PERHITUNGAN SETTING RELE ARUS LEBIH PADA TRAFO SISI 20KV DI GARDU INDUK BUKIT ASAM LAPORAN AKHIR Dibuat Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya Oleh : SURYA YONNER HUTAPEA 0611 3031 0189 POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2014 i
PERHITUNGAN SETTING RELE ARUS LEBIH PADA TRAFO SISI 20KV DI GARDU INDUK BUKIT ASAM LAPORAN AKHIR Dibuat Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya Oleh : Surya Yonner Hutapea 0611-3031-0189 Menyetujui, Pembimbing I Pembimbing II Nurhaida, S.T.,M.T. NIP. 196404121989032002 Sudirman Yahya, S.T.,M.T. NIP. 196701131992031002 Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Elektro Ketua Program Studi Teknik Listrik Ir. Ali Nurdin, M.T. NIP. 196212071991031001 Herman Yani, S.T.,M.T. NIP. 196510011990031006 ii
MOTTO Dimana ada kebenaran di sitkan tumbuh damai sejahtera, dan akibat kebenaran ialah ketenangan dan ketenteraman untuk selama-lamanya. (Yesaya 32 : 17) The future depends on what we do in the present. (Mahatma Gandhi) Do the best and let God do the rest. (Penulis) Kupersembahkan untuk : Orangtuaku Tercinta Kakakku dan Abangku Dosen Pembimbingku Teman Seperjuanganku Angkatan 2011 Sahabat-sahabat terbaikku Almamaterku i
ABSTRAK PERHITUNGAN SETTING RELE ARUS LEBIH PADA TRAFO SISI 20KV DI GARDU INDUK BUKIT ASAM (2014 : x + 46 Halaman + Daftar Gambar + Daftar Tabel + Lampiran) Surya Yonner Hutapea 0611 3031 0189 Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya Gardu Induk Bukit Asam memiliki 2 tegangan yang berbeda, yaitu 150 KV dan 20 KV. Demi penyaluran energi yang optimal, maka kedua sisi tegangan ini dihubungkan dengan menggunakan Transformator Daya dengan kapasitas 60 MVA. Kemudian dari kedua saluran ini dikirimkan ke penyulang dan gardu induk lainnya dengan saluran transmisi. Pada transformator dipasang Over Current Relay (OCR) sebagai pengaman terhadap arus gangguan, OCR merupakan peralatan yang berfungsi sebagai monitoring terhadap terjadinya gangguan arus lebih, kemudian memberikan sinyal kepada Pemutus Tenaga (PMT) untuk membuka saluran yang mengalami gangguan. OCR bekerja berdasarkan besar nilai setting arus dan waktu yang ditentukan. Setelah dilakukan perhitungan didapatkan setting arus dari OCR pada sisi 20 KV adalah 5,31 A dengan tms 0,0065 s dan waktu operasi yang ditentukan adalah 0,1 s. Kata kunci : over current relay, pemutus tenaga, setting arus. ii
ABSTRACT CALCULATION OF OVERCURRENT RELAY SETTING AT TRANSFORMATOR SIDE 20KV AT MAIN SUBSTATION OF BUKIT ASAM (2014: x + 46 + Page + List of Figures List of Tables + Appendix) Surya Yonner Hutapea 0611 3031 0189 Electro Engineering Department Study Programs of Electrical Engineering State Polytechnic of Sriwijaya Main substation of Bukit Asam has 2 different voltages, that is 150 KV and 20 KV. For the sake of optimal energy distribution, then both sides are connected by using a power transformator with capacity of 60 MVA. Then from both channel is sent to the other feeder and main substation by transmission channel. On transformator mounted an Over Current Relay (OCR) as pacifier against the fault current, OCR is an equipment that serves as the monitoring of the occurrence of overcurrent interruption, then give signals to the circuit breaker (CB) to open impaired channels. OCR works based on the value of the current setting and the specified time. After calculating the current setting from the OCR obtained at 20 KV side is 5.31 A by tms 0.0065 s and the specified operating time is 0.1 s. Key words : over current relay, circuit breaker, current setting. iii
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir dengan judul Perhitungan Setting Rele Arus Lebih Pada Trafo Sisi 20kV di Gardu Induk Bukit Asam tepat pada waktunya. Penulisan laporan akhir ini guna untuk memenuhi sebagian syarat untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III pada Jurusan Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya. Penulis menyadari bahwa di dalam penulisan laporan ini masih terdapat kelemahan, oleh karena itu penulis dapat menerima masukan, kritik dan saran yang dapat menyempurnakan laporan ini dan penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah memberikan bantuan kepada penulis dalam penyelesaian laporan akhir ini, khususnya kepada : 1. RD. Kusumanto, S.T., M.M. selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya; 2. Ir. Ali Nurdin, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya; 3. Ir. Siswandi, M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya; 4. Herman Yani, S.T., M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya; 5. Nurhaida, S.T., M.T. selaku Pembimbing I Laporan Akhir di Politeknik Negeri Sriwijaya yang senantiasa memberikan bimbingan, arahan, dan bantuannya dalam penyelesaian laporan akhir ini; 6. Sudirman Yahya, S.T., M.T. selaku Pembimbing II Laporan Akhir di Politeknik Negeri Sriwijaya yang senantiasa memberikan bimbingan, arahan, dan bantuannya dalam penyelesaian laporan akhir ini; 7. Kedua orangtua saya yang terkasih, saya hantarkan sembah sujud dan terima kasih atas dorongan dan semangat yang telah kalian beri dan juga pengorbanan materil dalam memenuhi kebutuhan dan fasilitas, sehingga dapat berkonsentrasi dalam penyusunan laporan akhir ini; 8. Teman satu almamater yang turut juga dalam memberikan semangat dan do a untuk menyelesaikan laporan akhir ini; iv
Saya mengucapkan terima kasih atas semangat, do a dan bantuan yang telah diberikan kepada saya. Semoga semuanya akan mendapatkan pahala yang setimpal dari Tuhan Yang Maha Esa. Amin. Akhirnya dengan segala kerendahan hati, penulis mempersembahkan laporan ini dengan harapan semoga bermanfaat bagi semua yang terkhususkan mahasiswa jurusan Teknik Listrik. Palembang, Juni 2014 Penulis v
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii MOTTO... iii ABSTRAK... iv KATA PENGANTAR... vi DAFTAR ISI... viii DAFTAR TABEL... x DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR LAMPIRAN... xii BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang... 1 1.2.Perumusan Masalah... 2 1.3.Tujuan dan Manfaat Penelitian... 2 1.4.Pembatasan Masalah... 3 1.5.Metodelogi Penelitian... 3 1.6.Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dasar-Dasar Sistem Proteksi... 5 2.2 Persyaratan Sistem Proteksi... 7 2.3 Rele Arus Lebih... 9 2.3.1 Prinsip Kerja OCR... 14 2.3.2 Setting OCR... 15 2.3.3 Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Waktu... 17 2.3.4 Penyetelan Pada Rele Schneider Sepam 1000... 20 2.4 Sistem Satuan per Unit... 21 2.5 Gangguan Hubung Singkat... 22 2.5.1 Menghitung Impedansi... 23 vi
2.5.2 Menghitung Arus Gangguan Hubung Singkat... 27 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Kelistrikan pada Gardu Induk Bukit Asam... 31 3.2 Tempat dan Waktu Penelitian... 31 3.3 Peralatan dan Perlengkapan Interbus Transformator pada Gardu Induk Bukit Asam... 32 3.3.1 Transformator Daya... 32 3.3.2 Pemutus Tenaga... 33 3.3.3 Current Transformator... 34 3.3.4 Over Current Relay... 35 3.3.5 Panel Kontrol... 36 3.3.6 Saluran Transmisi di Gardu Induk bukit Asam... 36 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Penyetelan Over Current Relay pada Transformator... 37 4.1.1 Impedansi Sumber... 38 4.1.2 Impedansi Transformator Daya... 39 4.1.3 Impedansi Penyulang... 39 4.1.4 Perhitungan Arus Gangguan 3 Fasa... 40 4.1.5 Perhitungan Arus Gangguan 2 Fasa... 41 4.1.6 Perhitungan Arus Gangguan 1 Fasa ke Tanah... 41 4.2 Menentukan Nilai Arus Nominal... 42 4.3 Perhitungan Arus Penyetelan... 42 4.4 Perhitungan Penyetelan Waktu... 42 4.5 Perhitungan Penyetelan Arus... 43 4.6 Pembahasan... 44 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 46 5.2 Saran... 46 vii
DAFTAR TABEL Tabel Halaman 3.1.Data Setting Over Current Relay Gardu Induk Bukit Asam... 35 viii
DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 2.1 Pembagian Daerah Proteksi Pada Sistem Tenaga... 5 2.2 Karateristik Rele Arus Lebih Sesaat... 10 2.3 Karateristik Rele Arus Lebih Definite Time... 11 2.4 Karateristik Rele Arus Lebih Inverse Time... 11 2.5 Karateristik Rele Arus Lebih IDMT... 12 2.6 Kombinasi Karateristik Waktu Tertentu dan Seketika... 13 2.7 Kombinasi Karateristik Waktu Terbalik dan Seketika... 13 2.8 Kombinasi Karateristik IDMT dan Seketik... 14 2.9 Rangkaian Pengawatan Rele Arus Lebih... 14 2.10 Arus Kerja dan Arus Kembali... 16 2.11 Karateristik Rele Dengan Waktu Tetap... 18 2.12 Gangguan Pada Sistem Tenaga... 18 2.13 Rele Arus Lebih Schneider Sepam 1000... 20 2.13 Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa... 27 2.14 Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa... 28 2.15 Gangguan Hubung singkat 1 Fasa ke Tanah... 29 3.1 Transformator Daya 2 60MVA... 32 3.2 Pemutus Tenaga... 33 3.4 Current Transformator... 34 4.1 Single Line Diagram Transformator II 60 MVA GI Bukit Asam... 37 ix
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Single Line Diagram GI Bukit Asam 2 Data Setting OCR Gardu Induk Bukit Asam x