1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Salah satu komponen penting dalam sistem tenaga listrik adalah sistem proteksi. Sistem proteksi berguna untuk mengamankan area-area penyaluran tenaga listrik dari gangguan-gangguan yang timbul selama penyaluran daya listik. Tanpa sistem proteksi, tenaga listrik yang disalurkan dari sumber tidak akan dapat disalurkan kepada beban dengan kualitas dan keandalan yang tinggi. Selain itu, umur peralatan-peralatan dalam sistem tenaga listrik seperti generator, transformator, kabel, motor, busbar, dan lain sebagainya dapat bertahan lebih lama jika sistem proteksinya terancang dengan baik. Hal ini dikarenakan saat terjadi gangguan pada sistem, sistem proteksi akan mengisolir gangguan dan memutus penyaluran daya ke area yang tekena gangguan sehingga dampak gangguan tidak akan meluas ke peralatan-peralatan lain. Gangguan pada sistem tenaga listrik kebanyakan berupa arus lebih akibat hubung singkat dan overload. Gangguan arus lebih ini umum diatasi dengan menggunakan komponen proteksi berupa rele arus lebih atau overcurrent relay (OCR). Selain gangguan arus lebih, gangguan dapat terjadi pada bagian-bagian mekanis peralatan listrik seperti pada penggerak mula generator, minyak trafo, tap-canger trafo, dan lain-lain. Oleh sebab itu, perancangan sistem proteksi yang baik dan andal sangat dibutuhkan. Koordinasi antar peralatan proteksi menjadi 1
2 kunci keandalan sistem kelistrikan tersebut. Perhitungan koordinasi peralatan proteksi yang tepat akan dapat meminimalkan pemadaman akibat gangguan, yang hanya pada jaringan terganggu saja yang dipadamkan, sementara jaringan lain yang tidak mengalami gangguan tidak dilakukan pemadaman. Sistem kelistrikan pada industri merupakan salah satu contoh sistem kelistrikan yang paling butuh koordinasi proteksi baik dan andal. Mesin-mesin besar dan berharga mahal menjadi alasan utama pentingnya koordinasi proteksi tersebut. Kerugian dalam bentuk materi yang disebabkan kerusakan mesin-mesin besar akibat kegagalan koordinasi proteksi bisa saja terjadi. Selain itu, dampak ekonomi akibat kegagalan proses produksi pada industri tersebut tentu tidak diharapkan. Di antara literatur yang menyediakan sampel one-line diagram sistem kelistrikan industri adalah Standar IEEE Std 242-2001 (IEEE Buff Book). Di dalam standar ini, terdapat model jaringan listrik lengkap dengan spesifikasi peralatan dengan karakteristik yang secara umum biasa dijumpai dalam dunia industri, yang dapat digunakan untuk studi tentang permasalahan-permasalahan kelistrikan, seperti aliran daya, hubung singkat, dan koordinasi proteksi. 1.2 Identifikasi Masalah IEEE Std 242-2001 merupakan standar yang dikeluarkan oleh Institute of Electrical and Electronics Engineer, Inc. yang berada di New York, USA. Standar ini dibuat sebagai panduan sistem dan koordinasi proteksi pada sistem kelistrikan industri dan komersil. Di dalamnya terdapat one-line diagram yang masih berupa
3 basic design model kelistrikan industri. Berdasarkan one-line diagram tersebut, akan dirancang koordinasi rele arus lebih sehingga menjadi detail design. Dari sini, dapat diketahui sejauh mana teori dan konsep koordinasi proteksi dapat diterapkan agar diperoleh hasil perancangan koordinasi rele arus lebih yang baik dan sesuai standar. Terdapat beberapa program komputer atau software yang berguna untuk memecahkan permasalahan dalam sistem tenaga listrik. Di antara software yang paling sering digunakan dalam sistem tenaga listrik adalah MATLAB, ETAP Power Station, dan EDSA. Meskipun unggul dalam kecepatan komputasi, MATLAB tidak menyediakan user interface dan tools untuk koordinasi OCR. Sementara itu, EDSA dan ETAP menyediakan user interface yang sesuai dengan standar internasional dimana perancangan dan analisis akan lebih mudah untuk dilakukan. Dalam tugas akhir berjudul Perancangan Koordinasi Rele Arus Lebih Pada Sistem Listrik Industri Sampel IEEE Std 242-2001 Menggunakan Program ETAP Power Station 7.5.0 ini, digunakan ETAP Power Station 7.5.0 sebagai software karena kemudahan dalam tampilan dan pengisian parameter serta lebih populer dibandingkan EDSA.
4 1.3 Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang permasalahan yang telah dijelaskan sebelumnya, maka dapat disusun perumusan masalah yang ada yaitu : 1. Bagaimana perancangan koordinasi OCR yang tepat pada sampel IEEE Std 242-2001. 2. Dapatkah software ETAP Power Station 7.5.0 digunakan sebagai program bantu perancangan koordinasi OCR pada sampel IEEE Std 242-2001. 1.4 Pembatasan Masalah Masalah yang akan dibahas pada tugas akhir ini dibatasi pada hal-hal sebagai berikut: 1. Koordinasi proteksi yang dirancang hanya koordinasi rele arus lebih, sehingga tidak mencakup rele diferensial, rele gangguan tanah, fuse, dan lainlain. 2. Dalam perancangan, seluruh peralatan diasumsikan tersedia pada pabrikan. 3. Perancangan tidak memperhatikan tinjauan aspek ekonomis. 1.5 Tujuan Tujuan penulisan tugas akhir ini selain untuk memenuhi syarat meraih gelar S-1 di Universitas Gadjah Mada adalah untuk merancang koordinasi rele
5 arus lebih pada sistem listrik industri sampel IEEE Std 242-2001 dengan tepat supaya saat terjadi gangguan di jaringan tersebut, didapatkan koordinasi yang selektif dan sensitif untuk mengamankan peralatan-peralatan terpasang. 1.6 Sistematika Penulisan berikut: Tugas akhir ini disusun dalam lima bab dengan sistematika sebagai BAB I : Pendahuluan Merupakan pendahuluan yang berisi latar belakang, perumusan masalah, pembatasan masalah, tujuan yang hendak dicapai, dan sistematika penulisan. BAB II : Dasar Teori Koordinasi Proteksi Rele Arus Lebih Membahas teori-teori yang berhubungan dengan sistem proteksi, rele arus lebih, dan langkah-langkah dalam merancang koordinasi proteksi rele arus lebih. BAB III : Metode Perancangan Koordinasi Rele Arus Lebih Membahas tentang metode perancangan koordinasi rele arus lebih dengan melihat jaringan terpasang pada IEEE Std 242-2001, spesifikasi peralatan terpasang, dan pendukung-pendukung untuk merancang koordinasi OCR.
6 BAB IV : Analisis Koordinasi Rele Arus Lebih Membahas tentang kriteria kesuksesan koordinasi rele arus lebih yang kemudian dibandingkan dengan hasil simulasi gangguan di tiga titik untuk mengamati berjalannya koordinasi rele. BAB V : Kesimpulan dan Saran Merupakan bagian yang berisi kesimpulan dan saran atas hasil pembahasan.