4. ANALISA DATA CUBICLE DOUBLE INCOMING
4.1 Analisa Penggunaan Cubicle Single Incoming dan Double Incoming 2000 A
GI RUNGKUT
150/20 kV
2000 A BUS 20 kV
630 A
Penyulang
Pelanggan TM
Pelanggan TR
> 200 kVA
≤ 200 kVA
CUBICLE SINGLE INCOMING
CUBICLE DOUBLE INCOMING
≤ 1MVA
> 1 MVA
Gambar 4.1 Pemakaian cubicle ditinjau dari daya kontrak pelanggan
49
Untuk pelanggan yang mempunyai daya kontrak ≤ 1MVA memakai cubicle single incoming dan untuk daya kontrak > 1MVA memakai cubicle double incoming. Untuk daya > 1MVA memerlukan keandalan yang tinggi sehingga perlu dipakai cubicle double incoming.
Pemakaian cubicle digunakan pada daya > 200 kVA
merupakan pelanggan TM. Sedangkan untuk daya ≤ 200kVA tidak perlu memakai cubicle, tetapi cukup dengan diambilkan dari GTT (Gardu Trafo Tiang) merupakan pelanggan TR. Catu daya listrik untuk pelanggan TM berasal dari penyulang yang terhubung dengan bus 20 kV , kemudian dihubungkan oleh outgoing trafo sisi 20 kV dan baru masuk ke trafo 150/20 kV ke sisi tegangan tinggi. Sesuai Tarif Dasar Listrik (TDL) 2003, pemakaian daya > 200 kVA (pelanggan TM 20 kV) dibagi dalam beberapa tarif, yaitu : •
Tarif S3 Golongan tarif dengan sambungan tegangan menengah yang diperuntukkan badan sosial seperti Masjid, Gereja, Sekolah, Asrama Pelajar, Rumah Sakit, dan sebagainya dengan daya yang disediakan serendah-rendahnya 201 kVA.
•
Tarif B3 Golongan tarif dengan sambungan tegangan menengah yang diperuntukkan keperluan bisnis besar dengan daya yang disediakan serendah-rendahnya 201 kVA.
•
Tarif I3 Golongan tarif dengan sambungan tegangan menengah yang diperuntukkan keperluan industri menengah dengan daya yang disediakan serendahrendahnya 201 kVA.
•
Tarif P2 Golongan tarif dengan sambungan tegangan menengah yang diperuntukkan keperluan gedung pemerintah, perjan, perum, gedung kantor perwakilan negara asing dengan daya yang disediakan serendah-rendahnya 201 kVA.
50
4.1.1 Analisa Penggunaan Cubicle Single Incoming Penggunaan cubicle single incoming lebih baik daripada tanpa memakai cubicle atau konvensional. Dengan memakai cubicle dapat mengisolasi tegangan tembus yang dapat membahayakan manusia. Ditinjau dari sumber catu dayanya, cubicle single incoming dicatu dari satu penyulang. Jadi apabila terjadi gangguan pada penyulang maka cubicle akan trip dan listrik di pelanggan akan padam selama penyulang masih ada gangguan. Hal itulah yang akhirnya memunculkan ide dengan menciptakan cubicle double incoming. 4.1.2 Analisa Penggunaan Cubicle Double Incoming Cubicle double incoming dicatu oleh dua penyulang, dimana tiap-tiap penyulang mencatu ke tiap-tiap incoming. Apabila penyulang satu ada gangguan maka penyulang yang satunya akan beroperasi. Sehingga listrik di pelanggan tidak padam. 4.2 Catu Daya Penyulang dengan Tegangan 20 kV
Gambar 4.2 Kabel N2XSY
51
Kabel N2XSY dapat digunakan untuk mencatu daya 20 kV dari penyulang untuk sampai ke cubicle incoming dengan pemasangan indoor pada tegangan menengah. Kabel jenis N2XSY mempunyai penghantar yang terbuat dari tembaga dan isolasi yang terbuat dari bahan XLPE. 4.3 Perbandingan antara Cubicle Single Incoming dengan Double Incoming 4.3.1 Operasional Cubicle Single Incoming tanpa ATS 2000 A Trafo 150/20 kV BUS 20 kV 630 A Penyulang Siwalankerto CUBICLE SINGLE INCOMING Battery Charger
LBS 630 A
M
Hz
V
SEPAM
LBS 630 A
CB
CT
FUSE
HEATER HEATER
INCOMING
METERING
HEATER 50 W 220 VAC
OUTGOING
Gambar 4.3 Cubicle Single Incoming tanpa ATS
A
52
Rangkaian cubicle single incoming terbagi atas tiga cubicle yaitu incoming, metering, dan outgoing yang catu dayanya berasal dari satu sumber. Sumber yang dimaksud adalah penyulang. Jadi jika pada penyulang terjadi gangguan maka cubicle akan trip.
Battery Charger
Busbar
LBS 630 A M
HEATER
Penyulang 1
Gambar 4.4 Incoming Catu daya dari penyulang masuk melalui cubicle incoming dengan LBS pada posisi close yang kemudian akan masuk ke busbar. Heater berfungsi untuk menjaga kelembaban pada incoming.
53
Untuk lebih jelasnya dapat kita lihat pada wiring diagram di bawah ini.
20 kV, In 630 A L1 L2 L3
LBS 630 A
Gambar 4.5 Wiring diagram untuk incoming tipe IM
54
Hz
V
Busbar 3 phasa, 20 kV, 100 A
LBS 100 A
Fuse PT
HEATER Fuse
Gambar 4.6 Metering tipe CM Fungsi dari metering adalah untuk pengukuran. Maka pada metering terdapat PT. Pengukuran dapat dilihat pada voltmeter dan frekuensimeter. Fuse pada metering berfungsi untuk melindungi PT. Dapat dilihat lebih jelas pada wiring diagram di bawah ini.
Q2
BUS 20 KV, In = 100 A
T5-7
20 kV / V3 100 V / V3 50 VA , CL 0,5 4
6
8 2
3
5
7
1
1
1
1
FU 4-6
1
2
CN1
CN4
CN3
N
2
2
R S T
V1 V2
Hz
2
V
CN2
S6
1
P3
P2
2
10 A
Gambar 4.7 Wiring diagram untuk metering tipe CM
FU I-3 6,3 A
Q1
N
L3
L2
L1
For Metering Facilities
55
56
Antara metering dan incoming tipe NSM terhubung dengan busbar 3 phasa. Daya masuk ke metering melewati fuse menuju ke trafo tegangan (PT) 20 kV 3 /100 3 kemudian melalui fuse menuju ke Voltmeter dan Frekuensimeter. Jadi fungsi dari metering adalah untuk pengukuran.
Bus 20 KV, In = 630 A
L1 L2 L3
Q1
100-200A / 5-5A 15VA, 10P10
2S2
XA1 2
T1 2S1
02 3
2S2 T2
03
2S1 2S2
4 T3
2S1
1 04 01
R S
To SEPAM
T N
Gambar 4.8 Wiring diagram untuk outgoing tipe DM1-W Outgoing dan metering terhubung dengan busbar tiga phasa. Pada outgoing terdapat CT, dimana sisi sekunder dari CT terhubung dengan sepam. Pada outgoing juga terdapat CB dengan media pemutus gas SF6 yang interlock dengan earthing switch. CB dapat dioperasikan secara manual (dengan menarik keluar dari panel outgoing) dan secara otomatis ( dengan dikoordinasikan dengan sepam) jika arus yang mengalir diluar dari setting.
MVASC =
3
I × kV = 1000
3
14500 × 20 = 502,3MVA 1000
57
Jika daya yang melewati CB lebih besar dari 13,85 MVA maka CB akan rusak. Jadi pada outgoing berfungsi untuk proteksi terhadap arus menggunakan CB dengan media pemutus gas SF6 dan menyalurkan daya untuk dipakai oleh pelanggan. 4.3.2 Cubicle Double Incoming Dengan ATS Pada Pelanggan UKP 2000 A TRAFO 150 / 20 KV
630 A
630 A
Penyulang Jemursari
Penyulang Siwalankerto
Battery Charger
Hz
RCV 420
LBS 630 A
LBS 630 A
ATS
V
SEPAM
LBS 100 A FUSE
A
CB HEATER
CT
PT
HEATER HEATER HEATER
Incoming 1
Incoming 2
Metering
Outgoing
Gambar 4.9 Cubicle Double Incoming dengan ATS Rangkaian cubicle double incoming terdiri dari tiga cubicle, yaitu satu buah incoming tipe NSM untuk dua incoming yang masing-masing incoming dicatu oleh satu penyulang, metering dan outgoing.
58
Dapat kita ambil contohnya pada pelanggan TM UKP. Incoming 1 dicatu dari penyulang Siwalankerto sebagai penyulang utama sedangkan incoming 2 dicatu dari penyulang Jemursari sebagai penyulang standby, dimana penyulang standby akan bekerja jika terjadi gangguan pada penyulang Siwalankerto.
Batteray Charger
RCV 420
Busbar
LBS 630 A
Neon Voltage Devider
Heater 50 W 220 VAC
LBS 630A
Y2
Y2
M
M
Y1
Y1
Neon Voltage Devider
Heater 50 W 220 VAC
Penyulang Siwalankerto Penyulang Jemursari
Gambar 4.10 Double incoming tipe NSM yang menggunakan ATS Tipe NSM ini dapat disetting dengan setting normal dan standby untuk tiap incoming. Misalkan incoming 1 disetting normal dan dicatu oleh Penyulang Siwalankerto sedangkan incoming 2 disetting standby dan dicatu oleh Penyulang Jemursari, maka incoming 1 akan beroperasi selama Penyulang Siwalankerto tidak ada gangguan. Jika Penyulang Siwalankerto mengalami gangguan, maka incoming 1 akan trip dan dengan sistem ATS incoming 2 akan beroperasi/ bekerja. Jika Penyulang Siwalankerto sudah tidak mengalami gangguan maka dengan sistem ATS incoming 2 akan trip dan incoming 1 beroperasi dengan dicatu dayanya dari penyulang Siwalankerto. Untuk metering menggunakan tipe CM dan outgoing menggunakan tipe DM1-W, sama seperti metering dan outgoing pada cubicle single incoming.
59
4.4 Setting pembatas daya pelanggan berdasarkan TDL 2003 di sisi Cubicle Outgoing
Untuk setting pembatas daya pelanggan meliputi : •
1,05 x In, tidak trip > 60 menit
•
1,20 x In, trip < 20 menit
•
1,50 x In, trip < 10 menit
•
4 x In, dikoordinasikan dengan OCR
Misalkan, pelanggan UKP dengan daya kontrak 2180 kVA, maka In dapat dihitung dengan rumus : kVA = 1,73 Vline Iline maka In =
KVA 2180 KVA = = 62,9311 A ≈ 63A 1,73 Vline 3 20 KV
Setting relay : •
1,05 x 63 tidak trip > 60 menit ( setting 62 menit ) Pelanggan dapat memakai arus sebesar 66,15 A tidak selama 62 menit
•
1,20 x 63 trip < 20 menit ( setting 15 menit ) Pelanggan dapat memakai arus sebesar 75,6 A tidak lebih dari 15 menit
•
1,50 x 63 trip < 10 menit ( setting 2 menit ) Pelanggan dapat memakai arus sebesar 94,5 A tidak lebih dari 2 menit 4 x 63 dikoordinasikan dengan OCR Pelanggan dapat memakai arus 252 A untuk Istart
Tripping time (detik)
•
Arus lebih (Ampere)
1,05 In 1,2 In 1,5 In
4 In
Gambar 4.11 Grafik arus lebih terhadap waktu pemutusan sesuai TDL 2003
60
Dari grafik dapat kita ketahui bahwa semakin besar arus yang dipakai, maka semakin cepat waktu pemutusan. Hal itu dimaksudkan untuk membatasi arus yang dapat dipakai oleh pelanggan. Jadi yang menyebabkan trip adalah arus lebih. 4.5 Proteksi Cubicle Outgoing Double Incoming Sepam A
Busbar Shunt trip release
CB
CT
Earthing Switch
Gambar 4.12 Single Line dari Outgoing Proteksi pada outgoing dikontrol melalui Sepam. Proteksi pokok yang ada pada Sepam adalah proteksi terhadap arus lebih dan terhadap earth fault.
61
Gambar 4.13 Wiring diagram dari Sepam 1005 Proteksi yang ada pada sepam meliputi : •
Phase over current (50/51) Jika satu atau dua atau tiga dari arus setiap phasanya melebihi batas dari setting maka CB akan trip dalam waktu tertentu. ( setting : standart inverse time, very inverse time, extremely inverse time).
•
Earth fault (50N/51N) Jika arus gangguan diluar batas dari setting maka CB akan trip dalam waktu tertentu. ( setting : standart inverse time, very inverse time, extremely inverse time ).
62
•
Thermal overload (49) Jika suhu dalam cubicle melebihi dari batas setting maka CB akan trip ( setting : 50% - 200% dari suhu normal ).
•
Negative sequence unbalance (46) Jika perbedaan arus pada salah satu phasanya terhadap arus setting maka CB akan trip dalam waktu tertentu. (setting : 10% Ib ≤ Ii ≤ 500% Ib).
•
Locked rotor (51LR) Rotor pada motor akan terkunci apabila satu atau lebih dari arus tiga phasanya melebihi setting. ( setting : 50% In < I < 500% In )
•
Start (66) Jika Istart motor melebihi batas setting maka CB akan trip ( setting : 1 In < Is < 60 In )
•
Phase under current (37) Apabila arus pada salah satu phasanya dibawah dari batas setting maka CB akan trip ( setting : 5% In > Is > 100% In )
Keterangan : Ib = Besarnya arus pada saat keadaan seimbang (balance) In = Arus nominal Is = Arus setting Ib = Arus balance
Tabel 4.1 Harga k untuk unbalance (Ii / Ib)
63
Ii / Ib (%)
k
Ii / Ib (%)
k
Ii / Ib (%)
k
10
99,95
110
4,24
310
1,577
15
54,50
120
3,90
320
1,53
20
35,44
130
3,61
330
1,485
25
25,38
140
3,37
340
1,444
30
19,32
150
3,15
350
1,404
33,33
16,51
160
2,96
360
1,367
35
15,34
170
2,80
370
1,332
40
12,56
180
2,65
380
1,298
45
10,53
190
2,52
390
1,267
50
9,00
200
2,40
400
1,236
55
8,21
210
2,29
410
1,18
57,7
7,84
220
2,14
420
1,167
60
7,55
230
2,10
430
1,154
65
7,00
240
2,01
440
1,13
70
6,52
250
1,94
450
1,105
75
6,11
260
1,86
460
1,082
80
5,74
270
1,80
470
1,06
85
5,42
280
1,74
480
1,04
90
5,13
290
1,68
490
1,02
95
4,87
300
1,627
≥ 500
1
100
4,64
Dapat kita lihat dengan contoh setting sepam sebagai pembatas dan proteksi berikut ini : Pada pelanggan UKP mempunyai daya kontrak 2180 kVA, maka arus nominal dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
kVA = 1,73 Vline Iline maka In =
2180 kVA kVA = = 62,9311 A ≈ 63A 1,73 Vline 3 20 kV
Untuk proteksi terhadap arus lebih dapat disetting sebagai berikut:
64
•
Standart inverse time
Arus lebih (I) yang mengalir sebesar 1,2 In = 75,6 A dan time delay(T) = 1 detik. Menurut TDL 2003 arus lebih (I) sebesar 1,2 In harus trip sebelum 20 menit. Setting agar arus yang mengalir sebesar 1,2 In akan trip setelah 19 menit (t) dapat disetting dengan menentukan arus setting (Is) dengan rumus dibawah ini.
t=
0,14 T × , maka Is = 75,4438 A o ,o 2 − 1 2,97 ( I / Is)
I Is
0 , 02
0,14T = 1+ 2,97t
I 0,14T Æ = 1 + Is 2,97t
50
75,6 0,14 × 1 Æ = 1 + Is 2,97 × 1140
50
Is = 75,6 / 1,002069546 = 75,4438 A Jadi untuk memenuhi syarat dari TDL 2003 maka Is untuk standart inverse time disetting 75,4 A. •
Very inverse time Arus lebih (I) yang mengalir sebesar 1,2 In = 75,6 A dan time delay(T) = 1 detik. Menurut TDL 2003 arus lebih (I) sebesar 1,2 In harus trip sebelum 20 menit. Setting agar arus yang mengalir sebesar 1,2 In akan trip setelah 19 menit (t) dapat disetting dengan menentukan arus setting (Is) dengan rumus dibawah ini.
t=
13,5 T × , maka Is = 75,007 A ( I / Is) − 1 1,5
I 13,5T = 1+ Is 1,5t
Æ
I 9T 75,6 9 ×1 = 1+ Æ = 1+ Is t 1140 Is
Is = 75,6 / 1,0072069546 = 75,0079 A
65
Jadi untuk memenuhi syarat dari TDL 2003 maka Is untuk very inverse time disetting 75 A. •
Extremely inverse time Arus lebih (I) yang mengalir sebesar 1,2 In = 75,6 A dan time delay(T) = 1 detik. Menurut TDL 2003 arus lebih (I) sebesar 1,2 In harus trip sebelum 20 menit. Setting agar arus yang mengalir sebesar 1,2 In akan trip setelah 19 menit (t) dapat disetting dengan menentukan arus setting (Is) dengan rumus pada halaman berikut. t=
T 80 , maka Is = 72,5165 A × 2 ( I / Is) − 1 0,808 2
80T I 80T 75,6 80 × 1 I = 1+ = 1+ Æ Æ = 1+ 0,808t Is 0,808t Is 0,808 × 1140 Is Is = 75,6 / 1,042521362 = 72,5165 A Jadi untuk memenuhi syarat dari TDL 2003 maka Is untuk extremely inverse time disetting 72,5 A. Untuk proteksi terhadap arus gangguan yang menyebabkan terjadi unbalance dapat disetting sebagai berikut: Setting Is = 50 % ( 10% Ib ≤ Is ≤ 500% Ib ) Lihat harga k pada tabel 2.3 untuk Ii / Ib = 50 maka didapat harga k = 9 t = k × T = 9 × 1 detik = 9 detik Jika terjadi unbalance ≥ 50 %, maka dalam waktu t = 9 detik CB akan trip.
66
4.6 Perhitungan CT pada outgoing sebagai pembatas daya kontrak pelanggan
CT di outgoing dipasang menurut besarnya daya kontrak yang diperlukan oleh pelanggan. Pemilihan CT dapat kita lihat pada contoh berikut ini : UKP dengan Daya Kontrak = 2180 kVA Tegangan nominal = 20 kV kVA = 1,73 Vline Iline maka In =
kVA 2180 kVA = = 62,9311 A ≈ 63A 1,73 Vline 3 20 kV
Arus yang diambil dari hasil perhitungan adalah 63 A, jadi CT yang dipakai oleh UKP adalah 75 A Faktor kali = ratio CT × ratio PT = 75 × 20000 5 100 = 3000 kali Kegunaan faktor kali yaitu jika pada kWHmeter menunjukkan 10 kWH berarti penunjukkan kWHmeter sebenarnya adalah 10 kWH x 3000 = 30000 kWH. Tabel 4.2 Perhitungan CT dan faktor kali No.
Besar Daya Kontrak (kVA)
1
210
2
240
3
275
4
300
Potential Perhitungan CT yang Faktor dipakai Transformer CT Kali (Volt) (Ampere) (Ampere) 20000 3 10 400 6,062 5 100 3 20000 3 10 400 6,928 5 100 3 20000 3 10 400 7,938 5 100 3 20000 3 10 400 8,660 5 100 3
67
Tabel 4.2 Perhitungan CT dan faktor kali (sambungan) No.
Besar Daya Kontrak (kVA)
5
345
6
555
7
690
8
865
9
1040
10
1110
11
1385
12
1730
13
1865
14
2180
Potential Perhitungan CT yang Faktor dipakai Transformer CT Kali (Volt) (Ampere) (Ampere) 20000 3 10 400 9,959 5 100 3 20000 3 20 800 16,021 5 100 3 20000 3 20 800 19,918 5 100 3 20000 3 25 1000 24,97 5 100 3 20000 3 40 1600 30,022 5 100 3 20000 3 40 1600 32,042 5 100 3 20000 3 40 1600 39,981 5 100 3 20000 3 50 2000 49,94 5 100 3 20000 3 60 2400 53,838 5 100 3 20000 3 75 3000 62,931 5 100 3
68
Tabel 4.2 Perhitungan CT dan faktor kali (sambungan) No.
Besar Daya Kontrak (kVA)
15
2500
16
2770
Potential Perhitungan CT yang Faktor dipakai Transformer CT Kali (Volt) (Ampere) (Ampere) 20000 3 75 3000 72,169 5 100 3 20000 3 100 4000 79,963 5 100 3
20000 3465
17
100,02
150
5
100
3 3
20000 3880
18
112,005
150
5
100
3
4330
124,99
150
5
100
3
5540
159,926
200
5
100
3
6230
179,844
200
5
100
8000
3
20000 21
6000
3
20000 20
6000
3
20000 19
6000
3
8000
3
Tabel 4.3 Contoh pelanggan TM dengan daya kontraknya No
Nama Pelanggan TM
Alamat
Daya kontrak (kVA)
Tarif
Faktor kali
1
MGI
Rungkut Industri 3
210
I3
400
2
PT. MHE
Rungkut Industri 1
240
I3
400
3
PT. NS
Rungkut Industri 1
275
I3
400
69
Tabel 4.3 Contoh pelanggan TM dengan daya kontraknya (sambungan) No
Nama Pelanggan TM
Alamat
Daya kontrak (kVA)
Tarif
Faktor kali
4
PT. SIER
Rungkut Industri 3
300
I3
400
5
PPS
Rungkut Industri 1
345
I3
600
6
PT. C
Rungkut Industri 3
555
I3
600
7
PT. MP
Rungkut Industri 4
690
I3
800
8
GW PT. SIER
Rungkut Industri Raya
690
B3
1200
9
PT. WK
Rungkut Industri 1
865
I3
1200
10
CV. SA
Rungkut Industri 1
1040
I3
2000
11
RSI
Kali Rungkut Raya
1110
I3
1600
12
UKP
Siwalankerto
1110
S3K
2000
13
SJI
Rungkut Industri 4
1385
I3
2000
14
PT. FMI
Waru
1730
I3
2000
15
US
Trenggilis Mejoyo
1865
S3K
3000
16
UKP
Siwalankerto
2180
S3K
4000
17
PT. MI
Rungkut Industri Raya
2180
I3
4000
18
PT. R
Berbek Industri 5
2500
I3
4000
19
PT. MM
Margorejo
2770
B3
4000
20
PT. U
Rungkut Industri 4
3465
I3
4000
21
PT. MS
Waru
3880
I3
6000
22
PT. PB
Berbek Industri 1
4330
I3
8000
23
PT. LI
Gedung Baruk Raya
6230
I3
8000
Dilihat dari tabel diatas, maka pemasangan CT pada pelanggan TM sudah memenuhi syarat, dilihat dari kapasitas CT yang dipasang disesuaikan dengan daya kontraknya.
70
4.7 Interlock
Suatu sistem dikatakan interlock jika kedua-duanya tidak dapat dioperasikan secara bersamaan. Interlock untuk cubicle double incoming terdapat pada :
•
LBS di incoming 1 dengan LBS di incoming 2
•
CB dengan earthing switch yang terletak di outgoing
LBS 630 A
LBS 630 A
Incoming 1
Incoming 2
Gambar 4.14 Interlock untuk LBS pada incoming 1 dengan LBS pada incoming 2 Jadi incoming 1 dan incoming 2 tidak dapat dioperasikan secara bersamaan.
LBS 630 A
LBS 630 A
LBS 630 A
CB CT
PT
Incoming 1
Incoming 2
Metering
Outgoing
Gambar 4.15 Interlock untuk CB dengan earthing switch pada outgoing Karena disconnector and earthing switch merupakan sistem yang interlock maka LBS dan earthing switch tidak dioperasikan secara bersamaan, begitu juga pada CB dan earthing switch pada outgoing.
