ANALISIS KOORDINASI RELE PENGAMAN FEEDER WBO04 SISTEM KELISTRIKAN PT. PLN (PERSERO) RAYON WONOSOBO

Transkripsi

1 ANALISIS KOORDINASI RELE PENGAMAN FEEDER WBO4 SISTEM KELISTRIKAN PT. PLN (PERSERO) RAYON WONOSOBO Boy Marojahan F. Tambunan *), Karnoto, and Agung Nugroho Departemen Teknik Elektro, Universitas Diponegoro Semarang Jl. Prof. Sudharto, SH, Kampus UNDIP Tembalang, Semarang 575, Indonesia *) boymftambunan@gmail.com Abstrak Sistem distribusi tenaga listrik merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang memiliki fungsi sebagai penyalur energi listrik ke konsumen menggunakan jaringan tegangan listrik. Sebagai penyedia tegangan listrik untuk konsumen, sistem distribusi listrik harus memiliki sistem yang baik untuk menghindari gangguan penyaluran tenaga listrik. Keandalan sistem distribusi listrik tergantung pada sistem proteksi jaringan tenaga listrik yaitu rele, pemutus tanaga dan penutup balik. Agar peralatan sistem proteksi tersebut dapat bekerja dengan baik diperlukan koordinasi sistem proteksi yang tepat. Pada Penelitian ini akan dilakukan studi kasus pada Gardu Induk Wonosobo feeder WBO4 tentang koordinasi rele dan recloser dan koordinasi sistem proteksi menggunakan ETAP.6. Sebagai upaya untuk memperbaiki sistem proteksi pada feeder WBO4 akan dilakukan peran manual untuk mendapatkan nilai setting yang tepat untuk feeder WBO4, sesuai dengan syarat teknis dan standard PLN. Berdasarkan hasil analisis, diperoleh nilai impedansi jaringan urutan positif dan negatif pada jarak 8,5 km senilai,748 + j,6 pu dan impedansi urutan nol senilai,695 + j, pu. Sedangkan arus hubung singkat pada jarak 8,5 km adalah,947 pu untuk fasa. Ketika terjadi gangguan arus hubung singkat fasa pada cabang maka waktu kerja recloser I adalah,5897 detik, recloser II adalah,5686 detik. Kata kunci : sistem distribusi, gangguan hubung singkat, rele, penutup balik. Abstract Power distribution system is part of a power system that has a function as a distributor of electrical energy to consumers using electric voltage network. As a provider for consumer electrical voltage, electrical distribution systems should have a good system to avoid interruption of electrical power. The reliability of the electrical distribution system depends on protection system that s, circuit breaker and recloser. In order for equipment protection system can work properly it is need an appropriate coordination protection system. In this final project will be a case study in Wonosobo substation feeder WBO4 about coordination of and recloser and coordination of protection systems simulation using ETAP.6. In an effort to improve the protection system in feeder WBO4 will do manual calculations to get a proper setting for the feeder WBO4, in accordance with the technical requirements and standards PLN. Based on the analysis, the value of the network impedance positive sequence and negative at a distance of 8.5 km worth j,6 pu and zero sequence impedance is worth j, pu. While the short-circuit current at a distance of 8.5 km is.947 pu for phases. When an interruption occurs three phase short circuit on the branch, the working time Recloser I is.5897 seconds, Recloser II is.5686 seconds. Keywords: distribution system, short circuit,, recloser.. Pendahuluan Kemajuan teknologi pada saat ini sangat pesat seiring dengan meningkatnya kebutuhan energi listrik. Peningkatan kebutuhan energi listrik diakibatkan oleh beberapa faktor seperti semakin meningkatnya ekonomi suatu daerah, semakin padat nya penduduk suatu daerah dan semakin banyak indutri-industri pada daerah tersebut. Dengan meningkatnya kebutuhan energi listrik maka perusahaan energi listrik seperti PLN berusaha memberikan pelayanan terbaik untuk semua konsumennya.[] Sistem distribusi tenaga listrik adalah bagian dari sistem tenaga listrik yang berfungsi menyalurkan listrik ke konsumen.[] Sistem distribusi terdiri dari jaringan tegangan menengah (JTM) dan jaringan teganagan rendah (JTR).[] Dengan meningkatnya jumlah beban yang

2 TRANSIENT, VOL.5, NO., JUNI 6, ISSN: -997, 87 seiring dengan pertumbuhan penduduk, dapat menyebabkan naiknya persentasi terjadinya gangguan.[] Pada dasarnya gangguan ialah setiap keadaan sistem yang tidak normal, sehingga pada umumnya terdiri dari hubung singkat juga rangkaian terbuka. Gangguan yang terjadi pada sistem distribusi dapat diminimalkan dengan adanya sistem proteksi pada sistem distribusi tersebut sehingga konsumen tetap dapat menggunakan energi listrik.[] Pada penelitian ini akan dilakukan analisa koordinasi pada Gardu Induk Wonosobo, PT PLN (Persero) Area purwokerto feeder WBO4. Simulasi dan pemodelan diagram satu garis Gardu Induk Wonosobo, feeder WBO4 akan dibuat dengan menggunakan ETAP... Metode.. Langkah Penelitian Pada Penelitian ini menggunakan langkah-langkah penelitian seperti ditunjukkan pada gambar berikut. Mulai.. Data Sistem Gardu Induk Wonosobo feeder WBO4 terdiri circuit breaker yang masing-masing terletak pada sisi incoming dan outgoing feeder WBO4, pada sisi incoming dan outgoing feeder, recloser pada jarak,8 km dan 8 km dari gardu induk. Tabel. Data Trafo Tenaga Data Trafo Tenaga Merk PAUWELS Daya MVA Arus SC 49,56 MVA Tegangan 5 KV/ KV Impedansi (Z),6 % Vektor Grup Ynyn+d Tabel. Data OCR Incoming dan Outgoing Trafo MVA Ratio CT TMS TMS OCR GFR Karakteristik Inc :5,4,4 Standard Inverse Out 6:5 48,, Standard Invesere Memasukkan Data Eksisting Jaringan Dan Arus Beban Penuh Simulasi Hubung Singkat ETAP.6 Peran Manual Hubung Singkat Tabel Data Feeder WBO4 Data Feeder WBO4 Panjang saluran utama Panjang cabang I Panjang cabang II Jenis kabel Arus Beban Tabel 4 Data Kabel Feeder WBO4 8,5 Kms 4,95 Kms 5. Kms AAAC 9 Amp 4. MVA Arus Gangguan ETAP Arus Gangguan Peran Ya Tidak Kabel AC Data per Km (ohm) R jx Z/Km (4 mm ) Z/Km (4 mm ) Z/Km (5mm ) Tabel 5 Data Recloser Menentukan Waktu Kerja Relay dan Recloser Simulasi Koordinasi Proteksi ETAP Analisis Hasil Simulasi Koordinasi Proteksi Selesai Gambar. Langkah penelitian analisa koordinasi rele pengaman pada sistem kelistrikan PT. PLN (persero) rayon Wonosobo feeder WBO4 Ratio CT OCR GFR TMS Iset TMS Iset Jarak Rec I :,5 4,5 5,8 km Rec II :,5,5 8 km. Hasil dan Analisa.. Meng Impedansi Jaringan Berikut adalah contoh peran impedansi jaringan pada jarak %. Meng impedansi penyulang WBO4 Z / (AAAC 4 mm ) (,44 + j,58) jarak (,44 + j,58) 8,5 km,89 + j,549 Z (AAAC 5 mm ) (,44 + j,68) jarak (,44 + j,68) 8,5,775 + j,49

3 TRANSIENT, VOL.5, NO., JUNI 6, ISSN: -997, 88 Meng impedansi sumber Xs kv (sisi primer trafo)^ MVA hubung singkat sisi primer ^ 5 ^ 49,56 5,66 Pada sisi kv,95 j ohm 5 ^ Meng reaktansi trafo kv^ Xt % trafo MVA trafo Meng arus base dan z base I base Z base MVA kvbase kvbase I base,8867 MVA 4 ohm 5,66j ohm %,6 j ohm,886 ka Sehingga didapat nilai R dan X dalam satuan per unit jaringan WBO4 pada jarak % dari gardu induk sebagai berikut : Zeq R + X + Xs +Xt,8 + j,54 + j,95 + j,6,8 + j,949 R R pu,7 pu X pu,8 Z base 4 X,949 Z base 4,487 pu.. Meng Arus Hubung Singkat Beriku adalah contoh peran arus hubung singkat pada jarak %. Gangguan hubung singkat fasa I fasa (pu) Vps Ea,5 pu Z eq Z eq (,7 +,487 ) I fasa (A) I fasa (pu) I base,5,886 ka 596,99 A Gangguan hubung singkat fasa Ea I fasa (pu) V ph-ph Zeq+Z eq ( (,7 +,487 ) Zeq+Zeq,77 pu I fasa (A) I fasa (pu) I base,77,886 ka 58,95A Gangguan hubung singkat fasa ke tanah Ea I a Z eq x Z eq Zeq+ Z eq+ Z eq,75-86,5,488 86,8,75 84,7,488 86,8+,488 86,8 +,75 84,7 I a -( Ea-Z,Ia -(,488 86,8,75-86,5 ) -( ) Z,75 84,7 I a,5-85,4 I fasa tanah (pu) I a,5,56 pu I fasa tanah (A) I fasa tanah (pu) I base I fasa tanah (A),56,886 ka 4,44 ka Gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah Vph Ea I fasa-tanah (pu) Z eq+z eq+z eq Z eq+z eq+z eq (,97 +,8986 )+(,599 +,55 ),759 pu I fasa-tanah (A) I fasa (pu) I base I fasa-tanah (A),759,8867 ka 7964,4 A.. Peran setting proteksi... Setting Outgoing Relay Peran setting OCR outgoing primer, I beban mqx, 9 A primer 4,8 A sekunder pimer sekunder,9 A TMS 4,8 A 6:5 hubung singkat fasa primer,5 [(68,69 4,8 TMS ), ], Peran setting GFR outgoing primer, I hubung singkat Φ tanah terkecil primer, 969,66 A primer 9,89 A sekunder pimer sekunder,44 A TMS TMS 9,89 A 6:5 hubung singkat Φ tanah primer,5 [( ,89 ), ]... Setting Incoming Relay,86 Peran setting OCR incoming primer, I beban mqx, 866 A primer 9, A sekunder pimer sekunder 5,96 A TMS 9, A :5 hubung singkat fasa primer,75 [( 68,69, 9, TMS,5 Peran setting GFR incoming primer,4 I hubung singkat Φ tanah terkecil primer,4 969,66 A primer 87,746 A sekunder pimer 87,746 A :5

4 % % % % 4% 5% 6% 7% 8% 9% % arus gangguan (ka) % % % % 4% 5% 6% 7% 8% 9% % arus gangguan (ka) TRANSIENT, VOL.5, NO., JUNI 6, ISSN: -997, 89 sekunder,99 A TMS TMS hubung singkat Φ tanah primer... Setting Recloser,75 [( 68.69, 87,746 Peran setting OCR recloser I, I beban max, 9 A 4,8 A TMS Rec I hubung singkat Φ Rec I,58 [( 447,7, 4,8 TMS Rec I,5,7 Peran setting GFR recloser I, I hubung singkat Φ tanah terkecil, 969,66 A 6,4 A TMS Rec I TMS Rec I hubung singkat Φ tanah Rec I [( 988,69, 6,4 Peran setting OCR recloser II, I beban max, 9 A 4,8 A TMS Rec II hubung singkat Φ Rec II,5,9 [( 645,, 4,8 TMS Rec II,5,5 Peran setting GFR recloser II, I hubung singkat Φ tanah terkecil, 969,66 A 6,4 A TMS Rec II TMS Rec II hubung singkat Φ tanah Rec I [( 466., 6,4,5,9.4. Peran waktu kerja Relay dan Recloser Peran waktu kerja dan recloser menggunakan persamaan berikut. TMS, t op ( I fault ) t op,5, 68,69 A ( 4,8 A ),.5. Perbandingan data hasil peran dan ETAP..5.. Perbandingan arus hubung singkat Perbandingan arus hubung singkat antara hasil peran dan hasil ETAP. setting existing dapat dilihat pada gambar berikut jarak gangguan jarak gangguan (a) (b) fasa fasa fasa ke tanah fasa ke tanah fasa fasa fasa ke tanah satu fasa ke tanah Gambar. Grafik arus gangguan terhadap jarak gangguan (a) Hasil peran (b) Hasil Pada Gambar (a) dan (b) menunjukkan nilai antara peran dan memiliki selisih yang sangat kecil sehingga dapat dinyatakan bahwa nilai peran dan adalah sama.

5 waktu (detik) waktu (detik) TRANSIENT, VOL.5, NO., JUNI 6, ISSN: -997, Perbandingan koordinasi proteksi antara setting hasil peran dan setting existing feeder WBO4 Dari hasil peran dan data tinjauan langsung ke lapangan didapat setting koordinasi proteksi seperti pada tabel berikut. Tabel 6. setting koordinainasi proteksi hasil peran dan setting existing Setting Hasil Peran Existing Recloser I Recloser OCR GFR OCR GFR TMS,7,9,,9 Iset (A) 4,8 6,4 4,8 6, TMS,5,5,5,5 Iset (A) 4 5 Tabel 7 setting koordinasi proteksi hasil peran dan setting existing Relay Incoming Relay Outgoing Setting OCR GFR OCR GFR TMS,5,58,8,86 Hasil Peran Iset(A) 9, 87,74 4,8 9,8 TMS,4,4,, Existing Iset(A) 5 48 Dengan menggunakan data dari tabel diatas dan ETAP.6 dapat dilakukan perbandingan koordinasi proteksi hasil peran dan setting existing. Peran dan koordinasi sistem proteksi menggunakan arus gangguan fasa, fasa, fasa ke tanah dan satu fasa ketanah. A. Koordinasi proteksi arus gangguan fasa Setelah melakukan peran dan ETAP. menggunakan setting existing dapat digambarkan grafik koordinasi proteksi ketika terjadi arus gangguan fasa sebagai berikut arus gangguan fasa (ka) (a) incoming outgoing recloser I recloser II arus gangguan fasa (ka) (b) Gambar. Kurva koordinasi dan recloser dengan arus gangguan fasa (a) Hasil peran (b) Hasil 4. Kesimpulan Setelah melakukan analisa ETAP dan peran koordinasi proteksi pada feeder WBO4 dapat diambil kesimpulan bahwa hasil peran nilai impedansi jaringan urutan positif (Z) dan negatif (Z) pada jarak % (8,5 km) adalah,748 + j,6 dalam satuan per unit (pu), sedangkan nilai impedansi jaringan urutan nol (Z) pada jarak % adalah,695 + j, dalam satuan per unit. Nilai Z, Z dan Z akan semakin kecil pada jarak yang semakin dekat ke gardu induk atau trafo. Nilai arus hubung singkat fasa, fasa, fasa ke tanah dan satu fasa pada jarak % hasil peran masing-masing adalah,947 pu,,797 pu,,4955 pu dan,55474 pu. Apabila terjadi arus gangguan fasa pada cabang dengan setting recloser existing maka waktu kerja recloser I adalah,6 detik dan recloser II adalah,9 detik. Refrensi incoming outgoing recloser I ETAP []. Sulasno,Ir..Teknik dan Sistem Distribusi dan Tenaga Listrik. Badan Penerbit Universitas Diponegoro. Semarang. []. Sarimun, Wahyudi. Proteksi Sistem Distribusi Tenaga Listrik, Garamod.. []. Arismunandar, Artono. Teknik Tegangan Tinggi, Jilid II : Saluran Transmisi, Pradnya Paramita, Jakarta [4]. Stevenson, William D. 98. Analisis Sistem Tenaga Listrik. Erlangga [5]. Drs. Daryanto.. Teknik Listrik Lanjutan.Satu Nusa.Bandung. [6]. Saadat, Hadi. Power System Analysis. McGraw Hill [7]. Setiajie, Prayoga. 4 Evaluasi Setting Relay Arus Lebih dan Setting Relay Gangguan Tanah Pada Gardu Induk Srondol Teknik Elektro Universitas Diponegoro. [8]. Rino, Adi Putra. 5 Koordinasi Relay Arus Lebih dan Recloser Pada Jaringan Tegangan Menengah Gardu Induk Srondol Teknik Elektro Universitas Diponegoro