SNETE 2015 Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2015

PROSIDING () SNETE 2015 Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2015 http://snete.unsyiah.ac.id/2015/ dengan tema: Penguatan Pendidikan Tinggi Teknik Elektro untuk Kemandirian Riset dan Teknologi Nasional tanggal 23-24 November 2015 di Politeknik Aceh Banda Aceh - Provinsi Aceh Tim Editor: Mohd. Syaryadhi, ST., M.Sc Zulhelmi, ST., M.Sc Sayed Muchallil, ST., M.Sc Organized by: i

PANITIA SEMINAR NASIONAL TEKNIK ELEKTRO SNETE 2015 Penanggung Jawab Dr. Ir. Mirza Irwansyah, MBA., MLA. (Dekan Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala) Wakil Penanggung Jawab Dr. Ir. Rizal Munadi, MM., MT. (Pembantu Dekan I Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala) Koordinator Dr. Teuku Yuliar Arif, ST., M.Kom (Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Syiah Kuala) Dr. Nasaruddin, ST., M.Eng (Ketua Program Studi Magister Teknik Elektro Unsyiah) Ir. Zainal Hanafi (Direktur Politeknik Aceh) Pengarah Prof. Dr. Ir. Yuwaldi Away, M.Sc Dr. Khairul Munadi, ST., M.Eng Dr. Taufiq A Gani, S.Kom., M.Eng.Sc Dr. Ir. Syahrial, M.Eng Ir. Agus Adria, M.Sc Ketua Panitia Sayed Muchallil, S.T., M.Sc Wakil Ketua Panitia Fardian, ST.,M.Sc Sekretaris Afdhal, ST., M.Sc Bendahara Elizar, ST., M.Sc Koordinator Kesekretariatan Zulfikar, ST., M.Sc Koordinator Publikasi dan Dokumentasi Hubbul Walidainy, ST., MT Koordinator Program dan Sponsorsip Ahmadiar, ST., M.Sc Koordinator Logistik dan Tempat Alfatirta Mufti, ST., M.Sc Koordinator Workshop dan Expo Didiek Hari Nugroho, ST., MT ii

KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah Subhana wata ala yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah kepada hamba-nya. Shalawat dan salam untuk Rasulullah Nabi Muhammad Shalallahu alaihi wassalam. Ucapan terima kasih kepada bapak Rektor Universitas Syiah Kuala dan Dekan Fakultas Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala beserta jajarannya serta pimpinan Politeknik Aceh beserta segenap jajarannya yang telah memberikan dukungannya untuk kegiatan ini. Sebagai negara berkembang, sudah seharusnya Indonesia mampu berkompetisi lebih baik dalam ketatnya persaingan global saat ini. Selain sumberdaya alam yang melimpah, besarnya pasar (market) yang dimiliki oleh Indonesia seharusnya menjadi modal dan kekuatan Indonesia dalam menghadapi persaingan ini. Namun pada kenyataannya, daya saing bangsa yang kita cintai ini masih tertinggal dibandingkan negara-negara tetangga kita lainnya. Salah satu indikator rendahnya daya saing Indonesia dalam bidang pendidikan tinggi dan kesiapan teknologi adalah rendahnya publikasi karya ilmiah. Hal ini tentunya masih dapat ditingkatkan selalu berbagai kegiatan ilmiah. Salah satunya adalah mengadakan sejumlah pertemuan ilmiah melalui kegiatan seminar nasional. Oleh karena itu, Jurusan Teknik Elektro Universitas Syiah Kuala bekerjasama dengan Politeknik Aceh kembali mengadakan kegiatan Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro (SNETE) ke-5 Tahun 2015 dengan tema Penguatan Pendidikan Tinggi Teknik Elektro Untuk Kemandirian Riset dan Teknologi Nasional. Harapan kami semoga melalui kegiatan ini dapat terciptanya kemandirian riset dan teknologi nasional yang mampu melahirkan sumberdaya manusia Indonesia yang kompetitif dalam menghadapi persaingan global, khususnya dalam bidang keilmuan Teknik Elektro. Sebagai tambahan, mulai SNETE 2015 ini, kami akan meng-online-kan prosiding dalam rangka memperluas akses terhadap diseminasi hasil penelitian secara luas. Kami mengharapkan agar prosiding SNETE 2015 ini dapat dijadikan sebagai salah satu sumber referensi dalam publikasi penelitian dan memberi informasi terkini tentang perkembangan ilmu Teknik Elektro sekarang ini. Demikian pengantar ini kami sampaikan, terima kasih atas dukungan dan kerjasamanya, dan mohon maaf atas segala kekurangan dalam penyusunan prosiding ini. Banda Aceh, 23 November 2015 Panitia Pelaksana SNETE 2015 Sayed Muchallil, S.T., M.Sc. Ketua iii

DAFTAR REVIEWER Dr. Fitri Arnia, ST, M.Eng.Sc Prof. Dr. Ir. Yuwaldi Away, M.Sc Dr. Ing. Melvi Ulvan, ST., MT Dr. Khairul Munadi, ST., M.Eng Dr. Syafii, ST., MT Dr. Teuku Yuliar Arif, ST., M.Kom. Dr. Ir. Rizal Munadi, MT., MM., Dr. Ir. Syahrial, M. Eng Dr. Nasaruddin., ST., M.Eng Dr. Ing. Ardian Ulvan, ST., M.Sc Dr. Taufiq A Gani, S.Kom., M.Eng.Sc Dr. Ira Devi Sara, ST., M.Eng.Sc Dr. Muhammad Daud, ST., MT Dr. Rusdha Muharar, ST., M.Sc Dr. Rakhmad Syafutra Lubis, S.T., MT UNIVERSITAS LAMPUNG UNIVERSITAS ANDALAS UNIVERSITAS LAMPUNG UNIVERSITAS MALIKUSSALEH KEYNOTE SPEAKERS Prof. Ocky Karna Radjasa, PhD Direktur Riset dan Pengabdian Kepada Masyarakat, Direktorat Jenderal Penguatan Riset dan Pengembangan, Kemristekdikti RI Topik: Kebijakan Riset dan Pengabdian Masyarakat iv

SNETE 2015 Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2015 supported by: v

DAFTAR ISI Group-I Antena Mikrostrip Bentuk Slot Cincin Persegi dengan Pencatuan Electromagnetic Coupling Indra Surjati, Yuli Kurnia Ningsih, dan Fahrul Sidiq Aplikasi Resource Scheduling Berbasis Awan; Studi Kasus Laboratorium Penelitian Terpadu Universitas Syiah Kuala Mugi Asrianto, Sayed Muchallil, dan Rahmad Dawood Perancangan Antena Mikrostrip Polarisasi Circular Dual-Feed Frekuensi 1575,42 MHz untuk GPS Teguh Firmansyah, Sabdo Purnomo, dan Tri Hendarto Fajar Nugroho Perancangan Penguat Daya Derau Rendah untuk Stasiun Bumi Satelit Nano pada Frekuensi 2400 2450 MHz Berbasis Mikrostrip Mira Hanafiah Rahmi, Heroe Wijanto, Budi Syihabuddin, dan Agus Dwi Prasetyo Desain High Gain Gilbert Cell Mixer untuk Down Conversion WiMAX Frekuensi 2,3 GHz Siswo Wardoyo, Herudin, dan Teguh Firmansyah Pemeliharaan On-Load Tap Changer (OLTC) Transformator Daya PT PLN (Persero) Unit Pelayanan Transmisi (UPT) Banda Aceh Fathurrahman dan Maironal Ismanto 1 5 11 18 25 32 Group-II Metode Keamanan pada Citra JPEG-Ikhtisar Maulisa Oktiana, Khairul Munadi, dan Fitri Arnia 38 Desain dan Simulasi Filter Aktif Shunt Multilevel Inverter untuk Kompensasi Harmonisa Akibat Penggunaan Beban Non Linear Suhendar, Teguh Firmansyah, dan Zuldiag Solih Afin 45 Sistem Pelacak Otomatis Energi Surya Berbasis Mikrokontroler ATMega8535 Noer Soedjarwanto dan Osea Zebua 52 vi

Rancang Bangun Prototipe Pengusir Kelelawar Berbasis Mikrokontroler ATmega328 Taufan Chalis, Zulhelmi, dan Yuwaldi Away 56 Rancang Bangun Sistem Informasi Rekam Medik Posyandu Berbasis Komputasi Awan Rahmat Effendi, Roslidar, dan Rahmad Dawood 61 Rancang Bangun Prototype PLTPH Menggunakan Turbin Open Flume Afryantima Siregar, Mahdi Syukri, Ira Devi Sara, Syahrizal, dan Mansur Gapy 66 Rancang Bangun Sistem Data Logger Pergerakan Sepeda Motor Berbasis Mikrokontroler ATmega328P Yansyah Putra, Afdhal, dan Yuwaldi Away 72 Group-III Rancang Bangun Prototipe Pengatur Suplai Daya Beban Listrik Rumah Cerdas untuk Meningkatkan Kehandalan Listrik Nurlaila Amna, Mahdi Syukri, Ramdhan Halid Siregar, Syahrizal, dan Mansur Gapy 78 Internet of Things Keamanan dan Privasi Ernita Dewi Meutia 85 Pengaruh Arus Infeed terhadap Kinerja Rele Jarak (Studi Kasus pada Sistem Transmisi Sigli Banda Aceh) Syukriyadin, Muntasir, dan Syahrizal 90 Model Hibrid PV-Genset Aplikasi pada Sistem Off-Grid Agus Adria dan Tarmizi 96 Klasifikasi Penggunaan Lahan Menggunakan Citra Satelit Spot-6 di Kabupaten Aceh Barat Daya dan Aceh Besar Freddy Sapta Wirandha, Marwan, dan Nizamuddin 102 Rancang Bangun Radar untuk Mendeteksi Saluran Kabel Listrik di Bawah Tanah Amir D, Indrawati, dan Akhyar 108 vii

Group-IV Analisis Perbandingan Kualitas Jaringan Wireless LAN (WLAN) dengan Menggunakan Antena Eksternal Yagi 2,4 GHz dan Grid 2,4 GHz Syahrial, Rizal Munadi, dan Abdul Malik Nasution Perancangan Sistem Kontrol Hibrid Energi Surya Fotovoltaik (SESF) dengan Sumber Listrik PLN Menggunakan Fuzzy Logic Controller Azmi Saleh Evaluasi Kinerja VLAN Trunking Protocol Dengan Metode Spanning Trees Protocol Menggunakan GNS-3 Afdhal, Rizal Munadi, dan Imam Fachdil Simulasi Perancangan dan Analisa Antena Mikrostrip Patch Circular pada Frekuensi 2,4 GHz untuk Aplikasi WLAN Syahrial, Teuku Yuliar Arif, dan Jarnawi Ariga 114 120 127 134 Pengembangan Aplikasi Pengamanan Pesan Teks Dyah Cita Irawati, Sarifuddin Madenda, dan Lussiana ETP 141 Deteksi Objek pada Arena Kontes Robot Pemadam Api Indonesia Menggunakan Raspberry Pi dan OpenCV Anggoro Suryo Pramudyo, Rizal Febrian, dan Romi Wiryadinata 148 viii

Pengaruh Arus Infeed terhadap Kinerja Rele Jarak (Studi Kasus pada Sistem Transmisi Sigli Banda Aceh) Syukriyadin, Muntasir, dan Syahrizal Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala Jln. Syech Abdur Rauf No. 7, Darussalam, Banda Aceh e-mail: syahrizal.ee@unsyiah.net Abstrak Rele jarak (distance relay) merupakan peralatan proteksi utama pada saluran transmisi. Rele jarak bekerja dengan mengukur tegangan pada titik rele dan arus gangguan yang terlihat dari rele, dengan membagi besaran tegangan dan arus, maka impedansi sampai titik terjadinya gangguan dapat ditentukan. Ketika arus infeed masuk ke sistem transmisi, arus infeed ini akan membuat impedansi yang dilihat oleh rele seolah-olah menjadi lebih besar atau menjadi lebih kecil. Sehingga dalam men-setting rele jarak harus dipertimbangkan pengaruh dari arus infeed ini. Hal ini akan menyebabkan pendeteksian lokasi gangguan menjadi salah. Hasil simulasi memperlihatkan arus infeed ini mengakibatkan rele jarak di Gardu Induk Banda Aceh bekerja tidak optimal, untuk mengkompensasi arus infeed ini dalam penyetelan rele jarak harus memasukkan faktor rele jarak sebesar 1,130. Kata kunci: rele jarak, arus infeed, PSCAD/EMTDC Abstract Distance relay is primary protection equipment on transmission line. Distance relay works by measuring voltage at relay and fault current as seen by relay. The voltage and current are divided to calculate the impedance to determine fault position. When infeed current flowing into transmission system, the relay will see the impedance seems to be bigger or smaller. Thus in setting the distance relay the effect of the infeed current should be considered. The simulation shows that infeed current caused the distance relay at Banda Aceh substation is not working optimally. To compensate this effect, the setting of distance relay should be including distance relay factor (k) of 1.130. Keywords: distance relay, infeed current, PSCAD/EMTDC I. Pendahuluan Sistem transmisi memegang peranan yang sangat penting dalam proses penyaluran daya. Pengaman pada saluran transmisi perlu mendapat perhatian yang serius dalam perencanaannya. Sistem transmisi sendiri merupakan sistem dinamis kompleks yang parameterparameter dan keadaan sistemnya berubah secara terusmenerus.pengaman sistem transmisi harus disesuaikan dengan perubahan dinamis tersebut dalam hal desain dan setting peralatannya. Rele sebagai salah satu bagian penting dalam sistem pengaman saluran transmisi, harus mempunyai kemampuan mendeteksi adanya gangguan pada semua keadaan, yang kemudian memisahkan bagian sistem yang terganggu tersebut. Sehingga dapat meminimalkan kerusakan pada bagian yang terganggu dan mencegah gangguan meluas ke saluran lain yang tidak terganggu. Saluran transmisi merupakan suatu sistem yang kompleks yang mempunyai karakteristik yang berubahubah secara dinamis sesuai keadaan sistem itu sendiri. Adanya perubahan karakteristik ini dapat menimbulkan masalah jika tidak segera dapat diantisipasi. Dalam hubungannya dengan sistem pengamanan suatu sistem transmisi, adanya perubahan tersebut harus mendapat perhatian yang besar mengingat saluran transmisi memiliki arti yang sangat penting dalam proses penyaluran daya. Di antara pengaruh tersebut adalah arus infeed yaitu pengaruh penambahan atau pengurangan arus menuju ke titik gangguan terhadap arus yang melewati rele. Hal ini akan menyebabkan pendeteksian lokasi gangguan menjadi salah, karena arus infeed ini merubah parameter saluran transmisi. Dalam penelitian ini akan dilakukan pembahasan tentang pengaruh arus infeed terhadap parameter jaringan transmisi, yang mempengaruhi unjuk kerja dari rele jarak. Karena arus infeed bisa menyebabkan rele jarak menjadi tidak selektif dan pendeteksian lokasi gangguan menjadi salah, maka pada penyetelan rele jarak harus mempertimbangkan pengaruh arus infeed tersebut. Penelitian ini dilakukan pada jaringan transmisi Sigli-Banda Aceh, dan arus infeed bersumber dari generator PLTD Agreko di Gardu Induk Banda Aceh yang diinjeksikan ke jaringan transmisi Sigli-Banda Aceh. II. Dasar Teori Rele jarak (Distance Relay) digunakan sebagai 90

pengaman utama (main protection) pada SUTT/SUTET dan sebagai back-up untuk seksi didepannya. Seperti yang terlihat pada Gambar 1, rele jarak bekerja dengan mengukur besaran impedansi (Z) transmisi dibagi menjadi beberapa daerah cakupan yaitu zona-1, zona-2, zona-3, serta dilengkapi juga dengan teleproteksi(tp) sebagai upaya agar proteksi bekerja selalu cepat dan selektif di dalam daerah pengamanannya[1]. Gangguan yang paling sering terjadi dalam sistem tenaga listrik adalah gangguan pada sistem transmisi tegangan tinggi, jika gangguan tidak diatasi dengan segera, maka dapat menyebabkan sistem tidak stabil dan gangguan meluas ke area yang lain serta membahayakan operator. Atas alasan inilah, rele jarak sering ditempatkan dengan rele arus lebih, kecuali pada level tegangan yang lebih rendah. Pada transmisi tegangan tinggi, satu atau dua sistem yang terpisah biasanya dihubungkan atau dilengkapi dengan rele jarak[2]. Rele jarak telah digunakan selama bertahun-tahun dan memiliki perkembangan dari tipe elektromekanis asli sampai tipe analog dan sekarang rele jarak tipe digital [3]. A. Prinsip Kerja Rele Jarak Rele jarak mengukur tegangan pada titik rele dan arus gangguan yang terlihat dari rele, dengan membagi besaran tegangan dan arus, maka impedansi sampai titik terjadinya gangguan dapat ditentukan[1]. Perhitungan impedansi dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut: Z f = V f I f (1) Zf = Impedansi(Ohm). Vf = Tegangan (Volt). If = Arus gangguan (Ampere). Rele jarak akan bekerja dengan cara membandingkan impedansi gangguan yang terukur dengan impedansi setting, dengan ketentuan: Bila harga impedansi gangguan lebih kecil daripada impedansi setting rele maka rele akan trip. Bila harga impedansi gangguan lebih besar daripada impedansi setting rele maka rele akan tidak trip. B. Pengukuran Impedansi Gangguan Rele Jarak Rele jarak sebagai pengaman utama harus dapat mendeteksi semua jenis gangguan dan kemudian memisahkan sistem yang terganggu dengan sistem yang tidak terganggu. Berdasarkan lamanya waktu gangguan yang terjadi, gangguan dapat dibedakan atas [4]: Gangguan Permanen: Gangguan ini berlangsung dalam waktu yang lama, dapat teratasi setelah penyebab dari gangguannya dihilangkan. Gangguan Temporer: Gangguan ini berlangsung dalam waktu yang singkat saja, dan setelah itu sistem dapat kembali bekerjadengan normal. Menurut jenis gangguan pada sistem tenaga listrik, terdiri dari gangguan hubung singkat tiga fasa, dua fasa, dua fasa ke tanah dan satu fasa ke tanah. 1. Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa Pada saat terjadi gangguan tiga fasa yang simetris maka amplitudo tegangan fasa V r, V s, V t turun dan beda fasa tetap 120 derajat. Impedansi yang diukur rele jarak pada saat terjadi gangguan hubung singkat tiga fasa adalah sebagai berikut [1]: Z r = V r I r (2) Z r = Impedansi terbaca oleh rele (Ohm). V r = Tegangan fasa ke netral (Volt). I r = Arus fasa (Ampere). 2. Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa Untuk mengukur impedansi pada saat terjadi gangguan hubung singkat dua fasa, tegangan yang masuk ke komparator rele adalah tegangan fasa yang terganggu, sedangkan arusnya adalah selisih (secara vektoris) arusarus yang terganggu. Maka pengukuran impedansi untuk hubung singkat antara fasa S dan T adalah sebagai berikut[1]: Z = ( V V )( I I ) r s t s t V rele = Tegangan antara fasa S dan fasa T (Vs-Vt). I rele = Arus antara fasa S dan fasa T (Is-It). 3. Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ketanah Untuk mengukur impedansi pada saat hubung singkat satu fasa ketanah, tegangan yang dimasukkan ke rele adalah tegangan yang terganggu, sedangkan arus fasa terganggu ditambah arus sisa dikali faktor kompensasi. Misalnya terjadi gangguan hubung singkat satu fasa R ke tanah, maka pengukuran impedansi dilakukan dengan cara sebagai berikut [1]: (3) Z 1 = V r (I r + K 0 ii n ) (4) Gambar 1. Daerah pengamanan rele jarak[1] Z 1 = Impedansi yang diukur rele(ohm). V r =Tegangan fasa hubungsingkat (Volt). I r = Arus pada rele (Ampere). 91

Gambar 2. Pengaruh infeed pembangkit pada ujung saluran [5] K 0 = Kompensasi urutan nol= 1/3(Z 0 -Z 1 /Z 1 ). I n = Arus netral(i r +I s +I t )(Ampere). Impedansi urutan nol akan timbul pada gangguan tanah. Adanya K 0 adalah untuk mengkompensasi adanya impedansi urutan nol tersebut. Sehingga impedansi yang terukur menjadi benar. Tegangan dan arus masukan rele jarak untuk gangguan hubung singkat dua fasa dan hubung satu fasa ketanah dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2. C. Pengaruh Infeed Terhadap Rele Jarak Infeed yaitu adanya penambahan atau pengurangan arus yang melalui titik terhadap arus yang ditinjau. Adanya pengaruh infeed ini akan membuat impedansi yang dilihat rele seolah-olah menjadi lebih besar atau menjadi lebih kecil [5]. Bila ada percabangan pada rel dimana pada rel tersebut ada mengalir arus, maka jika terjadi gangguan dan percabangan tersebut terletak diantara titik gangguan dan rele jarak, maka percabangan ini turut mensuplai arus gangguan dalam operasi rele jarak, sehingga akan mengakibatkan jangkauan rele tersebut akan tereduksi dan mengalami perubahan [6]. Infeed lemah atau generator lemah biasanya tidak terjadi dalam kondisi gangguan. Tetapi kejadian ini biasanya dalam kondisi normal atau dalam beberapa kondisi diluar operasi.umumnya ada dua jenis dari kejadian infeed lemah, kondisional dan tidak kodisional, tergantung dari kofigurasi sistem dan jenis dari pembangkit. Kenyataan dari infeed lemah adalah impedansi gangguan, penjumlahan impedansi sumber dan impedansi hubung singkat, dan pembangkit tidak dapat mengatasi arus gangguan untuk rele arus yang berhubungan dengan Tabel 1. Tegangan dan arus masukan rele untuk gangguan hubung singkat dua fasa[1] Fasa yang terganggu Tegangan Arus R-S V r -V s I r -I s S-T V s -V t I s -I t T-R V t -V r I r -I t Tabel 2. Tegangan dan arus masukan rele untuk gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah [1] Fasa yang terganggu Tegangan Arus R-N V r I r +K0.I n S-N V s I s +K0.I n elemen pendeteksi gangguan [7]. 1. Adanya Pembangkit Pada Ujung Saluran Yang Diamankan Dari Gambar 2, misalnya terjadi gangguan di titik F maka impedansi yang dilihat rele adalah: = V RA I RA = (I 1 iz AB + (I 1 + I 2 )iz BF ) I 1 = Z AB + Z BF i(i 1 + I 2 ) I 1 = Z AB + k iz BF (5) Jadi faktor infeed k = (I 1 + I 2 ) I 1 = Impedansi rele A (Ohm). V RA = Tegangan yang diukur oleh rele A (Volt). I RA = Arus yang diukur oleh rele A (Ampere). = Arus disisi pembangkit (Ampere). I 1 I 2 Gambar 3. Pengaruh infeed saluran ganda ke tunggal[5] = Arus pada saluran A-B (Ampere). Z AB = Impedansi saluran A-B (Ohm). Z BF = Impedansi bus B sampai titik gangguan (Ohm). 2. Saluran Transmisi Ganda ke Tunggal Mengacu pada Gambar 3 jika terjadi gangguan pada titik F impedansi yang terlihat oleh rele A adalah: = V RA I RA = (I iz AB + 2I iz BF ) I = Z AB + 2 iz BF (6) Jadi faktor infeed k = 2 = Impedansi rele A (Ohm). V RA = Tegangan yang diukur oleh rele A(Volt). I RA = Arus yang diukur oleh rele A (Ampere). Z AB = Impedansi saluran A-B(Ohm). Z BF = Impedansi bus B sampai titik gangguan(ohm). 3. Saluran Transmisi Ganda ke Ganda Dari Gambar 4 jika terjadi gangguan pada titik F impedansi yang terlihat oleh rele A adalah: T-N V t I t +K0.I n = V RA I RA 92

Gambar 4. Pengaruh infeed saluran ganda ke ganda[5] = (I iz AB + I 1 iz BF ) I = Z AB + Z BF ii 1 I I1 = 2I ( 2L X) /2L Z = Z + Z ( 2L X) / L ( 7) RA AB BF Jadi faktor infeed Untuk gangguan F dekat rel B (X = 0) faktor infeed k=2; untuk gangguan F dekat rel C (X = 1) faktor infeed k=1; dan untuk gangguan F diantara rel B dan rel C, faktor infeed antara 1 k 2. = Impedansi rele A (Ohm). V RA = Tegangan yang diukur oleh rele A (Ohm). I RA = Arus yang diukur oleh rele A (Ampere). Z AB = Impedansi saluran A-B (Ohm). Z BF = Impedansi bus B sampai titik gangguan (Ohm). 4. Saluran Transmisi Tunggal ke Ganda Seperti yang terlihat pada Gambar 5 jika terjadi gangguan pada titik F impedansi yang terlihat oleh rele A adalah: = (I iz AB + I 1 iz BF ) I = Z AB + Z BF ii 1 I I1 = I ( 2L X)/ 2L Z = Z + Z ( 2L X) /2L () 8 RA AB BF k = ( 2L X)/ 2L Jadi faktor infeed k = ( 2L X)/ 2L Gambar 6. Daerah penyetelan rele jarak tiga tingkat[1] Untuk gangguan F dekat rel B (X=0) faktor infeed k=1; untuk gangguan F dekat rel C (X=1) faktor infeed k=0,5; dan untuk gangguan F diantara rel B dan rel C, faktor infeed antara 0,5 k 1. = Impedansi rele A (Ohm). V RA = Tegangan yang diukur oleh rele A (Volt). Z AB = Impedansi saluran A-B (Ohm). Z BF = Impedansi bus B sampai titik gangguan(ohm). D. Penyetelan Daerah Gangguan Jangkauan Pada Rele Jarak Rele jarak pada dasarnya bekerja mengukur impedansi saluran, apabila impedansi yang terukur/ dirasakan rele lebih kecil impedansi tertentu akibat gangguan (Z set <Z f ) maka rele akan bekerja[1]. Dalam kondisi normal impedansi yang terlihat oleh rele jarak lebih besar dibanding impedansi dalam kondisi gangguan. Untuk membedakan antara kondisi normal dan kondisi gangguan maka dipakai zona operasi (zona deteksi gangguan, zona trip). Jika impedansi yang terlihat oleh rele diluar zona operasi, maka rele jarak tidak akan trip walaupun impedansi yang dirasakan oleh rele lebih kecil [8]. Prinsip ini dapat memberikan selektivitas pengamanan, yaitu dengan mengatur hubungan antara jarak dan waktu kerja rele. Penyetelan rele jarak terdiri dari tiga daerah pengamanan, Penyetelan zona-1 dengan waktu kerja rele t 1, zona-2 dengan waktu kerja rele t 2, dan zona-3 waktu kerja rele t 3, seperti terlihat pada Gambar 6. 1. Penyetelan Zona-1 Dengan mempertimbangkan adanya kesalahankesalahan dari data saluran, CT, PT, dan peralatan penunjang lain sebesar 10% - 20%, zona-1 rele diatur 80% dari panjang saluran yang diamankan. Zona 1= 0, 8 () 9 Z L 1 Waktu kerja rele seketika, (t 1 =0) tidak dilakukan penyetelan waktu. Gambar 5. Pengaruh infeed saluran tunggal ke ganda[5] 2. Penyetelan Zona-2 Prinsip penyetelan zona-2 adalah berdasarkan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut: 93

Zona 2 = 1, 2 Z min L1 Zona 2 = 0, 8( Z + 0, 8 Z ) ( 10) max L1 L2 dengan: Z L1 = Impedansi saluran yang diamankan(ohm). Z L2 = Impedansi saluran berikutnya yang terpendek (Ohm). Waktu kerja rele t 2 = 0,4 s/d 0,8 detik. 3. Penyetelan Zona-3 Prinsip penyetelan zona-3 adalah berdasarkan petimbangan-pertimbangan sebagai berikut: Zona 3 = 1, 2( Z + 0, 8 Z ) min L1 L2 Zona 3 = 0, 8( Z + 1, 2 Z max1 L1 L2 Zona 3 = 0, 8( Z + k Z ) ( 11) max 2 L1 dengan: Z L1 = Impedansi saluran yang diamankan (Ohm). Z L2 = Impedansi saluran berikutnya yang terpanjang (Ohm). Waktu kerja rele t 3 = 1,2 s/d 1,6 detik III. Pemodelan dan simulasi Simulasi dilakukan untuk melihat kinerja rele jarak yang ada di Gardu Induk Banda Aceh dan Gardu Induk Sigli dengan kondisi PLTD Agreko beroperasi dan tidak beroperasi. Karena pada Gardu induk Banda Aceh terdapat PLTD Agreko, arus infeed dari generator ini dapat menyebabkan kesalahan operasi dari rele jarak. One line diagram sistem transmisi Banda Aceh Sigli dapat dilihat pada Gambar 7. Selanjutnya merancang model dari sistem transmisi dengan software PSCAD/EMTDC yang menggunakan data-data parameter sistem transmisi Sigli-Banda Aceh yang didapat dari PT. PLN(Persero) P3BS Gardu Induk Banda Aceh. Jenis gangguan yang disimulasikan berupa gangguan hubung singkat satu fasa ketanah. Untuk melihat kinerja rele jarak yang ada di Gardu Induk Banda Aceh dan Gardu Induk Sigli lokasi gangguan pada saluran transmisi disimulasikan berada pada jarak 40% (36,67 Km) dan 95% (87,30 Km) dari masing-masing gardu induk, dan arus infeed bersumber dari PLTD Agreko yang terdapat di Gardu Induk Banda Aceh. IV. Hasil dan Pembahasan Dari simulasi gangguan huhung singkat pada saluran transmisi Banda Aceh Sigli yang dilakukan diperoleh hasil seperti ditampilkan pada Tabel 3 dan Tabel 4. Pengukuran hasil simulasi disini diperoleh menggunakan program/software PSCAD/EMTDC. TR ) Gambar 7. One line diagram sistem transmisi Sigli-Banda Aceh A. Rele Jarak di Gardu Induk Banda Aceh Dari hasil simulasi pada Tabel 3 terlihat pengaruh arus infeed pada gangguan hubung singkat satu fasa ketanah terjadi selisih pengukuran impedansi oleh rele jarak, pada gangguan di titik 36,76 KM terjadi selisih impedansi yang terukur sebesar 11,05 Ohm. Sedangkan, pada gangguan satu fasa ketanah di titik 87,30 KM terjadi selisih pengukuran sebesar 5,55 Ohm. Pada gangguan satu fasa ketanah di titik 87,30 KM impedansi yang terukur (Z) 33,48 Ohm mendekati setting dari zona-1=32,25 Ohm, seandainya gangguan terjadi pada jarak lebih dekat dari 87,30 KM akan menyebabkan zona proteksi 1 mendeteksi gangguan ini. Padahal seharusnya gangguan ini dapat diatasi oleh rele di Gardu Induk Sigli. B. Rele Jarak di Gardu Induk Sigli Berdasarkan Tabel 4 terlihat pengaruh arus infeedterhadap rele jarak di Gardu Induk Sigli tidak terlalu besar. Pada zona-1selisihnya sebesar 0,135 Ohm, sedangkan pada zona-2 sebesar 0,659 Ohm. Artinya pengaruh arusinfeedterhadap rele jarak di Gardu Induk Sigli tidak membuat zona proteksi bergeser dari seharusnya. V. Kesimpulan Berdasarkan hasil simulasi, dapat disimpulkan: 1. Rele jarak merupakan salah satu rele proteksi yang selektif karena adanya pembagian daerah proteksi/zone protection, pada tingkat zona-1 dapat mendeteksi 80% lokasi gangguan pada jaringan transmisi Sigli-Banda Aceh, zona-2 memproteksi 50% lokasi gangguan berikutnya. Sehingga rele jarak mampu mengetahui letak dan jarak terjadinya gangguan, serta memilih pemutus jaringan yang terdekat dari tempat gangguan untuk trip. 2. Pengaruh dari arus infeed terhadap rele jarak di Gardu Induk Banda Aceh padazona proteksi-1 terjadi selisih pengukuran sebesar 11,05 Ohm tetapi tidak membuat zona proteksinya bergeser. Sedangkan, pada gangguan di zona proteksi-2 impedansi yang terukur(z) 33,48 ohm mendekati setting dari zona-1=32,25 ohm, seandainya gangguan terjadi pada jarak lebih dekat dari 87,30 KM akan menyebabkan zona proteksi 1 mendeteksi 94

Tabel 3. Kinerja rele jarak di Gardu Induk Banda Aceh Kondisi PLTD V(kV) I r (ka) I s (ka) I t (ka) I n =I r +I s +I t (ka) Z Ukur(Ω) Z Setting(Ω) Lokasi gangguan pada saluran transmisi dari Gardu Induk Banda Aceh (40 % Z = 36,76 Km) PLTD=OFF 111,71 0,592 0,591 0,594 1,777 42,960 32,250 PLTD=ON 110,78 0,844 0,740 0,741 2,325 31,910 32,250 Lokasi gangguan pada saluran transmisi dari Gardu Induk Banda Aceh (95 % Z = 87,30 Km) PLTD=OFF 110,857 0,588 0,587 0,589 1,764 39,030 60,480 PLTD=ON 110,38 0,782 0,721 0,722 2,225 33,480 60,480 Tabel 4. Kinerja rele jarak di Gardu Induk Sigli Kondisi PLTD V(kV) I r (ka) I s (ka) I t (ka) I n =I r +I s +I t (ka) Z Ukur(Ω) Z Setting(Ω) Lokasi gangguan pada saluran transmisi dari Gardu Induk Sigli (40 % Z = 36,76 Km) PLTD=OFF 122,47 7,378 0,590 0,587 8,555 7,185 32,256 PLTD=ON 122,47 7,272 0,944 0,747 8,963 7,050 32,256 Lokasi gangguan pada saluran transmisi dari Gardu Induk Sigli(95 % Z = 87,30 Km) PLTD=OFF 122,47 3,110 0,584 0,582 4,276 15,420 57,600 PLTD=ON 122,47 3,011 0,939 0,728 4,678 14,761 57,600 gangguan ini. Padahal seharusnya gangguan ini dapat diatasi oleh rele di Gardu Induk Sigli. 3. Pengaruh arusinfeedpada rele jarak di Gardu Induk Sigli tidak terlalu besar. Pada zona-1 selisihnya sebesar 0,135 Ohm, sedangkan pada zona-2 sebesar 0,659 Ohm. Artinya pengaruh arus infeed terhadap rele jarak di Gardu Induk Sigli tidak membuat zona proteksi bergeser dari seharusnya. 4. Untuk mengkompensasi arus infeed, maka penyetelan rele jarak harus memasukkan faktor rele jarak (k) sebesar 1,130. Referensi [3] J. G. Andrichak and G.E. Alexander, Distance Relay Fundamentals, General Electric Publication, 1992 [4] Djiteng Marsudi, Operasi Sistem Tenaga Listrik, Penerbit Graha Ilmu, Jakarta, 2006. [5] Cristof Halomon Naek Tobing, Rele Jarak Sebagai Proteksi Saluran Transmisi Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia,2008 [6] Bambang Suprijono, Sistem Pengaman Tenaga Listrik Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya. 2012. [7] Mark Wang and Yong Chen, Weak Infeed Study and Protection Solution, Western Protective Relay Conference,2011. [8] Mattias Jonsson, Line Protection and Power System Collapse, Chalmers University of Technology,2011. [1] PT.PLN(Persero)P3B, Pelatihan O&M Relai Proteksi Jaringan, 2006 [2] J. Lewis Blackburn and J. Thomas Dowin, Protective Relaying Principles and Applications, CRC Press Taylor & Francis Group Boca Raton London New York,2006. 95