BAB IV ANALISA SETTING RELAI JARAK 150 kv GARDU INDUK KELAPA GADING 4.1 Umum Relai jarak pada umumnya dipakai untuk proteks isaluran transmisi. Relai jarak mempunyai zona zona proteksi yang disetel dalam kaitan dengan bagian atau seksi dari saluran transmisi yang akan diamankan. Relay jarak akan bekerja dengan membandingkan impedansi yang terukur dengan impedansi setting, dengan ketentuan : Bila harga impedansi gangguan lebih kecil dari pada impedansi setting relai maka relai akan trip. Bila harga impedansi gangguan lebih besar dari pada impedansi setting relai maka relai akan tidak trip. Di dalam proses penyaluran tenaga listrik dari pusat listrik ke pusat beban tidak bebas dari gangguan yang dapat menyebabkan pemadaman. Agar pemadaman tidak meluas, maka diperlukan suatu sistem pengamanan yang dapat memerintah pemutus tenaga (PMT) untuk memisahkan saluran yang mengalami gangguan dari saluran yang masih sehat.pengaman yang banyak digunakan pada 36
37 Saluran transmisia dalah relai jarak yang apabila setelannya dilaksanakan dengan baik akan dapat melokalisir gangguan, sehingga yang akan bekerja hanya alat yang paling dekat dengan lokasi gangguan. Sistem tenaga listrik dalam menjalankan fungsinya sebagai penyedia tenaga listrik yang dibutuhkan masyarakat tidak dapat menghindari dari berbagai macam gangguan.oleh karena itu, diperlukan evaluasi terhadap kinerja operasi sistem proteksi khususnya relai jarak dalam mengantisipasi kemungkinan munculnya gangguan. Evaluasi kinerja relai jarak meliputi setting kerja dan waktu kerja. Dengan demikian, dalam menentukan setting relai jarak ini diperlukan suatu analisa sistem tenaga listrik. Untuk itu diperlukan data data yang berhubungan dengan penentuan setting relai jarak dengan data -data yang ada dibawah ini. Perhitungan Distance relai 150 kv Gardu Induk Kelapa Gading 1) Data relai - Merek / type : AREVA MICOM P543 - Arus nominal : 1 A - Pola TP : PUTT Ratio CT & PT - Ratio CT : 1600 / 1 A - Ratio PT : 150000 / 100 volt Dan untuk memudahkan melakukan setting relai jarak, nilai impedansi pada gardu induk Kelapa Gading dapat dilihat pada tabel 4.1 dan single line diagram GI Kelapa Gading dapat dilihat pada gambar 4.1
38 Tabel 4.1 Nilai Impedansi GI Kelapa Gading NO Dari Bus Ke Bus Jarak ( KM ) Impedansi ( Ω / km ) 1 KelapaGading Pegangsaan ( Lama ) 3,85 0,0633 + j 0,2581 2 Pegangsaan ( Lama ) Priok Barat 11,48 0,0633 + j 0,2581 3 Pegangsaan ( Lama ) Pulogadung 0,966 0,0411 + j 0,2812 4 Priok Barat PriokTimur 0,3 0,0633 + j 0,2581 5 Pulogadung Pengalengan 4,549 0,0411 + j 0,2812 6 Pengalengan PangeranKarang 5,045 0,0411 + j 0,2812 *) Data Diperoleh PT PLN ( Persero ) P3B DISTANCE P543 KELAPA GADING PEGANGSAAN LAMA KELAPA GADING P543 L1 3.85 km PEGANGSAAN (LAMA) L2 11.48 km PRIOK BARAT L3 0.3 km PRIOK TIMUR L4 PULOGADUNG L5 0.996 km 4,549 km PENGALENGAN Gambar 4.1 Single Line Diagram GI Kelapa Gading
39 Data Transmisi SUTT 150 kv KELAPA GADING PEGANGSAAN ( LAMA ) Konduktor Panjang Impedansi 150kV-TACSR 2 X 410 mm = 3,85 km = 0,0633 + j 0,2581 Ω / km Keterangan : = Panjang saluran = Impedansi saluran pada SUTT 150 kv PEGANGSAAN ( LAMA ) PRIOK BARAT Konduktor Panjang Impedansi 150kV-TACSR 2 X 410 mm = 11,48 km = 0,0633 + j 0,2581 Ω / km Keterangan : = Panjang saluran = Impedansi saluran pada SUTT 150 kv PRIOK BARAT PRIOK TIMUR Konduktor Panjang Impedansi 150kV-TACSR 2 X 410 mm = 0,3 km = 0,0633 + j 0,2581 Ω / km Keterangan : = Panjang saluran = Impedansi saluran pada
40 SUTT 150 kv PEGANGSAAN ( LAMA ) PULOGADUNG Konduktor Panjang Impedansi 150kV-DRAKE 2 X 468,5 mm = 0,966 km = 0,0411 + j 0,2812 Ω / km Keterangan : = Panjang saluran = Impedansi saluran pada SUTT 150 kv PULOGADUNG - PENGALENGAN Konduktor Panjang Impedansi 150kV-DRAKE 2 X 468,5 mm = 4,549 km = 0,0411 + j 0,2812 Ω / km Keterangan : = Panjang saluran = Impedansi saluran pada 4.2 Menentukan Zone I,II, III padaarahkelapagading Pegangsaan( Lama ). Daerah pengamanan relai jarak pada arah gardu induk Kelapa Gading pegangsaan ( Lama ) dapat dilihat seperti pada gambar 4.2.
41 Zone 3 Zone 2 Zone 1 KELAPA GADING PEGANGSAAN (LAMA) PRIOK BARAT PRIOK TIMUR Zone3 Zone 2 PULOGADUNG PENGALENGAN Gambar 4.2Daerah Pengamanan Relai Jarak 4.2.1 Setting Relai Jarak Pada Zone I Zone I Untuk melakuan setting relai jarak pada zone I dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan 3.10. Maka diperoleh perhitungan sebagai berikut : = ( 0,0633 + j 0,2581 ). 3,85 = 0,244 + j 0,994 = = = 1,024 Ω = 0,8. = 0,8. 1,024 = 0,82 Ω ( Primer ) Keterangan : = Impedansi saluran = Impedansi primer pada zone I
42 4.2.2 Setting RelaiJarakPada Zone II Zone II Untuk melakuan setting relai jarak pada zone II dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan 3.11 untuk dan persamaan 3.12 untuk. Maka diperoleh perhitungan sebagai berikut : = ( 0,0633 + j 0,2581 ). 11,48 = 0,727 + j 2,963 = = = 3,051 Ω = ( 0,0411 + j 0,2812 ). 0,966 = 0,039 + 0,272 = = = 0,275 Ω = 1,2. = 1,2. 1,024 = 1,23 Ω = 0,8 ( + 0,8. ) = 0,8 ( 1,024 + 0,8. 3,051 ) = 2,77 Ω
43 = 0,8 ( + 0,8. ) = 0,8 ( 1,024 + 0,8. 0,275 ) = 0,99 Ω Keterangan : ZL = Impedansisaluran = Impedansi saluran yang diamankan yang tidak diamankan oleh zone I = Impedansi saluran yang diamankan pada GI didepannya 4.2.3 Setting RelaiJarakPada Zone III Zone III Untuk melakuan setting relai jarak pada zone III dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan 3.13 untuk dan persamaan 3.14 untuk. Maka diperoleh perhitungan sebagai berikut : = (0,0633 + j 0,2581). 0,3 = 0,019 + j 0,077 = = = 0,079 Ω = ( 0,0411 + j 0,2812 ). 4,549 = 0,187 + j 1,279 = = = 1,671 Ω
44 Priok Timur = 1,2 ( + ) = 1,2 (1,024 + 3,051 ) = 4,89 Ω Pengalengan = 1,2 ( + ) = 1,2 (1,024 + 0,275 ) = 1,56 Ω Priok Timur = 0,8 ( + 0,8 ( + 0,8. ) = 0,8 ( 1,024 + 0,8 ( 3,051 + 0,8. 0,079 ) = 2,81 Ω Pengalengan = 0,8 ( + 0,8 ( + 0,8. ) = 0,8 ( 1,024 + 0,8 ( 0,275 + 0,8. 1,671 ) = 1,85Ω Keterangan : ZL = Impedansisaluran = Impedansisaluran yang diamankan yang tidakdiamankanoleh zone II = Impedansisaluran yang diamankanpada GI didepannya Hasilperhitunganimpedansi GI KelapaGading, makadibuatrekapitulasipadatabel 4.2
45 Tabel 4.2Rekapitulasi Impedansi GI Kelapa Gading Arah ( Ω ) ( Ω ) ( Ω ) ( Ω ) ( Ω ) KelapaGading Pegangsaan Priok Barat PriokTimur 0,82 1,23 2,77 4,89 2,81 KelapaGading Pegangsaan-Pulogadung-Pengalengan 0,82 1,23 0,99 1,56 1,85 Maka harga impedansi yang dipakai adalah : = 0,82 Ω Dengan waktunya adalah = Seketika mak > min maka diambil max = 2,77 Ω Dengan waktunya dinaikan satu tingkat adalah = 0,4 detik min > max maka diambil min = 4,89 Ω Dengan waktunya dinaikan dua tingkat adalah = + t + t = 1,2 detik. Hasil perhitungan setting relai jarak dapat dilihat pembagian zone proteksi dan penentuan waktu kerja seperti terlihat pada gambar 4.3 t3 Z3 min t2 Z2 max KELAPA GADING PEGANGSAAN (LAMA) PRIOK BARAT PRIOK TIMUR t3 Z3 min t2 Z2 max PULOGADUNG PENGALENGAN Gambar 4.3 Zone Proteksi GI Kelapa Gading
46 Data yang diperolehpada PT PLN ( Persero ) untuk arah Kelapa Gading Pegangsaan ( Lama) adalah : zone I waktu kerja relai adalah seketika zone II waktu kerja relai adalah 0,4 detik zone III waktu kerja relai adalah 1,6 detik Untuk melakukan setting padarelai, maka impedansinya harus di rubah kesisi sekunder menggunakan persamaan 3.15, dengan CT = 1600 / 1 A, PT 150000 / 100 volt, maka : =. = 0,87 Ω t = Seketika =. = 2,95Ω t = 0,4detik =. = 5,22Ω t = 1,2detik Dari hasil rekapitulasi impedansi gardu induk Kelapa Gading diperoleh data Impedansi sebagai berikut : Zone I sebesar 0,82 Ω Zone II sebesar 2,77 Ω Zone III sebesar 4,89 Ω Karena data yang diperoleh di PLN P3B berupa impedansi primer, maka untuk melakukan setting relai jarak, impedansi primer harus dikonversikan menjadi
47 impedansi sekunder. Dan berikut adalah data impedansi yang telah di konversikan menjadi impedansi sekunder: Zone I sebesar 0,87 Ω Zone II sebesar 2,95 Ω Zone III sebesar 5,22 Ω 4.3 Setting Waktu Kerja Relai Penentuan besarnya perlambatan waktu kerja ( t ) untuk zone II dan III sebagai pengaman cadangan umumnya di ambil 0,4 sampai 0,5 detik, dengan perincian hal yang mempengaruhi pengambilan nilai tersebut adalah : tr ( kesalahan relai waktu dari kedua ujung ) = 0,1 + 0,1 = 0,2 detik ( waktu pembukaan efektif PMT ) = 0,05 detik ( waktu reset ) = 0,05 detik ( toleransi waktu ) = 0,1 s/d 0,2 detik t = tr + + + = 0,4 s/d 0,5 detik Dan untuk penyetingan waktu kerja relai jarak tersebut adalah sebagai berikut: Nilai impedansi setting untuk zone I 0,87 Ω dengan waktu kerja relaia dalah seketika. Nilai impedansi setting untuk zone II 2,95 Ω dengan waktu kerja relai adalah 0,4 detik. Nilai impedansi setting untuk zone III 5,22 Ω dengan waktu kerja relai adalah 1,2 detik.
Gambar 4.4 Blog Diagram Relai Jarak 48
49 Trafo arus dan trafo tegangan sebagai alat yang mentrasfer besaran listrik primer dari sistem yang diamankan ke relai. Relai jarak disini sebagai perasa untuk mendeteksi adanya gangguan yang selanjutnya member perintah trip kepada pemutus tenaga (PMT).
50
51