NLISIS SETTING PROTEKSI OCR DN GFR DI PENYULNG SRL-01 SRONDOL MENGGUNKN SOFTWRE ETP 12.6.0 di Syah Putra 1 ; Karnoto 2 ; Derman 3 1,2,3 Program Studi Teknik Elektro Universitas Semarang Email : adysyahputra30@gmail.com BSTRK Proses penyaluran energi listrik mulai dari pembangkit sampai ke konsumen selalu ada gangguan - gangguan yang tidak dapat dihindari, tetapi hal ini dapat ditekan seminimal mungkin dengan sistem proteksi yang handal. Sistem proteksi bertujuan untuk mendeteksi terjadinya suatu gangguan dan secepat mungkin mengisolir bagian sistem yang terganggu tersebut agar tidak mempengaruhi keseluruhan sistem. Kinerja jaringan listrik yang baik diperlukan juga sistem proteksi yang baik pula salah satunya adalah Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) yang digunakan sebagai proteksi sistem jaringan, relay ini bekerja terhadap arus lebih, ia akan bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai settingnya. Pada penelitian ini membahas mengenai arus hubung singkat, setting OCR dan GFR pada penyulang SRL-01 GI, serta srondol menggunakan software etap 12.6.0 simulasi dari nhasil perhitungan. Hasil perhitungan arus hubung singkat pada penyulang SRL-01 adalah pada jarak 10,452 sebesar 3265,6692. Nilai setting OCR sisi penyulang adalah Iprimer = 346,4, I sekunder = 2,88, Tms = 0,139. Nilai setting GFR sisi penyulang adalah I primer = 98,35592, I sekunder = 0,7252, Tms = 0,1522. Nilai setting OCR sisi incoming adalah I primer = 2165, I sekunder = 1,0825, Tms = 0,1279. Nilai setting GFR sisi incoming adalah I primer = 78,684, I sekunder = 0,0383, Tms = 0,382. Mengacu dari hasil perhitungan maka setting OCR dan GFR pada penyulang SRL-01 masih dalam kondisi baik karena tidak terlalu jauh dai data yang ada dilapangan. Kata kunci : Proteksi, Gangguan hubung singkat, Relai arus lebih, setting relai, BSTRCT The process of distributing electrical energy from generating to the consumer always involves inevitable disturbances, but this can be minimized with a reliable protection system. The protection system aims to detect the occurrence of a disturbance and as soon as possible isolate the part of the disturbed system so as not to affect the whole system. Good electrical network performance is required also good protection system also one of them is Over Current relay (OCR) and Ground fault Relay (GFR) which is used as protection of network system, this relay works to more current, it will work when current flowing Setting value. In this study discussed the short circuit current, OCR and GFR settings on the repeater SRL-01 GI, and srondol using 12.6.0 simulation software from the calculation result. The result of calculation of short circuit current on repeater SRL-01 is at a distance of 10,452 for 3265,6692. The value of OCR side setting of the repeater is Iprimer = 346,4, I secondary = 2,88, Tms = 0,139. Setting value of GFR side of repeater is primary I = 98,35592, I secondary = 0,7252, Tms = 0,1522. The value of incoming OCR setting is I primary = 2165, I secondary = 1.0825, Tms = 0.1279. The incoming inverted GFR setting value is primary I = 78,684, I secondary = 0.0383, Tms = 0.382. Referring to the calculation result, OCR and GFR setting on the repeater SRL- 01 is still in good condition because it is not too far from the data available in the field. Keywords: Protection, Short circuit interruption, Overcurrent Relay, relay setting,
BB 1 PENDHULUN 1.1 Latar Belakang Kehidupan masyarakat modern sekarang ini sangat membutuhkan penggunaan energi listrik yang stabil dan berkualitas, terutama pada konsumen rumah rumah penduduk yang menggunakan listrik dalam kehidupan sehari hari. Listrik sangat dibutuhkan pada kehidupan modern sekarang ini, proses penyaluran energi listrik mulai dari pembangkit sampai ke konsumen tidak selalu berjalan sesuai harapan terkadang ada gangguan - gangguan yang tidak dapat dihindari, tetapi hal ini dapat diantisipasi seminimal mungkin dengan sistem proteksi. Gangguan - gangguan tersebut biasanya berupa gangguan internal ataupun ekternal, salah satunya gangguan eksternal adalah beban lebih. Gangguan - gangguan tersebut menimbulkan arus yang sangat besar yang dapat merusak peralatan- peralatan listrik sehingga perlu adanya sistem proteksi yang dapat melindungi peralatan listrik dari kerusakan akibat arus berlebih. Rendahnya kualitas energi listrik menyebabkan kinerja jaringan sangatlah kurang, akibatnya sering terjadi pemadaman jaringan listrik pada konsumen. Pemadaman di akibat karena adanya gangguan eksternal pada sistem tak bisa dihindari, tetapi hal ini dapat diantisipasi seminimal mungkin dengan sistem proteksi yang handal. Sistem proteksi bertujuan untuk mendeteksi terjadinya suatu gangguan dan secepat mungkin mengisolir bagian sistem yang terganggu tersebut agar tidak mempengaruhi keseluruhan sistem. Kinerja jaringan listrik yang baik diperlukan juga sistem proteksi yang baik pula salah satunya adalah Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) yang digunakan sebagai proteksi sistem jaringan, relay ini bekerja terhadap arus lebih, ia akan bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai settingnya. Oleh karena itu dengan latar belakang tersebut, peneliti ingin menganalisis untuk tugas akhir dengan judul nalisis Setting Proteksi Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) pada Penyulang SRL-01 GI Srondol menggunakan Software etap 12.6.0. 1.2 Perumusan Masalah Dari latar belakang dan judul pada Laporan khir ini, maka penulis merumuskan masalah sebagai berikut: 1. Bgaimana perhitungan arus hubung singkat Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) pada penyulang SRL-01 GI Srondol? 2. Bagaimana perhitungan setting relay Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) pada penyulang SRL-01 GI Srondol? 3. Bagaimana setting Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) yang terpasang sesuai dengan perhitungan? 1.3 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Untuk mengetehui nilai arus hubung singkat untuk melakukan Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) pada penyulang SRL- 01 GI Srondol. 2. Mengetahui nilai setting waktu kerja relay Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) terhadap arus hubung singkat pada penyulang SRL-01 GI Srondol menggunakan aplikasi software etap 12.6.0. 3. Mengetahui hasil perhitungan setting Over Curent Relay dan Ground Fault Relay dengan realisasi di lapangan. 1.4 Manfaat 1. Dapat mengetahui bagaimana setting proteksi OCR dan GFR pada penyulang 01 GI Srondol agar dapat melindungi peralatan listrik terhadap gangguan - gangguan arus hubung singkat. 1.5 Batasan Masalah Dalam pembuatan tugas akhir ini untuk menjaga agar pembahasan masalah tidak keluar dari permasalahan, maka hanya akan dibahas hal-hal sebagai berikut: a. Hanya membahas Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) pada penyulang SRL-01 GI Srondol. b. Melakukan perhitungan hubung singkat dan penyetelan waktu kerja relay Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) pada penyulang SRL-01 GI Srondol. c. ETP digunakan untuk mensimulasikan hasil setting relay terhadap arus gangguan hubung singkat. 1.6 Metodologi Penelitian Metode penulisan yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah : 1. Studi Literatur Metode yang digunakan dalam penulisan tusag akhir ini adalah dengan berupa tinjauan buku-buku yang ada diperpustakaan dan jurnal-jurnal ilmiah, serta artikel-artikel di internet. 2. Pengambilan Data Data yang diambil dalam penelitian ini adalah data trafo tenaga, Data OCR, GFR sisi incoming dan sisi penyulang 20 kv, SLD penyulang 01 GI
Srondol, Panjang dan jenis penghantar pada penyulang 01 GI Srondol. 3. Pengolahan Data Proses pengolahan data dilakukan dengan cara melakukan perhitungan data yang di dapat dari PT. PLN dengan menggunakan rumus-rumus dan satuan yang biasa digunakan berdasarkan data survey yang sudah didapatkan. 1.7 Sistematika Penulisan BB I PENDHULUN Pada bab pendahuluan ini membahas tentang latar belakang, perumusan masalah, tujuan dan manfaat, batasan masalah dan sitematika penulisan Tugas khir ini. BB II LNDSN TEORI Pada bab ini berisi tentang landasan teori mengenai proteksi distribusi tenaga listrik, pengertian Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR), rumus menghitung arus gangguan dan rumus setting Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR). BB III METODOLOGI PENELITIN Bab ini membahas mengenai metode penelitian pada setting Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR), serta berisi tentang data penyulang penyulang 01 GI Srondol yang diperlukan dalam penelitian. Serta diagram alir tentang proses pembuatan tugas akhir yang berawal dari pengumpulan data dan dilanjutkan dengan menghitung gangguan hubung singkat serta melakukan simulasi etap sehingga mendapatkan hasil setelan arus dan waktu relay. BB IV NLIS PERHITUNGN Bab ini akan membahas tentang perhitungan arus hubung singkat dan menentukan setting OCR (Over Current relay) dan GFR (Ground fault Relay) serta menggunakan aplikasi software etap 12.6.0. BB V PENUTUP Bab ini berisi tentang kesimpulan pada Tugas khir ini. BB II LNDSN TEORI 2.1 Perangkat proteksi [1] Terdapat beberapa cara yang dapat dan sering digunakan dalam mendefinisikan perangkat proteksi sistem tenaga listrik yang secara umum adalah sebagai berikut : 1. Sistem proteksi adalah susunan prangkat proteksi secara lengkap yang terdiri dari perangkat utama dan perangkat-perangkat lain yang dibutuhkan untuk melakukan fungsi tertentu berdasarkan prinsip-prinsip proteksi sesuai dengan definisi yang terdapat pada standar IEC 6255-20. 2. Perangkat proteksi adalah kumpuan atau koleksi perangkat proteksi sperti sekring, rele, dan lainlainnya di luar perangkat trafo arus, perangkat pemutus tegangan (PMT), kontraktor, dan lain sebagainya. 3. Skema proteksi adalah kumpulan dari perangkat proteksi yang berfungsi untuk melakukan proteksi dari mana semua perangkat yang termasuk dalam sistem proteksi terlibat didalamnya seperti rele, trafo arus, trafo teganggan, PMT, baterai, dan lain sebagainya. Pada dasarnya prinsip kerja sebuh rele proteksi dapat dibuat berdasarkan satu besaran tunggal, misalnya seperti rele arus lebih yang prinsip kerjanya hanya berdasarkan arus gangguan semata. Namun dalam rangka memenuhi keperluan proteksi efektif yang memenuhi kriteria cepat,selektif dan stabil yang dapat disetel sesuai kanfigurasi jaringan, kondisi operasi yang berbeda-beda dan faktor lain seperti konstruksi dan ukuran sistem tenaga yang juga berbeda-beda, maka suatu rele roteksi seyogyanya dapat dibuat untuk berespon terhadap berbagai perubahan besaran listrik. Sebagai contoh, meskipun suatu rele arus lebih dapat digunakan untuk memproteksi jaringan distribusi radial hanya berdasarkan level arus gangguan, namun pada jaringan tenaga listrik yang kompleks sistem proteksi tidak lagi bias hanya mengandalkan besaran pengukuran tungal. Untuk dapat melakukan proteksi secara efektif maka prangkat proteksi perlu mampu merespon besaranbesaran listrik lain seperti besar daya, sudut fasa, frekuensi, teganggan ataupun impedansi jaringan yang berguna untuk menentukan arah dan jarak gangguan. Sebagaimana diketahui, pada dasarnya besaran listrik terdiri dari bilangan-bilangan kompleks yang perlu diukur oleh elemen-elemen pengukuran suatu rele proteksi. 2.2 Relai Proteksi [1] Relay proteksi adalah susunan peralatan yang direncanakan untuk dapat merasakan atau mengukur adanya gangguan. Relay proteksi mulai merasakan adanya ketidak normalan pada peralatan atau bagian dari sistem tenaga listrik dan secara otomatis memberi perintah untuk membuka pemutus tenaga untuk memisahkan peralatan atau bagian dari sistem yang terganggu dengan memberi isyarat berupa lampu dan bel. Relay proteksi dapat merasakan atau melihat
adanya gangguan pada peralatan yang diamankan dengan mengukur atau membandingkan besaranbesaran yang diterimanya Dengan besaran yang telah ditentukan, Relay proteksi kemudian mengambil keputusan untuk seketika ataupun dengan perlambatan waktu membuka pemutus tenaga. Pemutus tenaga umumnya dipasang pada generator, transformator daya, saluran transmisi, saluran distribusi. supaya masing-masing bagian sistem dapat dipisahkan sedemikian rupa sehingga sistem lainya tetap dapat beroperasi secara normal. 2.3 Fungsi Relay Proteksi [7] Relay proteksi bertugas menunjukan lokasi dan jenis gangguannya. Dengan data tersebut akan memudahkan analisa dari gangguannya. relay hanya 2.4 Jenis Relay Berdasarkan Karakteristik Waktu [8] a. Relay arus lebih sesaat (instantaneous) dalah relay arus lebih yang tidak mempunyai waktu tunda/waktu kerja sesaat. Relay bekerja pada gangguan yang paling dekat dengan lokasi dimana relay terpasang atau dibedakan berdasarkan level gangguan secara lokasi sistem. memberi tanda adanya gangguan atau kerusakan jika terjadi gangguan atau kerusakan tersebut tidak membahayakan atau melebihi nilai setting. Berdasarkan tugas relay proteksi maka fungsi relay proteksi yang dapat disimpulkan adalah : a. Merasakan, mengukur dan menentukan bagian sistem yang terganggu serta memisahkan bagian yang terganggu sehingga sistem yang tidak terganggu dapat beroperasi secara normal. b. Mengurangi Kerusakan pada sistem yang terganggu. c. Mengurangi dampak gangguan terhadap sistem yang lain atau mencegah meluasnya gangguan. c. Relay arus lebih inverse (inverse time) dalah relay dimana waktu tundanya mempunyai karakteristik tergantung pada besarnya arus gangguan. Jadi semakin besar arus gangguan maka waktu keja relay akan semakin cepat, arus gangguan berbanding terbalik dengan waktu kerja relay. Gambar 2.4. Karakteristik Waktu Seketika (Instantaneous) [8] b. Relay arus lebih definite (definite time) dalah relay dimana waktu tundanya tetap, tidak tergantung pada besarnya arus gangguan. Jika arus gangguan telah melebihi arus settingnya berapapun besarnya arus gangguan relay akan bekerja dengan waktu yang tetap. Gambar 2.5. Karakteristik Waktu tertentu (Definite) [8] Gambar 2.6. Karakteristik Waktu Terbalik (Inverse)[8] Pada relay jenis ini karakteristik kecuraman waktuarus dikelompokan menjadi : a. Normal Inverse b. Very Inverse c. Long Inverse d. Extremly Inverse 2.5. Gangguan Hubung Singkat Gangguan hubungan singkat yang mungkin terjadi dalam jaringan (Sistem kelistrikan) yaitu : 1. Gangguan hubungan singkat tiga fasa 2. Gangguan hubungan singkat dua fasa 3. Gangguan hubungan singkat satu fasa ke tanah Semua gangguan hubungan singkat, arus gangguan dihitung dengan menggunakan persamaan 2.1 : I = V... (2.1) Z I = rus yang mengalir pada hambatan Z (). V Z = Tegangan sumber (V). = Impedansi jaringan, nilai ekivalen dari seluruh impedansi di dalam jaringan dari
sumber tegangan sampai titik gangguan (ohm). 2.6. Perhitungan rus Gangguan Hubung Singkat Perhitungan arus gangguan hubung singkat adalah analisa suatu sistem tenaga listrik pada saat keadaan gangguan hubung singkat, Perhitungan ini digunakan untuk memperoleh nilai besaran besaran listrik yang dihasilkan sebagai akibat gangguan hubung singkat. Gangguan hubung singkat dapat di definisikan sebagai gangguan yang terjadi akibat adanya penurunan kekuatan dasar isolasi (basic insulation strength) antara sesama kawat fasa atau antara kawat fasa dengan tanah. 2.7 Menghitung Impedansi [11] 2.7.1 Impedansi Sumber Zs = kv2...(2.2) MV Z S = Impedansi Sumber (ohm) kv 2 = Tegangan sisi primer trafo tenaga (kv) MV = Data hubung singkat di bus 150 kv (MV) 2.7.2 Impedansi Transformator Zt = kv2 x Zpv... (2.3) MV Zt = Impedansi trafo tenaga (ohm) kv 2 = Tegangan sisi sekunder trafo tenaga (kv) MV = Kapasitas daya trafo tenaga (MV) Zpv = Impedansi trafo yang diketahui 2.7.3 Impedansi Penyulang. Urutan positif dan urutan negatif Z1 = Z2 = panjang penyulang (km) x Z1 / Z2 (ohm)... (2.4) Z1 = Impedansi urutan positif (ohm) Z2 = Impedansi urutan negatif (ohm) B. Urutan nol Zo = panjang penyulang (km) x Zo (ohm) (2.5) Zo = Impedansi urutan nol (ohm) 2.6.6 Impedansi Ekivalen Jaringan. Urutan positif dan urutan negatif (Z1eq = Zeq) Z 1eq = Z 2eq = Zs 1+Zt 1+Z 1(penyulang)..(2.6) Z 1eq = Impedansi ekivalen jaringan urutan positif (ohm) Z 2eq = Impedansi ekivalen jaringan urutan negatif (ohm) Zs 1 = Impedansi sumber sisi 20 kv (ohm) Zt 1 = Impedansi trafo tenaga urutan positif dan negatif (ohm) Z1 = Impedansi urutan positif dan negatif (ohm) B. Urutan nol Z 0eq = Zt 0 + 3RN + Z 0 penyulang... (2.7) Z0eq = Impedansi ekivalen jaringan nol (ohm) Zt 0 = Impedansi trafo tenaga urutan nol (ohm) RN = Tahanan tanah trafo tenaga (ohm) Zo = Impedansi urutan nol (ohm) 2.8 Over Curent Relay (OCR) Relay arus lebih atau yang lebih dikenal dengan OCR (Over Current Relay) merupakan peralatan yang mendeteksi adanya arus lebih yang disebabkan oleh adanya gangguan hubung singkat atau overload yang dapat merusak peralatan sistem tenaga yang berada dalam wilayah proteksinya. Rele arus lebih ini digunakan hampir pada seluruh pola pengamanan sistem tenaga listrik, relay rus lebih dapat digunakan sebagai pengaman utama ataupun pengaman cadangan. 2.8.1 Prinsip Kerja OCR [2] Prinsip kerja relay OCR adalah bedasarkan adanya arus lebih yang dirasakan relay, baik disebabkan adanya gangguan hubung singkat atau overload (beban lebih) untuk kemudian memberikan perintah trip ke PMT sesuai dengan karakteristik waktunya. 2.8.2 Setting OCR [2] 1. rus setting OCR Iset (prim)= 1,05 x Inominal trafo... (2.8) 2.9 Ground Fault Relay (GFR) Rele hubung tanah yang lebih dikenal dengan GFR ( Ground Fault Relay ) pada dasarnya mempunyai prinsip kerja sama dengan rele arus lebih ( OCR ) namun memiliki perbedaan dalam kegunaannya. Bila rele OCR mendeteksi adanya hubungan singkat antara phasa, maka GFR mendeteksi adanya hubung singkat ke tanah. 2.9.1 Prinsip Kerja GFR Pada kondisi normal beban seimbang Ir, Is, It sama besar, sehingga pada kawat netral tidak timbul
arus dan relay hubung tanah tidak dialiri arus. Bila terjadi ketidakseimbangan arus atau terjadi gangguan hubung singkat ke tanah, maka akan timbul arus urutan nol pada kawat netral, sehingga relay hubung tanah akan bekerja.[10] 2.9.2 Setting GFR 1. rus setting GFR I set (prim)= 0,2 x I nominal trafo... (2.9) BB III METODOLOGI PENELITIN 3.1 Gambaran Umum Gardu Induk Srondol Penyulang SRL-01 di suplai dari Gardu Induk srondol Trafo 1. Gardu Induk Srondol terdapat 2 trafo yang mensuplai 10 penyulang. Trafo 1 berkapasitas 60 MV dan 30 MV. Trafo 1 mensuplai penyulang SRL-01, SRL-02, SRL-07, SRL-09, dan SRL-10. Sedangkan trafo II mensuplai penyulang SRL-03, SRL-04, SRL-05, SRL-07 dan SRL-09. Pada tugas akhir ini hanya difokuskan pada penyulang SRL-01 GI Srondol pada trafo 1. 3.2 Diagram lir Teg Primer = 150 KV Teg Sekunder = 20 KV Ratio CT Trafo = 2000/5 rus Nominal Trafo = 1732,1 Hub Belitan Trafo = Ynyn0(d) 3.3.2 Data OCR Sisi Incoming 20 KV Merk = REV Tipe = MICOM P122 No Seri = 1508507 Karakteristik = Standart Inverse I Nominal = 1 Tms = 0,25 Ratio C/T = 2000/1 3.3.3 Data GFR Sisi Incoming 20 KV Merk = REV Tipe = INC-MICOM P122 No Seri = 1508507 Karakteristik = Standart Inverse I Nominal = 1 Tms = 0,40 Ratio C/T = 2000/1 3.3.4 Data OCR Sisi Penyulang 20 KV Merk = REV Tipe = MICOM P123 Jarak penyulang = 10,452 km Karakteristik = Standart Inverse I Nominal = 5 Tms = 0,18 Ratio C/T = 600/5 3.3.5 Data GFR Sisi Penyulang 20 KV Merk = REV Tipe = MICOM P123 Jarak penyulang = 10,452 km Karakteristik = Standart Inverse I Nominal = 5 Tms = 0,25 Ratio C/T = 600/5 3.4 Single Line Diagram penyulang SRL-01 3.3 Karakteristik Gardu Induk Srondol 3.3.1 Data Trafo Tenaga Merk = Mitsubishi Daya = 60 MV Tegangan = 150/20 KV Impedansi ( Z % ) = 13% Gambar 3.3 Single Line Diagram penyulang SRL-01
3.6 Simulasi Etap Jarak Impedansi Penyulang (Z 1&Z 2) (m) 0 (O) x 0,1344 + j0,3158 = 0 2,613 (2,613) x (0,1344 + j0,3158) = 0,3511 + j0,8251 Ohm 5,226 (5,226) x (0,1344 + j0,3158) = 0,7023 + j1,6503 Ohm 7,839 (7,839) x (0,1344 + j0,3158) = 1,0535 + j2,4755 Ohm 10,452 (10,452) x (0,1344 + j0,3158) = 1,4047 + j3,3007 Ohm b. Urutan Nol Tabel 4.2 Inpedansi Penyulang Urutan Nol Jarak Impedansi Penyulang (Z 0) (m) 0 (O) x (0,2824 + j1,6034) = 0 BB IV HSIL DN NLISIS 4.1 Perhitungan Impedansi Sumber kv(sisi primer trafo)2 Zs (sisi 150 kv) = SC(Short Circuit)MV = 1502 = 2,9719 Ohm 7570,79 Zs (sisi 20kV) = 202 1502 2,9719 = 0,0528 ohm 4.2 Perhitungan Reaktansi Trafo Zt (pda 100 %) = kv2 sisi bus 2 x MV trafo Zpu Zt (pada 100 %) = 202 x 13% 60 = 0,866 ohm 4.4 Perhitungan Impedansi Penyulang Dari data yang diperoleh pada penyulang SRONDOL hanya menggunakan jenis penghantar satu buah tipe kabel yaitu C 240 mm 2. Panjang penyulang = 10,452 km, dengan panjang C 240 mm 2 = 10,452. Menurut SPLN 64 : 1985 [10]: Z 1 = Z 2(C) = (0,1344+j0,3158) Ω / km Z 0(C) = (0,2824 + j1,6034) Ω / km a. Urutan Positif dan Negatif Tabel 4.1 Impedansi Penyulang Urutan Positif & Negatif 2,613 (2,613) x (0,2824 + j1,6034) = 0,7379 + j4,1896 Ohm 5,226 (5,226) x (0,2824 + j1,6034) = 1,4758 + j8,3793 Ohm 7,839 (7,839) x (0,2824 + j1,6034) = 2,2137 + j12,5690 Ohm 10,452 (10,452) x (0,2824 + j1,6034) = 2,9516 + j16,7587 Ohm 4.5 Perhitungan impedansi Ekivalen Jaringan a. Perhitungan Z 1eq dan Z 2eq adalah Z 1eq=Z 2eq= Z s(sisi 20 kv) + Z it + Z 1 penyulang = j0,0528 + j0,864 + 0,0192 + Z 1 penyulang = j0,9168 + 0,0192 + Z 1 penyulang Karena lokasi gangguan diasumsikan terjadi pada 0%, 25%, 50%, 75%, dan 100% panjang penyulang, maka Z 1 eq (Z 2 eq) yang didapat adalah : Tabel 4.3 Impedansi Ekivalen Z 1 eq (Z 2 eq) Jarak Impedansi Penyulang Z 1eq (Z 2eq)(Ω) (km) 0 j1,368 + 0,0192 Ohm 2,613 J0,9168 + 0,0192 + 0,3511 + j0,8251 = 0,3703 + j 1,7419 5,226 J0,9168 + 0,0192 + 0,7023 + j1,6503 = 0,7215 + j 2,5671 7,839 J0,9168 + 0,0192 + 1,0535 + j2,4755 = 1,0727 + j3,3923 10,452 J0,9168 + 0,0192 + 1,4047 + j3,3007 = 1,4239 + j4,2175
b. Perhitungan Z 0 eq sebagai berikut : Z 0eq = Zot + Z 0 penyulang = j8,64 + 0,0192 + Z 0 penyulang Untuk lokasi gangguan di 0%,25%,50%,75%, dan 100% panjang penyulang, maka perhitungan Z 0 eq menghasilkan : Tabel 4.4 Impedansi Ekivalen Z 0e (% Impedansi Z 0e Panjang) 0 j8,64 + 0,0192 Ohm 25 j8,64 + 0,0192 + 0,7379 + j4,1896 = 0,7571 + j12,8296 Ohm 50 j8,64 + 0,0192 + 1,4758 + j8,3793 = 1,495 + j17,0193 Ohm 75 j8,64 + 0,0192 + 2,137 + j12,5690 = 2,1562 + j21,209 Ohm 100 j8,64 + 0,0192 + 2,9516 + j16,7587 = 2,9708 + j25,3987 Ohm 4.5 Menghitung rus Gangguan Hubung Singkat Jarak (km) 0 2,613 5,226 7,839 10,452 rus Hubung Singkat () 3 fasa 2 fasa 1 fasa 12592,134 2 6484,0733 4338,6825 3245,4881 2594,0261 10905,1132 3307,4102 5615,3748 2114,5771 3750,144 1550,109 2810,6764 1223,1059 2246,4935 1009,0482 4.6 Setting OCR dan GFR Diketahui pada penyulang GI Srondol, trafo arus yang terpasang mempunyai rasio 600/5 ampere, dan arus beban maksimum pada penyulang tersebut dan relai arus lebih dengan karakteristik standart Inverse (normaly inverse). 4.6.1 Setelan Relai Disisi Penyulang 20 kv 4.6.1.1 Setting OCR (Over Current Relay). Setelan rus I set(primer) = 1,25 x I beban = 1,25 x 277,12 = 346,4 mpere B. Setelan TMS (Time Multiplier Setting) 0,14. Tms t = ( I 0,02 fault I ) 1 set 0,14. Tms 0,3 = ( 12592,1342 0,02 346,4 ) 1 0,3 = Tms x 1,878 Tms = 0,3 1,878 Tms = 0,159 4.6.1.2 Setting GFR (Ground Fault Relay). Setelan rus Iset (primer) = 10% x (gangguan di 100% panjang penyulang) =0,1 x 1009,0482 = 100,904 B. Setelan TMS (Time Multiplier Setting) rus gangguan yang dipilih untuk menentukan besarnya setting TMS relay GFR sisi penyulang 20 kv transformator tenaga yaitu arus gangguan hubung singkat satu fasa di 0% panjang penyulang. Waktu kerja paling hilir yang ditetapkan t = 0,3 detik. [11] t = 0,14.Tms ( I 0,02 fault ) 1 I set 0,14. tms 0,3 = ( 3307,4102 0,02 100,904 ) 1 0,3 = tms x 1,936 Tms = 0,3 = 0,154 1,936
4.6.2 Setting Relai di Sisi Incoming 20 Kv 4.6.2.1 Setting OCR (Over Current Relay). Setelan rus rus nominal trafo pada sisi 20 kv : I n (sisi 20 kv) = kv kv 3 60000 = 20 3 = 1732 I set prime = 1,25. I beban = 1,25 x 1732 = 2165 B. Setelan TMS (Time Multiplier Setting) 0,14. Tms t = ( I 0,02 fault ) 1 I set 0,14 x Tms 0,7 = ( 12592,1342 0,02 ) 1 2165 0,7 = Tms x 3,906, Tms = 0,7 3,906 = 0,179 4.6.2.2 Setting GFR (Ground Fault Relay). Setting rus Iset (primer) = 8% x ( arus gangguan tanah terkecil) = 0,08 x 1009,0482 B. Setelan TMS (Time Multiplier Setting) t = 0,7 = 0,14 x Tms ( Ifasa Iset ) 1 0,02 0,14 x Tms ( 3307,4102 80,723 ) 1 0,02 0,7 = Tms x 1,816 Tms = 0,7 1,816 = 0,385 4.7 Pemeriksaan Waktu Relai 4.7.1 Waktu Kerja Relai pada Gangguan 3 Fasa Tabel 4.6 Pemeriksaan Waktu Kerja Relai rus Lebih untuk Gangguan 3 Fasa Jarak (km) Waktu Kerja Relai Incoming (detik) Waktu Kerja Relai Penyulang (detik) Selisih Waktu (detik) 0 0,699 - - 2.613 1,129 - - 5,226 1,789 1,772 0,017 7,839 3,082 0,486 2,596 10,452 6,918 0,541 6,377 4.7.2 Waktu kerja relai pada gangguan 2 fasa Tabel 4.7 Pemeriksaan Waktu Kerja Relai rus Lebih untuk Gangguan 2 Fasa Waktu Waktu Selisih Jarak Kerja Relai Kerja Relai Waktu (km) Incoming Penyulang (detik) (detik) (detik) 0 0,76 - - 2,613 1,302 - - 5,226 2,26 0,456 1,804 7,839 4,788 0,52 4,268 10,452 33,89 0,584 33,306 = 80,723 mpere
4.7.3 Waktu kerja relai gangguan tanah : Tabel 4.8 Jarak (km) Pemeriksaan Waktu Kerja Relai rus Lebih untuk Gangguan 1 Fasa ke Tanah Waktu Waktu Selisih Kerja Relai Kerja Relai Waktu Incoming Penyulang (detik) (detik) (detik) 0 0,699 - - 2,613 0,798 - - 5,226 0,885 3,839 2,954 Gambar 4.2 setting relay OCR dan GFR pada ETP sisi incoming 7,839 0,964 4,213 3,249 10,452 1,04 4,574 3,534 4.8 Simulasi gangguan menggunakan perangkat Software etap 12.6.0 Gambar 4.3 setting relay OCR dan GFR pada ETP sisi penyulang a. Gangguan pada sisi incoming rus gangguan hubung singkat Gambar 4.1 Rangkaian Penyulang SRL=01 pada ETP Simulasi ini menggunakan software ETP 12.60 dengan fitur short circuit analisys, dengan cara memberikan gangguan pada bus dan memilih bus atau beban mana yang akan di berikan gangguan tersebut. Relay dan Circuit breaker sisi incoming Relay dan Circuit breaker sisi penyulang Gambar 4.4 Hasil Simulasi ETP Gangguan Pada Sisi Incoming Pada Gambar 4.4 menunjukan simulasi koordinasi menggunakan ETP dengan fungsi Shortcircuit-analysis, ketika arus gangguan hubung singkat terjadi pada sekitar 25 % panjang penyulang, maka relay pada sisi incoming merespon dan memerintahkan circuit breaker untuk mengeksekusi arus gangguan dengan memutus atau menghilangkan arus gangguan tersebut. Simulasi ini juga dapat mengetahui besarnya arus gangguan hubung singkat yang terjadi pada sistem. Jika gangguan sudah dapat diatasi atau dihilangkan, maka relay akan seggera melakukan reset atau kembali pada posisi awal. Hal ini
dilakukan agar relay dapat bekerja secara normal kembali jika gangguan sudah diatasi atau dihilangkan. Gambar 4.7 Grafik rus Gangguan 1 Fasa ke Tanah pada Sekitar 25% Panjang Penyulang Gambar 4.5 Grafik rus Gangguan 3 Fasa pada Sekitar 25% Panjang Penyulang b. Gangguan pada sisi penyulang rus gangguan hubung singkat Relay dan Circuit breaker sisi penyulang Gambar 4.8 Hasil Simulasi ETP Gangguan Pada Sisi Penyulang Gambar 4.6 Grafik rus Gangguan 2 Fasa pada Sekitar 25% Panjang Penyulang Pada Gambar 4.6 menunjukan simulasi koordinasi menggunakan ETP dengan fungsi Shortcircuit-analysis, ketika arus gangguan hubung singkat terjadi pada sekitar 75 % panjang penyulang, maka relay pada sisi penyulang akan merespon dan memerintahkan circuit breaker untuk mengeksekusi arus gangguan dengan memutus atau menghilangkan arus gangguan tersebut dan relay pada sisi incoming sebagai backup bila relay pada sisi penyulang tidak bisa mengatasi arus gangguan yang terjadi. Jika gangguan arus hubung singkat sudah dapat diatasi atau dihilangkan, maka relay akan seggera melakukan reset atau kembali pada posisi awal. Hal ini dilakukan agar relay pada dapat bekerja secara normal kembali jika gangguan sudah diatasi atau dihilangkan.
Gambar 4.9 Grafik rus Gangguan 3 fasa pada Sekitar 75% Panjang Penyulang Gambar 4.11 Grafik rus Gangguan 1 fasa ke Tanah pada Sekitar 75% Panjang Penyulang BB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan 1. Besar arus gangguan 3 fasa di 0% =12592,1342, 25% = 6484,0733, 50% = 2338,68,25, 75% = 3245,4881, 100% = 2594,0261. Besar arus gangguan 2 fasa di 0% =10905,1132, 25% = 5615,3748, 50% = 3750,144, 75% = 2810,6764, 100% = 2246,4935. Besar arus gangguan 1 fasa ketanah di 0% = 3307,4102, 25% = 2114,5771, 50% = 1550,109, 75% = 1223,1059, 100% = 1009,0482. 2. Hasil perhitungan setelan OCR dan GFR adalah : Gambar 4.10 Grafik rus Gangguan 2 fasa pada Sekitar 75% Panjang Penyulang N O Setelan 1 I(primer) 2 Tms Incoming Penyulang OCR GFR OCR GFR 2165 0,179 detik 80,723 0,385 detik 346,4 0,159 detik 100,904 0,154 detik 3. Hasil analisa dari perhitungan manual dan data dilapangan, maka dapat disimpulkan bahwa secara keseluruhan setting OCR-GFR masih dalam kondisi baik.
5.2 Saran 1. gar dapat mengoptimalkan kerja OCR dan GFR sebaiknya dilakukan pemeliharaan berkala. 2. Diharapkan penelitian selanjutnya tidak hanya melakukan perhitungan dan simulasi pada satu penyulang saja. Tapi, membahas semua penyulang yang ada pada Gardu Induk Srondol. [14] SPLN 12 : 1978, Pedoman Penerapan Sistem Distribusi 20 kv, Fasa-Tiga, 4-Kawat, PT. PLN (Persero), Jakarta. [15] SPLN 2 : 1978, Pentanahan Netral Sistem Transmisi, Sub-transmisi dan Distribusi Beserta Pengamanannya, PT. PLN (Persero), Jakarta. DFTR PUSTK [1] Bonar pandjaitan, (2012), Praktik-Praktik Proteksi Sistem Tenaga Listrik, Yogyakarta : Penarbit NDI [2] Wahyudi, S. N., (2008), Proteksi dan Power Quality, Workshop Operasi dan Pemeliharaan Distribusi, PT. PLN Pusdiklat, Jakarta. [3] Gonen, T., (2011), Electric Power Distribution System Engineering, Second Edition, California State University, California. [4] Zulkarnaini, (2014), EVLUSI KOORDINSI OVER CURRENT RELY (OCR) DN GROUND FULT RELY (GFR) PD FEEDER GH LUBUK BUY, Vol.16 No.1, ISSN : 1693-752X [5] Sulasno. 1993. nalisa Sistem Tenaga Tenaga Listrik. Setya Wacana : Semarang. Hal: 200 [7] Hazairin, Samaulan. (2004). Dasar-Dasar Sistem Proteksi Tenaga Listrik. Polsri: Padang. [8] Wahyudi, Sarimun. 2012. Proteksi Sistem Distribusi Tenaga Listrik. Garamond: Bekasi. [9] ri miral Putra, (2014), Tentang ETP (Electrical Transient nalyzer Program) Power Station, https://duniaelectrical.blogspot.co.id/2014/12/tentan g-etap-electrical-transient.html, diakses Juli 2017 [10] Grid,., (2011), Network Protection & utomation Guide, Protective Relays, Measurement & Control, lstom Grid, London [11] Stevenson, W. D., (1982), Elements of Power System nalysis, Fourth Edition, Mc Graw-Hill Book Co, Singapore. [12], (2005), Pembangkitan energi Listrik, Penerbit Erlangga, Jakarta [13] SPLN 64 : 1985, Petunjuk Pemilihan dan Penggunaan Pelebur pada Sistem Distribusi Tegangan Menengah, PT. PLN (Persero), Jakarta.