beban puncak yang dapat mengakibatkan pemadaman meluas akibat overload pada saat operasi satu penghantar. IV.HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Skema target OLS Menurut Buku Pedoman Defence Scheme Jawa Bali Over Load Shedding (OLS) yaitu skema pengaman system untuk mengamankan operasional instalasi penyaluran (penghantar/trafo) yang sudah tidak memenuhi kapasitas akibat kelebihan beban konsumen dengan cara melepas sebagian beban konsumen yang ada di sisi terima instalasi tersebut. Skema pengaman ini biasanya dibuat menjadi beberapa tahap untuk meminimalkan besar beban konsumen yang dilepaskan. 4.2 Setting relay Tabel 4.1 Setting OCR dan O OCR : Iset (pri) = 1,2 x 440 A = 528 Ampere Iset (sek) = 528 x 1 500/5 = 528 x = 5,28 Ampere t= 0,25 SI Karekteristik relay = Standard Inverse 5 500/5 OLS : Iset (pri) = 1,1 x 440 A = 484 Ampere Iset (sek) = 484 x 1 500/5 = 4,84 Ampere t= 6,5 detik Karekteristik relay = Definite = 484 x Tabel 4.2 Perhitunganwaktu OCR 5 500/5 Dari tabel 4.2 pada setting relay OCR dijelaskan bahwa semakin besar arus maka semakin cepat waktu[7]. Untuk mencari setting waktu digunakan persamaan 4.1 sebagai berikut : Gambar 4.1 Skema target OLS t= T..(4.1) K (I Is)α - 1

5 Dimana : t = Waktu kerja relay T = Setting waktu pada relay K = Faktor I = Arus kerja relay Is = Arus setting relay α = Faktor kali t= 0,25 T = 42.8 detik (550/528) t= 0,25 T = 29.7 detik (560/528) t= 0,25 T = 22.8 detik (570/528) t= 0,25 T = 18.6 detik (580/528) t= 0,25 T = 15.7 detik (590/528) t= 0,25 T = 13.6 detik (600/528) Gambar 4.2 Perbandingan karakteristik relay Dari grafik diatas, dapat diketahui bahwa pada karakteristik definite time relay akan memberikan perintah pada PMT pada saat terjadi gangguan hubung singkat atau besarnya arus gangguan melampaui settingnya (Is) dan jangka waktu kerja relay mulai pick up sampai kerja relay diperpanjang dengan waktu tertentu tidak tergantung 51 besar nyaarus yang mengerjakan relay. Sedangkan pada karakteristik inverse time relay, relay akan bekerja dengan waktu tunda yang tergantung dari besarnya arus secara terbalik, semakin besar arus maka makin kecil waktu tundanya. Sebelum terpasang relay OLS Pada tanggal 21Juli 2014 pukul 18:55 WIB terjadi trip pada penghantar 1 70 kv Gardu Induk Kosambi Baru - Rengasdengklok sehingga mengakibatkan over load pada penghantar 2,yang mengakibatkan Gardu Induk Rengasdengklok mengalami hilang tegangan. Dengan data berupa tabel seperti berikut : Tabel 4.3 Data tabel beban pada saat gangguan t= 0,25 T = 12.1 detik (610/528) t= 0,25 T = 10.8 detik (620/528) t= 0,25 T = 9.8 detik (630/528) Dari tabel 4.3 menunjukan fluktuasi beban perjam di hari senin. Pada pukul 19:00 WIB beban pada Trafo 1, Trafo 2, Trafo 3 & Trafo 4 menunjukan angka Nol yang berarti sedang mengalami gangguan padam total atau hilang tegangan. Berikut tampilan dalam bentuk grafik :

6 Gambar 4.3 Grafik beban sebelum ols terpasang Dari tabel 4.4 menunjukan fluktuasi beban perjam di hari senin. Pada pukul 18:00 WIB beban pada Trafo 1 menunjukan angka Nol yang berarti sedang mengalami gangguan padam, sedangkan Trafo 2, Trafo 3 & Trafo 4 masih menunjukan nilai beban. Berikut tampilan dalam bentuk grafik : Gambar 4.4 Gardu Induk Rengasdengklok hilang tegangan Gambar 4.5 Grafik beban sesudah ols terpasang Sesudah terpasang relay OLS Dan setelah dilakukan pemasangan relai over shadding pada Gardu Induk Rengasdengklok dengan mengurangi beban Trafo 1 30 MVA di dapat hasil bahwa pemasangan relai over shadding bisa mengatasi overload pada penghantar Gardu Induk Kosambi baru Rengasdengklok.Dengan data tanggal 9 Februari 2015 pukul 17:47 WIB berupa tabel seperti berikut : Tabel 4.4 Data tabel beban trafo setelang dipasang Relay Gambar 4.6 Gardu Induk Regasdengklok Trip Trafo satu Energi tak tersalurkan Dari data yang sudah diperoleh maka dapat dihitung perbandingan energi yang tak tersalurkan saat OLS yang sudah terpasang dan belum terpasang.

7 ENS (Energy Not Serve) Energi yang tak tersalurkan : Sebelum OLS terpasang Diketahui : Beban Trafo 1 = 18,33 MW Trafo 2 = 12,17 MW Trafo 3 = 17,48 MW Trafo 4 = 15,2 MW Total = = 63,18 MW = 63,18 MW x = Watt Tegangan = 20 kv = 20 kv x 1000 = Volt P I = = 3.V.cos φ w = = 2148,2 Ampere 1.73 x v x 0,85 10 t = 10 menit = = 0,16 60 kwh = I x V x cos φ x 3 x t = 2148,2 ampere x 20 kv x 0,85 x = 1,7320 x 0,16 Jam = 10120,2 kwh Jika 1 kwh = Rp.1034 = 10120,2 kwh x Rp = Rp ,8 Sesudah OLS Terpasang Diketahui : Beban Trafo 1 = 18,84 MW =18,84MWx MW = Watt Tegangan = 20 kv x 1000= Volt I = P 3.V.cos φ w = 1,73x20.000v x0,85 = 640,59 Ampere 10 t= 10 menit = = 0,16 Jam 60 kwh = I x V x Cos φ x 3 x t = 640,59 ampere x 20 kv x 0.85 x 1,7320 x 0,16 jam = 3017,84 kwh Jika 1 kwh = Rp = 3017,84 kwh x Rp.1034 = Rp ,56 Saving : =Rp ,8 Rp ,56 = Rp ,24 V. SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Kemampuan I nominal penghantar GI Kosambi baru Rengsdengklok yaitu 440 A, sehingga untuk setting relay OLS 1,1 x I nominal penghantar (440 A) = 484 A dan OCR 1,2 x I nominal penghantar (440 A) = 528 A. agar penyaluran tenaga listrik pada penghantar lebih optimal. Penerapan starategi Overload shedding (OLS) diperlukan untuk mengamankan peralatan listrik baik trafo maupun penghantar (yang dioperasikan paralel) dari pembebanan lebih, sebelum OLS terpasang beban padam 63,18 MW dan setelah terpasang OLS 18,84 MW. Saran Di data ulang untuk setiap beban yang mengalir pada penghantar yang sudah melebihi kapasitas agar bisa segera dipasang rele pengaman OLS.

8 Uprating kapasitas penghantar yang bebannya melebihi kapasitas DAFTAR PUSTAKA Hasan Basri, Ir., 2003 Proteksi Sistem Tenaga Listrik (Jakarta :Fakultas Teknologi Industri Institut Sains dan Teknologi Nasional) Sarimun, Wahyudi, N, MT dan Kadarisman Pribadi, Ir., 2005 Pengaman Sistem (Jakarta : STT- PLN) Hendra, Marta Yudha Rele Proteksi. Sriwijaya: Ar Raihan. Sedarmayanti,Syarifudin Hidayat Metodologi Penelitian. Bandung : CV. Mandar Maju. Sugiyono Metode Penelitian Kualitatif, kualitatif dan R&D. Bandung: Alfabeta. Moleong, Lexy J Metode Penelitian Kualitatif. Bandung: PT. Remaja Rosdakaya. A.R van C. Warrington. Protective Relays. STT Mandala. Chapman & Hall APB JABAR, PLN Buku Pedoman Defence Scheme Jawa Bali. Bandung: PT PLN ( Persero