RANCANG BANGUN MODUL PRAKTIKUM PROTEKSI ARUS HUBUNG SINGKAT FASA KE TANAH MENGGUNAKAN RELAI ABB SPAM 150 C DESIGN OF PRACTICUM MODULE SHORT CIRCUIT PROTECTION GROUND FAULT IN DISTRIBUSI USING RELAI ABB SPAM 150 C Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Oleh: APEP SAEPUL ULUM NIM : 091321004 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
RANCANG BANGUN MODUL PRAKTIKUM PROTEKSI ARUS HUBUNG SINGKAT FASA KE TANAH MENGGUNAKAN RELAI ABB SPAM 150 C DESIGN OF PRACTICUM MODULE SHORT CIRCUIT PROTECTION GROUND FAULT IN DISTRIBUSI USING RELAI ABB SPAM 150 C Oleh : Apep Saepul Ulum NIM : 091321004 Proyek Akhir ini telah disidangkan pada tanggal 6 Juli 2012 dan disahkan sesuai dengan ketentuan. Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping (suriyanto, ST.,MT) NIP. 19501006 197204 1 001 (Dwi Asmono, Drs.,M.Pd.) NIP. 19551020 198603 1 002 Penguji Utama Tim Penguji : Anggota Penguji I Anggota Penguji II Sunarto,ST.,M.Eng. NIP. 19621220 198803 1 003 Hari Purnama, Ir. M.Eng. NIP. 19580601 199303 1 001 Asikin, SY, ST. NIP. 195609111987031002 Ketua Jurusan Teknik Elektro (Hari Purnama, Ir. M.Eng.) NIP : 19580601 199303 1 001
DATA PRIBADI Nama : Apep Saepul Ulum NIM : 091321004 Alamat : Tasikmalaya. Kec, rajapolah. Des, manggungsari. Kp, cireundeu. Rt,04. Rw, 02 Agama : Islam E-mail : apepulum@yahoo.com Nomor HP : 081395555384 Tempat / Tanggal Lahir : Tasikmalaya, 17 januari 1991 SD Lulus Tahun : 2003 di SDN VI Maggungsari SLTP Lulus Tahun : 2006 di SMP Negeri 2 Rajapolah SLTA Lulus Tahun : 2009 di SMK Negeri 2 Tasikmalaya Pengalaman Organisasi : 1. Anggota Himpunan Mahasiswa Listrik 2010-2012 2. Angota Divisi Sekretariat HML 2010-2012 3. Anggota forum komunikasi himpunan mahasiswa elektro bandung (FKHMEB) 2009-2012
Masa depan itu tidak selalu lebih baik dari pada masa lalu, tapi persiapkanlah diri anda untuk menghadapi masa depan, agar masa depan anda menjadi lebih baik dari pada masa lalu. (Komang Leo Triandana) Ilmu lebih utama daripada harta. Sebab ilmu warisan para nabi adapun harta adalah warisan Qorun, Firaun dan lainnya. Ilmu lebih utama dari harta karena ilmu itu menjaga kamu, kalau harta kamulah yang menjaganya. (Ali bin Abi Thalib ) Karya ini Ku persembahkan sebagai awal bakti kepada mama, papa, dan keluarga
ABSTRAK Salah satu usaha yang perlu diperhatikan dalam usaha pengamanan dan perlindungan terhadap sistem tenaga listrik dari gangguan fasa ke tanah adalah dengan menghubungkan netral sistem tersebut dengan sistem pentanahan. Praktikum dilakukan untuk mengetahui besar nilai arus gangguan hubung singkat fasa ke tanah pada simulator jaringan distribusi tenaga listrik dengan menggunakan relai Ground Fault Relay (GFR) ABB SPAM 150 C. Unjuk kerja GFR dipengaruhi oleh besarnya arus hubung singkat yang dilihat relai. Hasil percobaan dapat diketahui dan dianalisa yang menunjukkan variasi besar nilai arus gangguan, untuk itu diperlukan perhitungan setting dan koordinasi relai yang tepat agar masing-masing relai dapat bekerja dengan handal, cepat, selektif dan sensitif dalam mengatasi gangguan yang terjadi. Kata kunci : Arus gangguan hubung singkat fasa ke tanah, Simulator jaringan distribusi tenaga listrik, Ground Fault Relay (GFR) ABB SPAM 150 C, Perhitungan setting dan koordinasi relai.
ABSTRACT One attempt to consider in security measures and protection against power system from the disturbance to the soil fase is to connect the neutral earthing system by system. Practicum conducted to determine the value of fault current to ground short circuit on the simulator phase power distribution network using a relay Ground Fault Relay (GFR) ABB SPAM 150 C. Performance of the GFR is influenced by the magnitude of short circuit current is seen relays. The experimental results can be known and analyzed which showed large variations in fault current value, it is necessary for the calculation of relay settings and coordination appropriate to each relay can work with reliable, rapid, selective and sensitive in dealing with problems that occur. Keywords : the value of fault current to ground short circuit, the simulator fase power distribution network, Ground Fault Relay (GFR) ABB SPAM 150 C, Calculation of relay settings and coordination.
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr.Wb. Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan proyek akhir dengan judul RANCANG BANGUN MODUL PRAKTIKUM PROTEKSI HUBUNG SINGKAT FASA KE TANAH MENGGUNAKAN RELAI ABB SPAM 150 C yang disusun untuk memenuhi salah satu salah satu syarat kelulusan program diploma III pada Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Eletro Politeknik Negeri Bandung. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak yang telah membantu maka makalah ini tidak akan selesai dengan sebaik-baiknya, oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak diantaranya adalah 1. Orang Tua tercinta, Mamah (Eli) dan Bapak (Yaya Sunarya). yang senan tiasa selalu memberikan doa dan bantuan dalam hal moril maupun materil, serta adik tercinta Afifah Salsabilah yang lucu memberi perhatian dan dorongan semangat dalam menyelesaikan proyek akhir ini. 2. Kakek tercinta Hj. Encon yang telah memberi dorongan mental ke pada Apep, selanjutnya Nenek tercinta (Alm), Hj. Eha Julaeha dan (Alm), Cioh terimakasih untuk kenangan kita, Apep yakin Allah SWT memberikan tempat yang layak kepada nenek di sana. Amin ya allah 3. Bapak Hari Purnama, Ir. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro. 4. Bapak Sunarto, ST. M.Eng. selaku Ketua Program Studi Teknik Listrik sekaligus pembimbing II yang telah memberi saran serta pengarahan dan bantuannya dalam membantu proyek akhir ini. 5. Bapak Suprianto, ST., MT. selaku dosen pembimbing I proyek akhir ini yang telah memberikan ide, masukan, pengarahan, dan bantuannya serta
meluangkan waktu untuk membimbing penulis dari awal pelaksanaan sampai terselesaikannya proyek akhir ini. 6. Bapak Dwi Amono, Drs., M. Pd. yang telah membantu masukan, pengarahan, dan bantuannya serta meluangkan waktu untuk membimbing penulis dari awal pelaksanaan sampai terselesaikannya proyek akhir ini. 7. Bapak Yudi Prana Hikmat, ST.,MT. selaku ketua Panitia Pelaksanaan Proyek Akhir tahun 2011 dan juga kepada seluruh anggota panitia. 8. Dosen-dosen Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung yang telah membantu penulis baik dalam penyelesaian laporan proyek akhir maupun atas ilmu yang telah diberikan sejak penulis kuliah di Program Studi Teknik Listrik. 9. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Program Studi Teknik Listrik yang telah banyak membantu dan memberikan kritikan terhadap proses penyelesaian proyek akhir ini. 10. Andika Reza Laksana dan Dodi Irwandi sebagai partner saya dalam melaksanakan proyek akhir ini. 11. Bapak Tatang dan Pak Tete sebagai penyedia alat. 12. Teman-teman angkatan 2009 khususnya listrik kelas A yang telah memberikan dukungan doa, saran, dan semangat kepada penulis. 13. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu atas bantuannya. Apabila dalam penulisan ini masih banyak kekurangan, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk bisa dijadikan pegangan dalam menghasilkan karya tulis lain yang lebih baik. Semoga laporan proyek akhir ini dapat memberikan manfaat kepada para pembaca Bandung, 6 Juli 2012 Penulis
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN PENGESAHAN i DATA PRIBADI (CV)... ii HALAMAN PERSEMBAHAN... iii ABSTRAK..... iv ABSTRACT..... v KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI..... viii DAFTAR GAMBAR.. xi DAFTAR TABEL.. xii DAFTAR LAMPIRAN.. xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang masalah...1 1.2 Tujuan penulisan...2 1.3 Ruang Lingkup Bahasan...2 1.3.1 Rumusan Masalah...2 1.3.2 Pembatasan Masalah...3 1.3.3 Metode Penulisan...3 1.3.4 Sistemaika Penulisan...4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik...6 2.1.1 Pengelompokan Jaringan Distribusi Tenaga Listrik...7 2.2 Gangguan Pada Sistem Distribusi Tenaga Listrik...11 2.2.1 Jenis Gangguan...11
2.2.2 Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa...12 2.2.3 Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa Ke Tanah...14 2.2.4 Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa...14 2.2.5 Gangguan 1 Fasa Ke Tanah...15 2.2.6 Faktor Penyebab Gangguan...16 2.3 Sistem Proteksi...19 2.3.1 Pengertian Sistem Proteksi...19 2.3.2 Syarat-syarat Rerai Proteksi...20 2.3.3 Karakteristik Relai Proteksi...21 2.3.4 Relai Arus Lebih Karakteristik Inverse Definite Time (IDMT)...25 2.4 Setting Ground Fault Relai (GFR)...27 2.4.1 Setting Arus Untuk Waktu Tunda (Io>)...28 2.5 Relai OCR & GFR ABB SPAM 150 C...28 2.5.1 koneksi...29 2.5.2 Pengawatan Relai Arus Lebih Tipe ABB SPAM 150 C...31 2.5.3 Penyetingan Pada Relai Tipe ABB SPAM 150 C...32 2.5.4 Diagram Koneksi...34 2.5.5 Kontrol Signal...35 2.5.6 Indikator Operasi...37 2.5.7 Kontrol Switch Group...39 BAB III DATA OBSERVASI 3.1 Definisi Perancangan...62 3.2 Tujuan Perancangan...62 3.3 Langkah Perancangan...62 3.3.1 Peranncangan Fungsional...63 3.3.2 Perancangan Fisik/Kontruksi...63 3.3.3 Kontruksi Rangkain Pengujian Fasa Ke Tanah Pada Jaringan Distribusi....64 3.3.4 Perancangan Kinerja...64 3.3.5 Menentukan Spesifikasi Komponen...65
3.3.6 Deskripsi Cara Kerja Modul Praktikum...65 3.3.7 Menentukan Urutan Kinerja...66 3.3.8 Pemilihan Komponen...67 BAB IV DATA OBSERVASI 4.1 Karakteristik GFR Tipe ABB SPAM 150 C...70 4.1.1 Tujuan...70 4.1.2 Sasaran...70 4.2 Peralatan Yang Digunakan...70 4.3 Gambar Rangkaian Pengujian...71 4.4 Langkah Percobaan...71 4.5 Tabel Dan Kurva Pengujian Karakteristik...72 4.6 Analisa Pengujian...76 4.6.1 Prosedur Setting Waktu...76 4.6.2 Hasil Pengujian...77 4.7 Proteksi Hubung Singkat Pada Distribusi Tenaga Listrik Menggunakan GFR Tipe ABB SPAM 150 C...77 4.7.1 tujuan...77 4.7.2 Prosedur Setting...78 4.7.3 Peralatan Yang Di Gunakan...78 4.7.4 Gambar Rangkain Pengujian...78 4.7.5 Langkah Percobaan...79 4.7.6 Setting Pada Arus Time Delay (Io>)...82 4.7.7 Setting Arus Pada Time Delay (I>)...82 4.7.8 Analisa Pengujian...83 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan...84 5.2 Saran...84 DAFTAR PUSTAKA LAMPI
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Sistem Penyaluran Tenaga Listrik...7 Gambar 2.2 Jaringan Distribusi Radial...8 Gambar 2.3 Jaringan Distribusi (Loop)...8 Gambar 2.4 Jaringan Distribusi Tipe Spindel...9 Gambar 2.5 Hubungan Tegangan Menengah Ke Tegangan Rendah Dan Konsumen...10 Gambar 2.6 Hubung Singkat 3 Fasa...13 Gambar 2.7 Hubung Singkat 2 Fasa Ke Tanah...15 Gambar 2.8 Hubung Singkat 1 Fasa Ke Tanah...16 Gambar 2.9 Karakteristik Relai Arus Lebih Waktu Seketika (Instantaneous) 21 Gambar 2.10 Karakteristik Relai Arus Lebih Waktu Tertentu (Definite Time) 22 Gambar 2.11 Karakteristik Relai Arus Lebih Waktu Terbalik...22 Gambar 2.12 Karakteristik Waktu Normal Inverse...23 Gambar 2.13 Kurva Karektiristik Waktu very inverse...23 Gambar2.14 Kurva Karektiristik Waktu Extremly Inverse...24 Gambar 2.15 Kurva karakteristik Waktu Long Time Inverse...24 Gambar 2.16 Karakteristik Relai Arus Lebih Inverse Definite Minimum Time...25 Gambar 2.17 Kurva Karakteristik Waktu Tipe- RI...26 Gambar 2.18 Kurva Karakteristik Waktu Tipe- RXIDG...26 Gambar 2.19 Kurva Gabungan Karakteristik Waktu Inverse Dan Devinite...27 Gambar 2.20 Relai Tipe ABB SPAM 150 C...28 Gambar 2.21 Pengawatan Relai Arus Lebih Tipe ABB SPAM 150 C Pada Jaringan Tenaga Listrik...31 Gambar 2.22 Pungsi Dari Jenis Relai Proteksi Bermotor SPAM 150 C...33 Gambar 2.23 Diagram Koneksi ABB SPAM 150 C...34 Gambar 2.24 Sinyal Kontrol Modul Relai Proteksi ABB SPAM 150 C...36 Gambar 2.25 Contoh Menghitung Cheksum Dari Pemilih Switchgroup...42
Gambar 2.26 Dasar Prinsip Menu Utama Dan Submenu Dari Modul Rel...44 Gambar 3.1 Perancangan Fungsional Karakteristik OCR Dan GFR ABB SPAM 150 C...63 Gambar 3.2 Kontruksi Rangkain Pengujian Fasa Ke Tanah...63 Gambar 3.3 Prancangan Fisik/Kontruksi Proteksi Hubung Singkat Ke Tanah Pada Distribusi Tegangan Listrik Menggunakan Relai ABB SPAM 150 C...64 Gambar 3.4 Urutan Kerja Perancangan...66 Gambar 3.5 Sumber Variabel...67 Gambar 3.6 OCR dan GFR ABB SPAM 150 C...67 Gambar 3.7 Injeck Current...68 Gambar 3.8 Simulatpr Jaringan Distribusi Tenaga Listrik...68 Gambar 3.9 Simulator CB-CT...69 Gambar 4.1 Rangkaian Pengujian Karakteristik GFR ABB SPAM 150 C...71 Gambar 4.2 Kurva Perhitungan Dan Pengujian Untuk Karakteristik Definite to>1...73 Gambar 4.3 Kurva Perhitungan Dan Pengujian Untuk Karakteristik Definite to> 2...74 Gambar 4.4 Kurva Perhitungan Dan Pengujian Untuk Karakteristik Definite to> 3...75 Gambar 4.5 Kurva Perhitungan Dan Pengujian Untuk Karakteristik Definite...76 Gambar 4.6 Rangkain Pengujian Hubung Singkat 1 Fasa Ke Tanah...78 Gambar 4.7 Rangkain Pengujian Hubung Singkat 2 Fasa Ke Tanah...78 Gambar 4.8 Rangkain Pengujian Hubung Singkat 3 Fasa Ke Tanah...79
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 setting karakteristik definite time untuk gangguan fasa ke tanah... 33 Tabel 2.2 indikator operasi... 38 Tabel 2.3 contoh cara mensetting relai... 45 Tabel 4.1 perhitungan dan pengujian kurva karakteristik definite to>1... 73 Tabel 4.2 perhitungan dan pengujian kurva karakteristik definite to>2... 74 Tabel 4.3 perbandingan waktu pemutusan to>1... 77 Tabel 4.5 arus hubung singkat fasa ke tanah... 81 Tabel 4.6 arus hubung singkat... 83
DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN 1 Job sheet Relai ABB SPAM 150 C.
DAFTAR PUSTAKA [1] General Characteristic of D-type Relay Module, www.abb.com, Finlandia,2006. [2 ] SPAM 150 C Overcurrent and Earth-faulth Relay Modules, www.abb.com. Finlandia, 2006. [3] SPCJ 4D34 Overcurrent and Earth-faulth Relay Modules, www.abb.com. Finlandia, 2006. [4] Sunarto, Proteksi Distribusi Tenaga Listrik, Diktat Kuliah, Politeknik Negeri Bandung. [5] Tohir, Toto, Analisis Sistem Tenaga, Diktat Kuliah, Politeknik Negeri Bandung. [6] Utomo, Heri Budi, Proteksi Penyulang, Diktat Kuliah, Politeknik Negeri Bandung. [7] http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/19216/5/chapter%20ii.pdf.14/ 6/2 011.8.30. [8] http://digilib.its.ac.id/public/its-undergraduate-12837-presentation.pdf