Makalah Tugas Akhir. ANALISA GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA JARINGAN SUTT 150 kv JALUR KEBASEN BALAPULANG BUMIAYU MENGGUNAKAN PROGRAM ETAP

Transkripsi

1 Makalah Tugas Akhir ANALISA GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA JARINGAN SUTT 150 kv JALUR KEBASEN BALAPULANG BUMIAYU MENGGUNAKAN PROGRAM ETAP Rachmad Hidayatulloh 1, Juningtyastuti 2, Karnoto 2 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Rachmad.hidayatulloh@yahoo.com ABSTRACT Transmission system is very vulnerable to disruption, especially on the SUTT 150kV line this leads to decreased reliability of the electrical system, so that from the electricity providers and consumers alike suffered losses. There are several types of disturbances that often occur in SUTT 150 kv line, one of which is a short circuit interruption on the line SUTT. The first step, the author tries to calculate and analyze interference SUTT 150 kv line in order not to damage the equipment interference is used. Interference analysis is conducted by simulating the disorder with the help of ETAP software version 4.0. The results of calculation and analysis indicates that the short circuit fault current in the event that the smallest disruption to the flow of one phase and the biggest annoyances is when an interruption of 3 phase. Safety relays are used to consist of two types include safety relays Distance which is the main (main Protection) for the 3 phase fault current If the largest in Bus 2 is ka the Distance relays mounted on Bus 2 detects disturbances in one 1, which zone 1 has tms = 0 seconds (instant), while relay OCR is a safety backup (backup protection) due to the fault current If 3 phase biggest Bus 2 is ka OCR then relays mounted on Bus 2 large tms = 0.24 sec. So relay Distance will always work first than relay OCR during the disruption. Keyword : Disturbance Analysis, SUTT 150 kv line, ETAP Software version 4.0, Relay Distance, Relay OCR. I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Listrik sekarang ini sudah menjadi kebutuhan sekunder yang penting bagi seluruh masyarakat baik di perkotaan maupun pedesaan, bahkan industriindustri juga menggunakan listrik dari PLN untuk kelangsungan proses produksi. Ketersediaan listrik PLN dari pembangkitpembangkit di pulau Jawa sudah cukup untuk memenuhi kebutuhan konsumen seluruh pulau Jawa- Bali, namun dalam proses penyaluran listrik tersebut masih banyak muncul kendala / gangguan yang terjadi. Banyak faktor yang dapat menyebabkan terjadinya gangguan sistem tenaga listrik diantaranya adalah gangguan pada sistem Transmisi baik itu transmisi Tegangan Tinggi (SUTT) atau transmisi Tegangan Extra Tinggi (SUTET), baik gangguan tiga fasa, antar fasa maupun gangguan fasa ke tanah. Penyebabnya bermacam-macam antara lain kelebihan beban, jaringan yang terganggu, dan lainlain, untuk meminimalisir area gangguan dan mempersingkat waktu terjadinya gangguan maka perlu dipasang peralatan proteksi yang cocok untuk mengatasi gangguan yang muncul. Sistem proteksi bertujuan untuk mengurangi terjadinya gangguan serta mengurangi akibat gangguan tersebut. Sistem Proteksi yang digunakan haruslah mampu melindungi Sistem Transmisi baik SUTT maupun SUTET secara optimal, handal serta memiliki sensitifitas tinggi. Banyak peralatan proteksi (dalam hal ini rele pengaman) yang digunakan pada pengaman sistem transmisi diantaranya adalah Rele Arus Lebih / Over Current Rele (OCR) dan Rele Jarak (Distance Rele). Prinsip kerja rele OCR adalah mendeteksi kelebihan arus akibat beban lebih atau terjadi hubung singkat pada sistem, maka Rele memerintahkan PMT untuk membuka sehingga gangguan dapat dilokalisi. Sedangkan Distance Rele adalah untuk mendeteksi impedansi saluran yang terjadi gangguan di sepanjang jalur Transmisi, sehingga diketahui zona titik gangguan. Kedua rele (OCR dan Distance) diaplikasikan untuk mengatasi gangguan hubung singkat pada line SUTT Kebasen Balapulang Bumiayu agar sistem kelistrikan di daerah tersebut lebih handal. Untuk menganalisa besarnya arus gangguan hubung singkat untuk menentukan seting rele digunakan program simulator yaitu program ETAP. 1 Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro UNDIP Semarang 2 Staff Pengajar Jurusan Teknik Elektro UNDIP Semarang

2 1.2 Tujuan Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah : 1. Menghitung dan menganalisis besarnya Arus gangguan pada jaringan SUTT 150kV Kebasen Balapulang Bumiayu di area PT. PLN (Persero) APP Purwokerto. 2. Menghitung dan menganalisa jarak/zona gangguan untuk rele Distance 3. Menghitung dan menganalisa setting rele OCR 4. Menganalisa koordinasi antara rele OCR dengan rele Distance 1.3 Pembatasan Masalah Untuk menghindari presepsi yang salah dan meluasnya pembahasan, maka pada penelitian ini pembatasan masalahnya meliputi : 1. Standard rele OCR yang digunakan adalah Standard Inverse. 2. Karakteristik rele Distance yang digunakan adalah karakteristik Mho. 3. Impedansi Generator G diabaikan. 4. Standarisasi perhitungan mengacu pada standard IEC. 5. Program Simulator yang digunakan adalah program ETAP Versi 4.0, dan digunakan untuk mensimulasi arus hubung singkat. 6. Semua nilai impedansi real, impedansi shunt, arus magnetisasi, arus pengisian saluran transmisi dan arus beban nol diabaikan. 7. Impedansi bersama (timbal balik) antara saluran diabaikan. II. DASAR TEORI 2.1 Sistem Tenaga Listrik Sistem tenaga listrik adalah sistem penyaluran energi listrik dari pembangkit kepelanggan yang membutuhkan energi listrik tersebut. Pada gambar 2.1 ditunjukkan suatu sistem kelistrikan terpadu, seperti: generator, transformator, jaringan tenaga listrik dan beban listrik. Secara garis besar suatu sistem tenaga listrik dapat dikelompokkan atas 3 bagian sub sistem. Bagian sub sistem tersebut terdiri dari beberapa komponen dan peralatan yang saling berhubungan, antara lain : 1 Sistem pembangkitan yang meliputi generator dan gardu induk pembangkit. 2 Sistem penyaluran meliputi : Jaringan transmisi, gardu induk, jaringan sub-transmisi. 3 Bagian distribusi dan beban meliputi : Gardu induk distribusi, jaringan distribusi primer, gardu distribusi, jaringan distribusi sekunder, beban listrik / pelanggan. 2.2 Pembangkit Tenaga Listrik Energi listrik merupakan energi yang setiap periode kebutuhannya semakin bertambah. Untuk itu perlu adanya pemanfaatan energi listrik secara optimum dengan sistem distribusi daya yang efektif. Pusat pembangkit tenaga listrik dapat dibedakan menjadi : 1) Pusat pembangkit tenaga listrik konvensional, terdiri dari : Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA). Pusat Listrik Tenaga Thermo (PLTT), meliputi : - Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) - Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG) - Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD) - Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) - Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTB) 2) Pusat tenaga listrik non konvensional, terdiri dari : Pusat Listrik Tenaga Angin. Pusat Listrik Tenaga Matahari. Pusat Listrik Tenaga Pasang Surut Generator / Motor Listrik Suatu sistem pembangkit yang ditunjukkan pada gambar 2.2 yang merupaka rangkaian setara generator berikut ini, X sinkron R Busbar 1 Busbar 2 E V Generator Transmisi Gb 2.1 Sistem Tenaga Kelistrikan Gambar 2.2. Rangkaian setara suatu generator (mesin serempak ) terdiri dari beberapa bagian penting yaitu motor serempak, dalam motor serempak terdapat dua 2

3 bentuk konstruksi rotor yang menghasilkan karakteristik yang sangat berpengaruh terhadap operasi suatu sistem, yaitu motor serempak dengan rotor bulat (Round or cylindrical rotor) dan motor serempak dengan kutub menonjol (the salient pole rotor). Diameter rotor bulat relatif lebih kecil dibandingkan diameter rotor dengan kutub menonjol. Motor serempak dengan rotor bulat dioperasikan pada putaran tinggi, dan dikenal sebagi turbo generator. Rangkaian setara motor serempak diberikan sebagai suatu sumber tegangan dengan satu impedansi yang dihubungkan seri dengan sumber tegangan tersebut. Pengaruh reaksi jangkar dan fluks bocor merupakan reaktansi sinkron. Tahanan setiap fasa dari belitan jangkar yang terhubung seri dengan reaktansi dapat diabaikan terhadap reaktansinya.rangkaian setara tersebut digunakan untuk menganalisis suatu sistem tenaga listrik hanya dalam keadaan tetap. Berdasarkan gambar 2.2 digunakan untuk menghitung arus hubung singkat, dengan persamaan berikut : Dimana: I G = E = R = X = I G = E (R + JX) Sistem Penyaluran Arus Gangguan Tegangan sumber / Generator Tahanan real Tahanan imajiner Jaringan Transmisi Transmisi adalah proses penyaluran energi listrik dari satu tempat ke tempat lainnya, yang besaran tegangannya adalah Tegangan Ultra Tinggi (UHV), Tegangan Ekstra Tinggi (EHV), Tegangan Tinggi (HV), Tegangan Menengah (MHV), dan Tegangan Rendah (LV). Sedangkan Transmisi Tegangan Tinggi, adalah: 1 Berfungsi menyalurkan energi listrik dari satu gardu induk ke gardu induk lainnya. 2 Terdiri dari konduktor yang direntangkan antara tiang-tiang (tower) melalui isolator-isolator, dengan sistem tegangan tinggi. 3 Standar tegangan tinggi yang berlaku di Indonesia adalah : 30 KV, 70 KV dan 150 KV Gardu Induk Gardu Induk (GI) sebagai sub-sistem dalam penyaluran energi listrik memegang peranan penting dalam menaikkan maupun menurunkan tegangan. Dalam gardu induk dilakukan proses pencatatan (recording) terhadap parameter-parameter ketenagalistrikan yang meliputi tegangan (V), Arus (A), Frektiensi (Hz), Daya aktif (MW), Daya Reaktif (MVAR). Di dalam Gardu Induk juga dilakukan fungsi proteksi terhadap komponen-komponen yang terdapat di dalam gardu induk, fungsi proteksi penting untuk melindungi peralatan dari kondisi sistem kelistrikan yang abnormal yang mungkin disebabkan adanya gangguan penghantar ataupun adanya tegangan surja / petir. Dalam Gardu Induk juga dilakukan proses, kontrol on/off terhadap peralatan switching device sebagai salah satu mekanisme on/off aliran daya. Secara garis besar fungsi dari Gardu Induk adalah sebagai berikut: 1. Transformasi tenaga listrik dari satu level tegangan ke level tegangan yang lain (dari tegangan tinggi ke tegangan menengah atau sebaliknya). 2. Pengukuran, pengawasan operasi, serta pengaturan pengaman sistem tenaga listrik. 3. Pengaturan daya ke gardu-gardu Induk lain melalui tegangan tinggi dan gardu-gardu induk distribusi melalui feeder tegangan menengah. Bila dilihat dari sifatnya, gardu Induk dapat dibedakan menjadi tiga yaitu: a. Gardu Induk Slack adalah gardu induk yang menyalurkan tenaga listrik dari satu gardu induk ke gardu Induk yang lain pada level tegangan yang sama. b. Gardu Induk Distribusi adalah gardu induk yang menyalurkan tenaga listrik dari tegangan sistem / tegangan trasmisi ke tegangan distribusi. c. Gardu Induk Industri adalah gardu induk yang menyalurkan tenaga listrik dari tegangan sistem langsung hanya ke industri yang membutuhkan (biasanya gardu induk ini dibangun dekat dengan industri tersebut) Peralatan Gardu induk Suatu gardu induk merupakan semacam unit rangkaian yang meliputi bagian-bagian peralatan pemasuk rangkaian(circuit entry), rel (busbar), pemisah (disconecting switch), pemtus tenaga (circuit breaker), transformator daya dan peralatanperalatan pendukung lainnya seperti trafo tegangan (voltage transformer), trafo arus (current transformer), arrester, pemisah dan lain-lain. 3

4 1. Busbar atau Rel 2. Ligthning Arrester 3. Sakelar Pemisah (PMS) atau Disconnecting Switch (DS) 4. Sakelar Pentanahan 5. Circuit Breaker (CB)/Pemutus Tenaga (PMT) 6. Peralatan SCADA dan Telekomunikasi 7. Papan Alarm (Announciator) 8. Transformator Daya 9. Rele Proteksi Rele OCR (Over Current Relay) Rele arus lebih (Over Current Relay) adalah rele yang bekerja berdasarkan adanya kenaikan arus yang melebihi suatu nilai pengaman tertentu dan jangka waktu tertentu. R S T Ib Ib Ib Relay Arus Lebih CT CT IR IR IR CT Battery PMT Trip Coil PMT Gambar 2.11 wiring tiga buah rele arus lebih (OCR) Tabel 2.1 menunjukkan karakteristik kurva Invers berdasarkan standar IEC tms = T β (2.5) dengan t 0 = 1 detik maka akan didapatkan nilai TMS berdasarkan rumus (2.5) yaitu tms = 0,1 Rele Jarak (Distance Relay) Rele jarak (Distance Relay) merupakan proteksi yang paling utama pada saluran transmisi. Rele jarak menggunakan pengukuran tegangan dan arus untuk mendapatkan impedansi saluran yang harus diamankan. Jika impedansi yang terukur didalam batas settingnya, maka rele akan bekerja. Disebut rele jarak, karena impedansi pada saluran besarnya akan sebanding dengan panjang saluran. Oleh karena itu, rele jarak tidak tergantung oleh besarnya arus gangguan yang terjadi, tetapi tergantung pada jarak gangguan yang terjadi Terhadap rele proteksi. Impedansi yang diukur dapat berupa, R saja ataupun X saja, tergantung jenis rele yang dipakai. Macam macam rele jarak, yang digunakan untuk proteksi saluran transmisi dapat dilihat pada tabel berikut ini. Tabel 2.1 Jenis Rele jarak Proteksi Saluran Transmisi Kurva karakteristik β α IEC Standard inverse (SIT) 0,14 0,02 IEC Very Inverse (VIT) 13,5 1 IEC Long Time Inverse (LIT) IEC Extremely Inverse (EIT) 80 2 IEC Ultra Inverse (UIT) 315,2 2,5 Setting OCR Apabila standar yang digunakan untuk penyetingan rele adalah standar IEC (International Electrical Cooperation). Waktu tunda kerja antar CB (pemutus tenaga) adalah 0,4 detik, Standar IEC untuk kurva invers. Setting berdasarkan standard IEC menurut kurva invers maka didapat persamaan sebagai berikut : k tms top I fault3 I set 1 4

5 Setting Rele Jarak Setting rele jarak berdasarkan pada derah atau zone dari saluran transmisi yang akan diproteksi. one ini menggambarkan seberapa panjang saluran yang diproteksi oleh pengaman jarak. Secara umum, zone pada proteksi rele jarak terdiri dari tiga zone, yaitu: a. one I : mengamankan saluran yang diproteksi (protected line) Settingnya adalah 80 persen impedansi saluran yang diproteksi. b. one II : mengamankan saluran yang diproteksi (protected line) dan saluran sebelahnya (adjacent line) Settingnya adalah 120 persen impedansi saluran yang diproteksi. c. one III : mengamankan saluran sebelahnya (adjacent line) Settingnya adalah saluran yang diproteksi ditambah 120 persen saluran sebelahnya (adjacent line) Pengaruh Infeed Pengaruh infeed adalah pengaruh penambahan atau pengurangan arus menuju ke titik gangguan terhadap arus yang melewati rele. Hal ini akan menyebabkan pendeteksian lokasi gangguan menjadi salah. Hal hal yang menyebabkan terjadinya pengaruh infeed adalah: a. Pembangkit pada ujung saluran yang diamankan. Seperti terlihat pada gambar dibawah ini, maka jika terjadi gangguan di titik F, impedansi dilihat dari rele A adalah : ra = V A /I 1 = (I 1 AB + I F BF )/ I 1 (2.4) = AB + (I F /I 1 ) BF = AB + [ (I 1 + I 2 )/I 1 ] BF = AB + (1 + I 2 /I 1 ) BF Sehingga rele di A akan merasakan gangguan Gambar 2.12 semakin menjadi lebih pendek. Gambar 2.11 Pengaruh Infeed Akibat Adanya Unit Pembangkit di Ujung Saluran Yang Diproteksi b. Perubahan saluran transmisi Perubahan konfigurasi saluran akan mempengaruhi impedansi yang terbaca oleh rele jarak. Sebagai contoh kasus adalah seperti berikut ini (seperti gambar di bawah ini): Saluran tunggal ke ganda Impedansi dilihat dari rele A, dengan gangguan di titik F adalah: ra = (I AB + I 1 BF )/I = AB + I 1 /I BF = AB + [(2l x) / 2l ] BF Gangguan di dekat bus B, x = 0, maka k = 1 Gangguan di bus C, x = l, maka k = ½ Sehingga gangguan disalah satu transmisi antara B C, impedansi yang dilihat oleh rele A selalu lebih kecil dari sesungguhnya. Akibatnya jangkauan rele lebih panjang. Saluran ganda ke tunggal Impedansi saluran jika dilihat dari rele A, untuk gangguan di titik F adalah: ra = (I 1 AB + I F BF )/I 1 = AB + I F /I 1 BF = AB + [(I 1 /I 2 )/I 1 ] BF Jika I 1 = I 2, maka ra = AB + 2 BF Sehingga gangguan setelah bus B, impedansi dilihat dari rele A akan selalu lebih besar. Akibatnya rele mempunyai jangkauan yang lebih pendek. Pengaruh Infeed Akibat perubahan Saluran (a). Saluran tunggal ke ganda (b). Saluran ganda ke tunggal 5

6 2.4 Konversi Satuan ke dalam per-unit (pu) Untuk mempermudah dalam melakukan perhitungan impedansi urutan maka diperlukan perubahan satuan dari satuan ohm ke dalam satuan pu (per unit). Bila base yang digunakan adalah. MVA base = 100 MVA kv base = 150 kv Maka impedansi dalam pu diperoleh: pu = nyata (2.9) base kv 2 base base = (2.10) MVA base I base = MVA base 3. kv base (2.11) kv pu = kv 2 nyata 2 = 1502 kv kv base = 1 pu (2.12) kv 2.5 Transformasi Impedansi Transformasi Delta (Δ) ke Bintang (Y) Transformasi Delta (Δ) ke Bitang (Y) merupakan suatu perubahan formasi dari susunan impedansi berbentuk Delta diubah menjadi berbentuk Bintang, hal ini bertujuan agar memudahkan dalam menghitung impedansi totalnya. formasi Delta (Δ ) ke bintang (Y), seperti ditunjukkan pada gambar 2.15 berikut ini B2 1-2 c B2 a. b. Gambar Formasi Impedansi Delta (Δ) dan Bintang (Y) (a) Impedansi formasi Delta (Δ) (b) Impedansi formasi Bintang (Y) Persamaan transformasi dari delta ke bintang adalah: a = (2.14) b = (2.15) X c = (2.16) b a Transformasi Bintang (Y) ke Delta (Δ) Transformasi Bintang (Y) ke Delta (Δ) merupakan suatu perubahan formasi dari susunan impedansi berbentuk Bintang diubah menjadi berbentuk Delta, formasi Delta (Δ ) ke bintang (Y), seperti ditunjukkan pada gambar 2.16 berikut ini. c B2 b a b. Impedansi formasi Υ B2 1-2 a. Impedansi formasi Δ Gambar Formasi Impedansi Bintang (Y) dan Delta (Δ) (a) Impedansi formasi Bintang (Y) (b) Impedansi formasi Delta (Δ) Persamaan transformasi dari Bintang ke Delta adalah: a = (2.17) b = (2.18) c = (2.19) 2.6 Gangguan-Gangguan Pada Sistem Tenaga Gangguan pada sistem tenaga terdiri dari dua jenis yaitu : 1. Gangguan Nonsimetris a. Gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah (L- Gnd) b. Gangguan hubung singkat dua fasa ke tanah (L- L-Gnd) c. Gangguan hubung singkat dua fasa (L-L) 2. Gangguan Simetris a. Gangguan hubung singkat tiga fasa (L-L-L) b. Gangguan hubung singkat tiga fasa ke tanah (L- L-L-Gnd) Hubung singkat satu fasa ke tanah Hubung singkat ini disebabkan oleh adanya sambaran petir, isolator pecah, benturan mekanis, satu kawat kena pohon ataupun tali layang-layang dan lain-lain. Dengan demikian arus gagguan pada fasa a dapat dicari dengan: I af = 3I a0 = 3I a1 = 3I a2 V af = f I af 6

7 maka, I f LG I a 3. V Hubung singkat dua fasa ke tanah Hubung singkat ini disebabkan oleh adanya tegangan lebih pada salah satu fasa yang disertai flash over yang terjadi dengan isolator dari fasa disebelahnya. Pada gangguan F dengan sebuah impedansi gangguan f dan impedansi dari saluran ke tanah G (yang sama dengan nol atau tak terhingga). Dari persamaan arus di titik gangguan dihasilkan arus gangguan dua fasa ke tanah, yaitu: I af = 0 =I a0 +I a1 +I a2 jika I a1 dan I a2 diketahui maka: I a0 = -(I a1 +I a2 ) 3. VLL I f ( L LG) 2.( 0 3 G ) Hubung singkat antar fasa 2 Dari gangguan berikut diketahui bahwa: I af = 0, I ao = 0, I bf = -I cf Dan V bc = V b -Vc = f.i bf I ao =0 Sehingga arus urutan dapat dikethui sebagai berikut: 3. VLL I a1 I a Hubung singkat tiga fasa ke tanah Gangguan ini jarang terjadi namun tetap harus mendapat perhatian. penyebab gangguan ini antara lain surja petir yang menyambar ketiga kawat fasa ataupun pohon yang mengenai kawat fasa. Gangguan ini Merupakan gangguan yang paling besar dari gangguan-gangguan tersebut diatas. I a0 = 0, I a2 = 0, V I af ( 1 G ) Jika G = 0, Maka arus gangguan tiga fasanya adalah: I f I fa I fb I fc 2 0 I a1 G G V 1 G III. METODE PENELITIAN 3.1 Sistem Penulisan Tugas Akhir Langkah langkah dalam Penelitian Tugas Akhir ini dijelaskan dalam diagram alir berikut ini : Data Masukkan data Proses olah data dengan program dan perhitungan Hasil proses program dan perhitungan Perbandingan hasil perhitungan dengan program Analisa Kesimpulan Gambar 3.1 Diagram alir Penelitian Tugas Akhir 3.1 Data-data Tiap Komponen Data-data yang diperoleh dari hasil observasi dan penelitian di lapangan adalah sebagai berikut: a. Data sumber 1 Sumber suplay Gardu Induk 150 kv Bumiayu dengan data sebagai berikut: MVA hubung singkat 3Φ : MVA Impedansi urutan positif ( 1 ) : 0,258 + j2,16 Ω Impedansi urutan negatif (2) : 0,258 + j2,16 Ω Impedasi urutan nol ( 0 ) : 1,810 + j15,026 Ω b. Data sumber 2 Sumber suplay Gardu Induk 150 kv Bumiayu dengan data sebagai berikut: MVA hubung singkat 3Φ : MVA Impedansi urutan positif ( 1 ) : 0,258 + j2,16 Ω Impedansi urutan negatif (2) : 0,258 + j2,16 Ω Impedasi urutan nol ( 0 ) : 1,810 + j15,026 Ω c. Data Bus Busbar yang digunakan pada sistem adalah : Busbar 1 (GI Bumiayu), Busbar 2 (GI Balapulang), Busbar 3 (GI Kebasen) adalah Busbar dengan tegangan operasi nominal 150 kv. 7

8 d. Data impedansi saluran Konduktor yang digunakan pada jaringan transmisi 150 kv adalah jenis ACSR, adapun konstanta impedansi urutannya adalah sebagai berikut : - Imp.urutan positif ( 1 ) : j Ω/km. - Imp.urutan positif (2) : j Ω/km - Imp.urutan positif (0) : j Ω/km Jarak dari bus 1 (GI Bumiayu) ke bus 2 (GI Balapulang) sejauh 21.5 km maka impedansi salurannya adalah: 1 = j Ω/km x 21.5 km = j5.62 Ω 2 = 1 = j5.62 Ω 0 = j Ω/km x 21.5 km = j Ω Jarak antara bus 2 (GI Balapulang) ke bus 3 (GI Kebasen) sejauh 22 km maka impedansi salurannya adalah: 1 = j Ω/km x 22 km = j5.751 Ω 2 = 1 = j5.751 Ω 0 = j Ω/km x 22 km = j Ω Jarak antara bus 1 (GI Bumiayu) ke bus 3 (GI Kebasen) sejauh 22 km maka impedansi salurannya adalah: 1 = j Ω/km x 22 km = j5.751 Ω 2 = 1 = j5.751 Ω 0 = j Ω/km x 22 km = j Ω 3.3 Data setting OCR a. Setting rele OCR pada tegangan nominal 150 kv Arus maksimum yang dapat dialirkan melalui konduktor jaringan transmisi adalah 600 A. Setting sisi 150 kv merupakan sisi yang mempunyai setting rele OCR sebagai berikut: - Setting OCR GI 150 kv Bumiayu arah Bay Balapulang Setting arus (Iset) prim : 600 A Setting arus (Iset) sec : 600 x 5 / 600 = 5 A tms (time multiple set) : 0,1 kurva standar (SI) - Setting OCR GI 150 kv Balapulang arah Bay Bumiayu Setting Arus (Iset) prim : 1100 A Setting arus (Iset) sec : 1100 x 1 / 2000 = 0,55A tms (time multiple set) : 0,1 kurva standar (SI) - Setting OCR GI 150 kv Balapulang arah Bay Kebasen Setting Arus (Iset)prim : 1100 A Setting arus (Iset) sec : 1100 x 1 / 2000 = 0,55A tms (time multiple set) : 0,1 kurva standar (SI) - Setting OCR GI 150 kv Kebasen arah Bay Balapulang Setting Arus (Iset) : 600 A Setting arus (Iset) sec : 600 x 5 / 600 = 5 A tms (time multiple setting) : 0,1 kurva standar (SI) - Setting OCR GI 150 kv Bumiayu arah Bay Kebasen Setting Arus (Iset) : 600 A Setting arus (Iset) sec : 600 x 5 / 600 = 5 A tms (time multiple setting) : 0,1 kurva standar (SI) - Setting OCR GI 150 kv Kebasen arah Bay Bumiayu Setting Arus (Iset) : 600 A Setting arus (Iset) sec : 600 x 5 / 600 = 5 A tms (time multiple setting) : 0,1 kurva standar (SI) 3.4 Data setting DR (Distance Rele) Setting rele Distance pada Jaringan Transmisi 150 kv dengan tiga zona gangguan yaitu zona 1, zona 2 dan zona 3, masing masing memiliki prosentase pengamanan terhadap total panjang saluran transmisi. Setting rele Distance sebagai berikut: 1. Setting one pada Line 1 - Setting DR GI 150 kv Bumiayu arah Bay Balapulang Setting one 1 : 4,5 Ω Setting one 2 : 6,8 Ω Setting one 3 : 11,3 Ω - Setting DR GI 150 kv Balapulang arah Bay Bumiayu Setting one 1 : 4,5 Ω Setting one 2 : 6,8 Ω Setting one 3 : 11,3 Ω 2. Setting one pada Line 2 - Setting DR GI 150 kv Balapulang arah Bay Kebasen Setting one 1 : 4,6 Ω Setting one 2 : 6,96 Ω Setting one 3 : 11,6 Ω 8

9 - Setting DR GI 150 kv Kebasen arah Bay Balapulang Setting one 1 : 4,6 Ω Setting one 2 : 6,96 Ω Setting one 3 : 11,6 Ω 3. Setting one pada Line 3 - Setting DR GI 150 kv Bumiayu arah Bay Kebasen Setting one 1 : 4,6 Ω Setting one 2 : 6,96 Ω Setting one 3 : 11,6 Ω - Setting DR GI 150 kv Kebasen arah Bay Bumiayu Setting one 1 : 4,6 Ω Setting one 2 : 6,96 Ω Setting one 3 : 11,6 Ω 3.5 Program Simulasi dengan ETAP versi 4.0 Perhitungan arus hubung singkat disimulasikan dengan bahasa komputasi dengan menggunakan program ETAP dan hasil simulasi perhitungan arus hubung singkat tersebut digunakan untuk menghitung nilai arus setting rele over current dan menghitung jarak titik gangguan guna menentukan ona gangguan tersebut. Program yang digunakan untuk simulasi adalah program ETAP versi 4.0 yang didalamnya terdapat fasilitas untuk membuat single line diagram yang sesuai dengan obyek penelitian dari menu-menu program yang ada pada program ETAP 4.0, sehingga memberikan kemudahan bagi pengguna untuk dapat menjalankan program tersebut. Tampilan awal program perhitungan arus hubung singkat dengan menggunakan program ETAP versi 4.0 adalah sebagai berikut: 1. Menu Pendataan yang terdiri dari submenu antara lain: - Form Create New Project File yaitu masukan dan keterangan yang menyangkut penamaan dari project yang akan dibuat, folder penyimpanan, sistem unit, permohonan password, dan data base access. - Form User Information ini merupakan masukan keterangan dan informasi perihal user / pengguna program tersebut. - Layar OLV yaitu layar kerja untuk membuat gambar project yang berupa single line diagram dari project yang dikerjakan - Form gambar adalah gambar single line diagram tiga bus. 2. Menu Perhitungan yang mempunyai submenu antara lain: - Perhitungan hubung singkat input data berupa data-data / parameter yang diperoleh dari lapangan. - Perhitungan I hs pada busbar 150 kv 3. Menu Data lapangan yaitu berbagai data yang diperoleh dari lapangan yang berupa antara lain: - Data arus hubung singkat, - Data setting rele arus lebih (OCR), - Data setting rele jarak (Distance Relay). 4. Menu laporan yaitu laporan yang dihasilkan dari pengolahan data atau perhitungan yang antara lain berupa: - Laporan impedansi saluran, - Laporan arus per unit, - Laporan arus hubung singkat dan - Laporan nilai impedansi gangguan penentu jarak gangguan. 5. Menu Utility yaitu menu untuk menambah atau mengganti user dan password. 6. Menu help yang berupa menu bantuan panduan menjalankan program. IV. PERHITUNGAN dan ANALISIS 4.1 Perhitungan Arus Hubung Singkat Dibawah ini menunjukkan gambar single line diagram dari penelitian ini. 150 kv Line 3 Bumiayu-Kebasen Daya Sumber 1 F MVAsc 150 kv R8 R7 Busbar 3 GI Kebasen R2 R1 Busbar 1 GI Bumiayu R3 Line 1 Bumiayu-Balapulang 150 kv Busbar 2 R4 GI Balapulang R5 Line 2 F2 Balapulang-Kebasen R6 150 kv Beban Daya Sumber 2 GI Kebasen 130 MVA MVAsc 150 kv Beban GI Balapulang 5,433 MVA Gambar 4.1. Single line diagram, rele dan gangguan Bus F3 9

10 4.1.1 Perhitungan Impedansi Setiap Bagian Impedansi-impedansi setiap bagian pada jaringan SUTT 150kV Bumiayu-Balapulang-Kebasen yang di dapat diubah menjadi satuan pu adalah sebagai berikut: Dengan mengacu pada, MVA base = 100 MVA kvbase = 150 kv Dengan menggunakan persamaan 2.9, maka impedansi dalam pu diperoleh: Tabel4.1 impedansi setiap bagian dalam per unit (pu) Daya MVA Tegangan (kv) Impedansi urutan (pu) Komponen X1 X2 X0 Sumber ,010 0,010 0,066 Sumber ,010 0,010 0,066 Line ,025 0,025 0,196 Line ,026 0,026 0,200 Line ,026 0,026 0, Perhitungan Arus Hubung Singkat Tiap Bus Setelah diketahui nilai impedansi tiap komponen kemudian melakukan perhitungan impedansi urutan positif, impedansi urutan negatif dan impedansi urutan nol dalam bentuk pu (per unit) sehingga arus hubung singkat pada tiap bus dan Line dapat diketahui. Perhitungan arus hubung singkat tiap bus dan Line adalah sebagai berikut: Perhitungan arus hubung singkat pada bus 1 1. Impedansi urutan Bus 1 tegangan tinggi 150 kv dari data yang diperoleh dengan menggunakan persamaan 2.11, 2.12, dan 2.13 maka didapatkan impedansi urutan sebagai berikut: - Impedansi urutan positif X 1 = j0, Impedansi urutan negative X 2 = j0, Impedansi urutan nol X 0 = j0, Perhitungan arus hubung singkat bus 1 tegangan tinggi 150 kv dengan menggunakan persamaan pada sub bab sampai Arus hubung singkat satu fasa ke tanah I f(l-g) dengan G = 0 adalah I f L G = 46,88 90 pu = A - Arus hubung singkat dua fasa adalah I hs2ø = 118,49 90 pu = A - Arus hubung singkat dua fasa ke tanah adalah I hs2ø G = 126,28 90 pu = A - Arus hubung singkat tiga fasa adalah I hs 3 Ø = 136,99 90 pu = A Tabel 4.2 Arus hubung singkat Bus 1 Arus Hubung Singkat (Ampere) BUS 1 1 Ø-G 2 Ø 2 Ø-G 3 Ø-G Perhitungan Program Perhitungan arus hubung singkat bus 2 1. Impedansi urutan Bus 2 tegangan tinggi 150 kv dari data yang diperoleh adalah sebagai berikut: Impedansi saluran untuk arus hubung singkat pada Bus 2, line membentuk formasi delta (Δ), untuk memudahkan perhitungan impedansi urutan maka formasi line harus diubah menjadi formasi bintang (Y), seperti ditunjukkan pada gambar dibawah ini. L2-3 L1-3 B2 L1-2 Xc B2 a. b. Gambar 4.2 Formasi impedansi a. Impedansi formasi Delta (Δ) b. Impedansi formasi Bintang (Y) Dengan menggunakan persamaan 2.11, 2.12, dan2.13 maka didapatkan impedansi urutan sebagai berikut : - Impedansi urutan positif X 1 = j0,018 - Impedansi urutan negatif X 2 = j0,018 - Impedansi urutan nol X 0 = j0, Perhitungan arus hubung singkat bus 2 tegangan tinggi 150 kv dengan menggunakan persamaan pada sub bab sampai Xb Xa 10

11 - Arus hubung singkat satu fasa ke tanah I f(l-g) dengan G = 0 adalah I f L G = 17,86 90 pu = 6873 A - Arus hubung singkat dua fasa adalah I hs 2 Ø = 48,06 90 pu = A - Arus hubung singkat dua fasa ke tanah adalah I hs2ø G = 51,18 90 pu = A - Arus hubung singkat tiga fasa adalah I hs 3 Ø 55,56 90 pu = A Tabel 4.3 Arus hubung singkat Bus 2 Arus Hubung Singkat (Ampere) BUS 2 1 Ø-G 2 Ø 2 Ø-G 3 Ø-G Perhitungan Program Perhitungan Arus Hubung Singkat Bus 3 1. Impedansi urutan Bus 3 tegangan tinggi 150 kv dari data yang diperoleh dengan menggunakan persamaan 2.11, 2.12, dan 2.13 maka didapatkan impedansi urutan sebagai berikut: - Impedansi urutan positif X 1 = j0, Impedansi urutan negative X 2 = j0, Impedansi urutan nol X 0 = j0, Perhitungan arus hubung singkat bus 3 tegangan tinggi 150 kv dengan menggunakan persamaan pada sub bab sampai Arus hubung singkat satu fasa ke tanah I f(l-g) dengan G = 0 adalah I f L G = 46,88 90 pu = A - Arus hubung singkat dua fasa adalah I hs2ø = 118,49 90 pu = A - Arus hubung singkat dua fasa ke tanah adalah I hs2ø G = 126,28 90 pu = A - Arus hubung singkat tiga fasa adalah I hs 3 Ø = 136,99 90 pu = A Tabel 4.4 Arus hubung singkat Bus 3 Arus Hubung Singkat (Ampere) BUS 3 1 Ø-G 2 Ø 2 Ø-G 3 Ø-G Perhitungan Program Perhitungan arus hubung singkat tiap Jaringan Transmisi (Line) Perhitungan arus hubung singkat pada Line 1 1. Perhitungan impedansi urutan Impedansi saluran untuk arus hubung singkat pada Line 1, line membentuk formasi delta (Δ), untuk memudahkan perhitungan impedansi urutan maka formasi line harus diubah menjadi formasi bintang (Y), seperti ditunjukkan pada gambar dibawah ini. L2-3 B2 L1-3 ½ L1-2 ½ L1-2 a. Impedansi formasi Δ b. Impedansi formasi Υ Gambar 4.3 F Xc a. Impedansi formasi Delta (Δ) b. Impedansi formasi Bintang (Y) Dengan menggunakan persamaan 2.11, 2.12, dan 2.13 maka didapatkan impedansi urutan sebagai berikut : - Impedansi urutan positif X 1 = j0,015 - Impedansi urutan negatif X 2 = j0,015 - Impedansi urutan nol X 0 = j0,11 2. Perhitungan arus hubung singkat line 1 tegangan tinggi 150 kv dengan menggunakan persamaan pada sub bab sampai Arus hubung singkat satu fasa ke tanah I f(l-g) dengan G = 0 adalah I f L G = 21,13 90 pu = 8132 A - Arus hubung singkat dua fasa adalah I hs 2 Ø = 57,67 90 pu = A - Arus hubung singkat dua fasa ke tanah adalah I hs2ø G = 61,79 90 pu = A F Xb Xa 11