koordinasi proteksi PMT - Recloser

KOORDINASI PMT PLR 9 DAN RECLOSER PLR 19-81 PADA SISTEM PROTEKSI JARINGAN TEGANGAN MENENGAH 20 KV DI WILAYAH KERJA PT. PLN (PERSERO) RAYON PALUR

Laporan Tugas Akhir Program Studi Diploma III Teknik Elektro

oleh: Bima Cahya Nugraha NIM 21060112083009

PROGRAM KERJASAMA FT UNDIP – PT. PLN (PERSERO) FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2015

i

HALAMAN PENGESAHAN Tugas Akhir KOORDINASI PMT PLR 9 DAN RECLOSER PLR 19-81 PADA SISTEM PROTEKSI JARINGAN TEGANGAN MENENGAH 20 KV DI WILAYAH KERJA PT. PLN (PERSERO) RAYON PALUR

oleh : BIMA CAHYA NUGRAHA 21060112083009 Telah disetujui oleh dosen pembimbing tugas akhir pada Hari

:

Tanggal

:

Tempat

: Mengetahui,

Menyetujui,

Ketua Program DIII Kerjasama

Dosen Pembimbing

FT Undip – PT PLN

Ir. Bambang Winardi, M.Kom

Yuniarto, ST, MT

NIP. 196106161993031002

NIP.197106151998021001

Mengetahui, Ketua Program DIII Teknik Elektro FT Undip

Yuniarto, ST, MT NIP.197106151998021001

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

TUGAS AKHIR KOORDINASI PMT PLR 9 DAN RECLOSER PLR 19-81 PADA SISTEM PROTEKSI JARINGAN TEGANGAN MENENGAH 20 KV DI WILAYAH KERJA PT. PLN (PERSERO) RAYON PALUR oleh: BIMA CAHYA NUGRAHA NIM 21060112083009

telah dipertahankan di depan Dewan Penguji pada tanggal Penguji I

Penguji II

Penguji III

Ir. Syaiful Manan, M. Priyo Sasmoko S.T, M.Eng NIP.196101221987031001 NIP.19710916199821001

Drs Eko Ariyanto, MT NIP.196004051986021001

Mengetahui,

Mengetahui,

Ketua Program DIII Kerjasama

Ketua Program DIII Teknik Elektro

FT Undip – PT PLN

FT Undip,

Ir. Bambang Winardi, M.Kom

Yuniarto, ST, MT

NIP. 196106161993031002

NIP.197106151998021001

iii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Koordinasi PMT PLR 9 dan Recloser PLR 19-81 pada Sistem Proteksi Jaringan Tegangan Menengah 20 KV di Wilayah Kerja PT. PLN (Persero) Rayon Palur”. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat akhir studi di Program Studi Diploma III Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro dan memperoleh gelar Ahli Madya. Dalam proses pembuatan Tugas Akhir ini penulis menemukan banyak kesulitan dan hambatan baik yang bersifat teknis maupun non teknis. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. H. Zainal Abidin, MS, selaku Ketua Program Diploma III Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. 2. Bapak Yuniarto,ST.MT selaku Ketua Program Studi Diploma III Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang serta Dosen Wali Angkatan 2012 dan telah membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Ir. Bambang Winardi M.Kom Selaku Ketua Program DIII Kerjasama Undip-PLN Fakultas Teknik Universitas Diponegoro

iv

4. Semua Pegawai di PT. PLN Rayon Palur yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah memberi bimbingan dalam pembuatan Tugas Akhir dan membantu dalam mendapatkan data, materi, dan informasi untuk Laporan Tugas Akhir. 5. Orang tua yang selalu memberikan doa dan semangat juang untuk belajar dan meraih cita-cita. 6. Teman-teman angkatan 2012 PSD III Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro terutama kelas kerjasama PT. PLN (Persero) yang senantiasa menjaga kekompakan dan berbagi semangat selama proses pengerjaan Tugas Akhir ini. 7. Febriawan Ramadhan, Dedy Kurstiadi, Yokanan Tri kurniawan P, Riansyah Kurnia Wibowo dan teman-teman sekontrakan yang telah memberi semangat dan berbagai ide selama pengerjaan Tugas Akhir ini. 8. Semua pihak yang telah membantu dalam pembuatan Tugas Akhir ini yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu. Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini, sehingga kritik dan saran dari semua pihak sangat diharapkan. Akhirnya penulis hanya berharap semoga laporan ini dapat memberikan manfaat. Semarang,

Juni 2015

Penulis

v

ABSTRAK Gangguan yang terjadi di jaringan 20 kV ada yang bersifat temporer (bersifat gangguan sementara) ada juga yang permanen (bersifat permanen yang perbaikannya butuh waktu yang lama). Bahkan gangguan yang awalnya hanya bersifat temporer dapat berubah menjadi gangguan permanen, karena sistem proteksi yang terpasang tidak bekerja secara optimal. Seperti yang terjadi pada penyulang Palur 9 pada triwulan pertama tahun 2015 telah terjadi trip pada PMT sebanyak 3 kali di section kedua. Padahal beban besar dari penyulang Palur 9 terletak pada section 1. Peralatan proteksi yang ada di penyulang Palur 9 kurang maksimal dalam menangani gangguan yang terjadi pada triwulan pertama tahun 2015 ini. Dari evaluasi ini recloser pada penyulang Palur 9 diharapkan bisa melindungi beban section pertama penyulang Palur 9. Recloser adalah pemutus balik otomatis secara fisik mempunyai kemampuan sebagai pemutus beban yang dapat bekerja secara otomatis, untuk mengamankan sistem dari arus lebih yang diakibatkan adanya gangguan hubung singkat dan sebagai pelengkap untuk pengaman terhadap gangguan temporer atau permanen dan membatasi luas daerah yang padam akibat gangguan. Pada recloser terdapat relai sebagai pengaman gangguan antar fasa (over current relay) dan pengaman gangguan satu fasa ke tanah (ground fault relay) yang sangat peka terhadap perubahan rangkaian yang dapat mempengaruhi bekerjanya alat lain. Recloser diharapkan dapat bekerja optimal dengan penempatan pada jaringan dan nilai setting kerjanya tepat. Koordinasi waktu kerja antar peralatan proteksi juga diperlukan agar gangguan yang terjadi tidak meluas sampai bagian yang tidak terganggu. Kata kunci: sistem proteksi, koordinasi proteksi, PMT, recloser

vi

ABSTRACT Disorders that occur in 20 kV network many are temporary (temporary disturbance in nature) and permanent (the permanent fix takes a long time). Even disorders that initially only temporary can be turned into a permanent disorder because the protection system installed is not working optimally. As was the case at Palur penyulang 9 in the first quarter of the year 2015 had occurred at the PMT trip as much as three times in the second section. Whereas the burden of penyulang is located at Palur 9 section 1. Existing protection equipment at Palur penyulang 9 insufficient in dealing with disorders that occur in the first quarter of the year 2015. This evaluation of the recloser at Palur penyulang 9 is expected to be the first section penyulang protecting Palur 9. Automatic Recloser turning breaker is physically have the ability as the load breaker can work automatically to secure the system from the current more due to the presence of a short circuit interruption and as a complement to safeguards against temporary or permanent disruptions and limit the area that outages due to interference. Recloser relay there on safety as interference between the phases (over current relay) and one phase of the disorder to the safety ground (ground fault relay) that is very sensitive to changes in a series of works which may affect other tools. Recloser has expected to work optimally with placement on a network and setting it works just right. Coordination between working time protection equipment was also needed to the disorder that occurred did not extend to the part that is not disturbed.

vii

DAFTAR ISI HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................................... iii KATA PENGANTAR ................................................................................................. iv ABSTRAK ................................................................................................................... vi DAFTAR ISI .............................................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. xii DAFTAR TABEL ...................................................................................................... xiv DAFTAR ISTILAH .................................................................................................... xv DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................. xvi BAB I ............................................................................................................................ 1 1.1 Latar Belakang .................................................................................................... 1 1.2 Perumusan Masalah ............................................................................................. 3 1.3 Batasan Masalah .................................................................................................. 3 1.4 KeaslianTugasAkhir ............................................................................................ 4 1.5 Manfaat Tugas Akhir .......................................................................................... 4 1.6 Tujuan Tugas Akhir ............................................................................................ 5 BAB II ........................................................................................................................... 6

viii

2.1 Sistem Proteksi .................................................................................................... 6 2.1.1

Pengertian Proteksi ................................................................................. 6

2.1.2 Syarat Sistem Proteksi .................................................................................. 7 2.1.2

Tujuan Peralatan Proteksi ....................................................................... 9

2.2 Peralatan Proteksi Penyulang 20 KV .................................................................. 9 2.2.1

Current Transformer ............................................................................. 10

2.2.2 Potensial Transformer................................................................................. 11 2.2.3 Pemutus Tenaga (PMT) .............................................................................. 13 2.2.4 Over Current Relay (OCR) ......................................................................... 13 2.2.5 Ground Fault Relay (GFR) ......................................................................... 18 2.2.6 Recloser ...................................................................................................... 20 2.3 Analisa Perhitungan Gangguan Hubung Singkat .............................................. 25 2.3.1 Gangguan 3 fasa ......................................................................................... 25 2.3.2 Gangguan 2 Fasa......................................................................................... 28 2.3.3

Gangguan 1 Fasa Ketanah .................................................................... 30

2.4 Impedansi Ekivalen Jaringan ............................................................................ 33 2.4.1

Impedansi Sumber ................................................................................ 33

2.4.2

Impedansi Trafo .................................................................................... 34

ix

2.4.3

Impedansi Penyulang ............................................................................ 35

2.4.4

Impedansi Ekivalen ............................................................................... 36

2.5 Kesepakatan Nilai Setting OCR Penyulang 20 kV ........................................... 37 2.6 Koordinasi Proteksi PMT Outgoing-Recloser .................................................. 39 BAB III ....................................................................................................................... 41 3.1 Langkah Pengamatan ........................................................................................ 41 3.1.1

Tahap Persiapan .................................................................................... 41

3.1.2

Pengumpulan Data ................................................................................ 41

3.1.3

Pengolahan Data ................................................................................... 47

3.1.4

Penulisan Laporan ................................................................................. 47

3.2 Perhitungan Nilai Setting .................................................................................. 47 3.4 Evaluasi Koordinasi PMT PLR 9 dan Recloser 19-81 ...................................... 49 3.5 Pengujian Perhitungan Nilai Setting dengan Microsoft Excel .......................... 49 BAB IV ....................................................................................................................... 51 4.1

Evaluasi Koordinasi Proteksi feeder Palur 9 ................................................ 51

4.2

Perhitungan Impedansi Transformator ......................................................... 51

4.2.1

Reaktansi urutan positif (X1) ................................................................ 51

4.2.2

Reaktansi urutan Nol (XT0) ................................................................... 52

x

4.3

Perhitungan Impedansi Sumber.................................................................... 53

4.4

Perhitungan Impedansi Distribusi ................................................................ 54

4.5

Perhitungan Impedansi Ekivalen .................................................................. 56

4.5.1

Perhitungan Impedansi Ekuivalen Positif dan Negatif ......................... 56

4.5.2

Perhitungan Impedansi Equivalen Nol ................................................. 57

4.6

Perhitungan Arus Hubung Singkat ............................................................... 58

4.6

Analisa Gangguan yang Terjadi Pada Feeder PLR 09 ................................ 60

4.7 Hasil Evaluasi Koordinasi PMT PLR 9 dan Recloser PLR 19-81 .................... 73 BAB V ........................................................................................................................ 79 5.1

KESIMPULAN ............................................................................................ 79

5.2

SARAN ........................................................................................................ 81

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 82

xi

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Peralatan Proteksi Penyulang 20 kV pada Gardu Induk ......................... 10 Gambar 2.2 Knee Point Trafo Arus ............................................................................ 11 Gambar 2.3 PT dan Rangkaian Ekivalen PT .............................................................. 12 Gambar 2.4 PMT 20 kV .............................................................................................. 13 Gambar 2.5 Pengaman Arus Lebih Dengan 3 Fasa OCR ........................................... 14 Gambar 2.6 Karakteristik Waktu Kerja Seketika........................................................ 15 Gambar 2.7 Karakteristik Waktu Kerja dengan Tunda tertentu ................................. 16 Gambar 2.8 Karakteristik Waktu Kerja Inverse.......................................................... 17 Gambar 2.9 Karakteristik Relai Arus Lebih Inverse Kombinasi dengan Momen ...... 18 Gambar 2.11 Wiring Koordinasi antara PMT dengan OCR GFR .............................. 21 Gambar 2.12 Alur Kerja Recloser Saat Terjadi Gangguan ......................................... 23 Gambar 2.13 Vektor Tegangan ................................................................................... 26 Gambar 2.14 Gambar Beban untuk Rangkaian 3 Fasa ............................................... 26 Gambar 2.15 Pembebanan Tiga Fasa .......................................................................... 27 Gambar 2.16 Arah Arus Masing-masing Fasa ............................................................ 27 Gambar 2.17 Pembebanan 2 fasa pada rangkaian 3 fasa ............................................ 28 Gambar 2.18 Vektor Arus Urutan Positif dan Negatif................................................ 29 Gambar 2.19 Flux Yang Timbul Dari Fasa A ............................................................. 31 Gambar 2.20 Vektor Arus Urutan Positif, Negatif Dan Nol ....................................... 32 Gambar 2.21 Wilayah Kerja PMT Outgoing .............................................................. 38

xii

Gambar 3.1 single line diagram PLR 9 ....................................................................... 43 Gambar 3.2 Pengukuran Beban Per-Section ............................................................... 44 Gambar 3.3 Spesifikasi Transformator III G.I Palur .................................................. 45 Gambar 3.4 Setting Over Curent Relay PMT outgoing Palur 9 tahun 2014.............. 46 Gambar 3.5 Setiing recloser exisiting PLR 19-81 ...................................................... 47 Gambar 4.1 Kurva OCR yang bekerja saat terjadi gangguan di T2-12/8C ................ 61 Gambar 4.2 Kurva GFR yang bekerja saat terjadi gangguan di T8-5/24 ................... 62 Gambar 4.3 Kurva OCR yang bekerja saat terjadi gangguan di T2-12/8C ................ 64

xiii

DAFTAR TABEL Tabel 2.2 Kesepakatan Proteksi 2012 ......................................................................... 38 Tabel 3.1 Beban Per-Section Feeder Palur 9 .............................................................. 44 Tabel 3.2 History Gangguan di feeder Palur 9............................................................ 45 Tabel 4.1 Tahanan dan Reaktansi Penghantar AAAC tegangan 20 KV ..................... 54 Tabel 4.2. Arus hubung singkat yang terjadi pada feeder PLR 01 ............................. 59 Tabel 4.3 Data History Gangguan dan Letak Gangguan ............................................ 60 Tabel 4.4 Nilai setting PMT Palur 9 dan Recloser PLR 19-81 ................................... 73 Tabel 4.5 Nilai setting recloser di T2-12/27 ............................................................... 78 Tabel 4.6 Perbandingan kerugian KWh akibat gangguan........................................... 78

xiv

DAFTAR ISTILAH OCR

: Over Current Relay

GFR

: Ground Fault Relay

PMT

: Pemutus Tenaga

PLR 9

: Palur 9

PLR 19-81

: Palur 19-81

KV

: Kilo Volt

GIS

: Gas Insulated Substation

CT

: Current Transformer

PT

: Potential Transformer

Ip

: Arus Pick Up

Id

: Arus Drop Off

SI

: Standart Inverse

DC

: Direct Current

TD

: Time Delay

HS1

: High Set 1

HS2

: High Set 2

HIS 150 kV

: Arus Hubung Singkat 150 kV

MVA

: Mega Volt Ampere

Tms

: Time Multiple Setting

Iset

: I setting

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Daftar Trafo GI Palur ............................................................................... 1 Lampiran 2 Setting Relai Proteksi 2014 ...................................................................... 2 Lampiran 3 Daftar Beban Persection ........................................................................... 3 Lampiran 4 Single Line Diagram Trafo Distribusi Penyulang PLR09 ........................ 4 Lampiran 5 Data Asset Jaringan TM ........................................................................... 5 Lampiran 6 Formulir Gangguan Tegangan Menengah ................................................ 6

xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang PT. PLN (Persero) sebagai Perusahaan BUMN yang bertugas untuk memenuhi kebutuhan listrik, dituntut untuk menyediakan energi listrik yang cukup, baik secara kuantitas maupun kualitas. Tuntutan tersebut semakin nyata dengan diberlakukannya UU No. 30 Tahun 2009 yang memungkinkan penyediaan energi listrik untuk kepentingan umum diberlakukan oleh BUMD, Pihak Swasta atau badan usaha lain diluar PT PLN (Persero). PT PLN (Persero) harus mampu menjawab tantangan ini dengan peningkatan pelayanan dan penyediaan energi listrik yang andal, aman dan efisien. Listrik yang disalurkan ke pelanggan harus secara kontinyu, aman digunakan, dan efisien dalam biaya pengoperasianya. Sistem distribusi merupakan bagian dari sistem ketenaga listrikan yang paling dekat dengan beban/pelanggan, yang menyalurkan tenaga listrik melalui dengan mempergunakan tegangan 20 KV pada Jaringan Tegangan Menengah (JTM) serta tegangan 220 / 380 V pada jaringan Tegangan Rendah (JTR). Sebagian besar jaringan distribusi 20 KV di Indonesia mempergunakan saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) yang melintasi udara terbuka, sehingga tidak menutup kemungkinan terjadinya gangguan seperti gangguan karena petir atau gangguan yang diakibatkan pepohonan dan binatang. Hal ini dapat mengakibatkan terjadinya hubung singkat antar

1

2

fasa (3 fasaatau 2 fasa) atau antara 1 fasa ketanah, yang dapat bersifat temporer maupun permanen. Untuk mengatasi hal tersebut maka diperlukan pemasangan peralatan proteksi yang berupa relai arus lebih (OCR) yang mengamankan gangguan 2 fasa maupun 3 fasa serta relai gangguan tanah(GFR) untuk mengamankan gangguan fasa - tanah. Pada sistem distribusi, kedua relai tersebut terpasang pada Gardu Induk serta gardu hubung jaringan distribusi. Pada gardu hubung jaringan distribusi, relai-relai tersebut berada dalam peralatan recloser. Peralatan proteksi tersebut akan mengamankan sistem dari gangguan listrik dengan cara memisahkan bagian sistem yang mengalami gangguan, sehingga daerah yang padam karena gangguan dapat dipersempit. Agar diperoleh kinerja recloser yang maksimal maka relai OCR dan GFR pada recloser perlu dikoordinasikan dengan relai OCR GFR pada sisi outgoing di Gardu Induk. Untuk mencoba hasil perhitungan koordinasi relai OCR GFR pada PMT outgoing dengan recloser maka dapat disimulasikan terlebih dahulu dalam software Microsoft Excell agar didapat nilai setting yang tepat sebelum diaplikasikan pada peralatan yang berada di jaringan. Berdasarkan permasalah tersebut dibuatlah suatu Tugas Akhir dengan judul : “KOORDINASI PMT PLR 9 DAN RECLOSER PLR 19-81 PADA SISTEM PROTEKSI JARINGAN TEGANGAN MENENGAH 20 KV DI WILAYAH KERJA PT. PLN (PERSERO) RAYON PALUR”.

3

1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas dapat dirumuskan permasalahan yang terjadi adalah : 1. Bagaimana koordinasi PMT outgoing dengan recloser dalam menselektivitas arus gangguan, dimana sumber arus gangguan berada di hilir recloser PLR 19-81. 2. Bagaimana melakukan perhitungan dan analisa nilai setting OCR GFR PMT outgoing dan setting OCR GFR recloser . 3. Perbandingan antara koordinasi PMT outgoing dengan recloser sebelum setting dan setelah setting baru. 4. Mensimulasikan setting baru dengan software Microsoft Excell untuk mengetaui selektivitas kerja dengan setting baru. 1.3 Batasan Masalah Penulisan Tugas Akhir ini akan dibatasi pada masalah-masalah sebagai berikut : 1. Pembahasan hanya

pada koordinasi antara PMT outgoing PLR 19 dengan

recloser PLR 19-81. 2. Perhitungan arus gangguan hubung singkat yang dicari perhitungan arus hubung singkat satu fasa, dua fasa, dan tiga fasa. 3. Hanya melakukan perhitungan nilai setting yang baru, tidak membahas teknis untuk melakukan uji dan setting relay pada PMT outgoing.

4

4. Tidak membahas secara detail mengenai trafo tenaga pada GI dan recloser pada penyulang karena penulis hanya mengambil data-data dari peralatan tersebut untuk dilakukan perhitungan nilai setting OCR pada PMT outgoing. 5. Software Microsoft Excell hanya untuk mensimulasikan koordinasi perlatan proteksi antara PMT Outgoing dan recloser. 1.4 KeaslianTugasAkhir Evaluasi perhitungan Nilai Setting Koordinasi OCR dan GFR pada sisi Outgoing dan Recloser memang sudah dilakukan oleh karyawan PT PLN (Persero), namun dalam tugas akhir ini dilakukan evaluasi perhitungan yang baru, dengan tujuan agar setting OCR GFR pada PMT dan recloser dapat diketahui adanya kurang tepatnya nilai setting akibat perubahan jaringan. 1.5 Manfaat Tugas Akhir Manfaat penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1.

Manfaat bagi PT PLN (Persero) evaluasi perhitungan dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan untuk setting pada PMT dan recloser.

2.

Mengetahui kekurangan dari sistem proteksi pada penyulang Palur 9 selama ini.

3.

Manfaat bagi Program Studi Diploma III Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro, tugas akhir ini dapat digunakan sebagai wawasan tambahan untuk materi koordinasi proteksi OCR GFR yang diterapkan oleh PT PLN (Persero).

5

4.

Manfaat bagi Mahasiswa, sebagai referensi tambahan untuk mempelajari matakuliah sistem proteksi.

1.6 Tujuan Tugas Akhir Adapun tujuan dalam penyusunan tugas akhir ini, antara lain : 1.Untuk menganalisa koordinasi proteksi PMT dengan recloser yang bekerja pada sistem distribusi 20 Kv. 2.Untuk perhitungan nilai setting relay OCR GFR dalam upaya peningkatan keandalan koordinasi sistem proteksi. 3.Untuk analisa system proteksi yang bekerja di penyulang 20 kv saat ini. 4.Memberi bahan pertimbangan bagi PT. PLN (persero) Area Surakarta dari hasil evaluasi koordinasi yang dilakukan oleh penulis.

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Sistem Proteksi 2.1.1 Pengertian Proteksi Proteksi distribusi merupakan perlindungan yang terpasang di sistem distribusi tenaga listrik, bertujuan untuk mencegah atau membatasi kerusakan pada jaringan dan peralatannya serta untuk keselamatan umum. (Sarimun N, 2012 : 26) Sistem proteksi adalah susunan perangkat proteksi secara lengkap yang terdiri dari perangkat utama dan perangkat-perangkat lain yang dibutuhkan untuk melakukan fungsi tertentu berdasarkan prinsip-prinsip proteksi. (Pandjaitan, Bonar, 2013: hal 4) Sistem proteksi bekerja untuk mengamankan gangguan atau menghilangkan kondisi tidak normal pada sistem tenaga listrik. Proteksi tersebut bekerja saat terjadinya gangguan dalam kawasan yang harus dilindunginya. (lEC 15-05-025 dalam Utami, 2014 : 12) Sistem proteksi sangat penting peranannya dalam upaya untuk meningkatkan pelayanan listrik ke konsumen. Dengan sistem proteksi yang baik, maka kualitas pelayanan listrik kepada pelanggan juga lebih baik. Sistem distribusi tenaga listrik memiliki keamanan dalam mengatasi gangguan, sehingga saat terjadi gangguan tidak membahayakan lingkungan di sekitar jaringan tersebut. Selain itu juga

6

7

kontinuitas pelayanan energi listrik terus terjaga di wilayah yang jauh dari gangguan tersebut. 2.1.2 Syarat Sistem Proteksi Sistem proteksi harus memiliki syarat dalam menjalankan fungsinya sebagai pengaman peralatan distribusi tenaga listrik. Syarat tersebut harus dipenuhi oleh setiap peralatan proteksi, sehingga sistem proteksi akan berjalan baik sesuai dengan fungsinya. Beberapa persyaratan sistem proteksi yang harus dipenuhi adalah sebagai berikut : Setiap peralatan proteksi tentunya memiliki persyaratan yang harus dipenuhi agar dapat mengamankan peralatan yang dilindunginya. Adapun persyaratannya adalah sebagai berikut : a. Kepekaan (Sensitivity). b. Keandalan (Reability). c. Selektifitas (Selectivity). d. Kecepatan (Speed). (Affandi dalam Aziz, 2014: 9) Berikut ini adalah penjelasan dari beberapa persyaratan sistem proteksi diatas : a. Kepekaan (Sensitivity) Prinsipnya peralatan proteksi harus dapat mendeteksi gangguan dengan rangsangan minimum dari sumber gangguan. Misalnya adalah gangguan hubung singkat fasa dengan tanah, dimana kawat penghantar putus dan

8

mengenai pohon atau rumah. Pohon dan rumah memiliki tahanan yang cukup besar, sehingga arus gangguan satu fasa-tanah yang dirasakan oleh relay kecil. b. Keandalan (Reability) Sistem proteksi harus dapat diandalkan selama mungkin, sehingga ketika terjadi gangguan atau kondisi yang tidak normal maka sistem proteksi tersebut dapat bekerja sewaktu-waktu untuk melindungi peralatan distribusi. Keandalan sistem proteksi dari awal setting harus terjaga untuk jangka waktu selama mungkin. c. Selektifitas (Selectivity) Peralatan proteksi harus selektif bekerja pada sistem yang terkena gangguan, sehingga sistem yang tidak terkena gangguan tidak terpengaruhi oleh sistem proteksi tersebut. Selain itu proteksi juga dapat membedakan apakah gangguan terdapat di daerah pengaman utama atau pengaman cadangan, dan proteksi harus bekerja secara instant atau dengan delay waktu. d. Kecepatan (Speed) Untuk memeperkecil/meminimalisir kerugian akibat gangguan, maka bagian yang terganggu harus dipisahkan secepat mungkin, sehingga peralatan proteksi juga harus bekerja secara cepat untuk membebaskan bagian yang terganggu. Keterlambatan kerja peralatan proteksi dapat mengganggu sistem atau merusak peralatan secara thermal stress.

9

2.1.2 Tujuan Peralatan Proteksi Peralatan proteksi dipasang untuk menjalankan fungsi dan tujuan untuk keamanan pelayanan distribusi tenaga listrik kepada pelanggan. Ada beberapa penjelasan mengenai tujuan dari pemasangan peralatan proteksi distribusi, yaitu : a. Untuk meminimalisir kerusakan peralatan akibat adanya gangguan, terutama peralatan yang penting dalam penyaluran tenaga listrik. Hal itu disebabkan peralatan seperti trafo, dan PMT sangat vital dalam distribusi tenaga listrik, sehingga proteksi peralatan tersebut juga saling berkoordinasi. b. Untuk meminimalisir daerah gangguan padam, sehingga peralatan lain yang jauh dari daerah gangguan dibebaskan dari gangguan tersebut. c. Untuk memberikan pelayanan listrik yang handal, aman, dan memiliki mutu yang baik kepada konsumen. d. Untuk memberikan keamanan bagi manusia, makhluk hidup, atau benda lain yang berada di sekitar peralatan listrik. 2.2 Peralatan Proteksi Penyulang 20 KV Sistem proteksi penyulang 20 KV merupakan kumpulan dari peralatan-peralatan proteksi jaringan distribusi yang bekerja dalam satu kesatuan utuh yang untuk melindungi peralatan penyulang 20 KV. Peralatan proteksi penyulang 20 KV yang terletak di Gardu Induk antara lain adalah CT (Current Transformer), PT (Potensial Transformer), PMT (Pemutus Tenaga), Catu Daya, dan Pengawatan.

10

Gambar 2.1 Peralatan Proteksi Penyulang 20 kV pada Gardu Induk (Sumber : Pusat Pendidikan dan Pelatihan, 2010 :1)

Semua peralatan proteksi harus memiliki unjuk kerja yang bagus, baik secara individu maupun koordinasi antar peralatan tersebut. Tidak hanya relay nya saja, tetapi semua peralatan yang mendukung sistem proteksi berjalan dengan baik. 2.2.1 Current Transformer Trafo arus yaitu peralatan yang digunakan untuk melakukan pengukuran besaran arus pada instalasi tenaga listrik di sisi primer (TET, TT, dan TM) yang berskala besar dengan melakukan transformasi dari besaran arus yang besar menjadi besaran arus yang kecil secara akurat dan teliti untuk keperluan pengukuran dan proteksi. (Oktavia, 2013 : 78) Trafo arus berfungsi untuk menurunkan arus besar/tinggi pada tegangan tinggi/menengah menjadi arus kecil pada tegangan rendah yang biasanya disebut arus sekunder. Arus dari tegangan menengah diturunkan untuk masukkan

11

peralatan proteksi dan meter, karena peralatan proteksi dan meter tidak dapat mendeteksi arus yang besar. Selain itu CT juga berfungsi sebagai isolasi atau pemisah peralatan HV (High Voltage) dan perealatan LV (Low Voltage).

Gambar 2.2 Knee Point Trafo Arus (Sumber : Pusat Pendidikan dan Pelatihan, 2010 : 2) 2.2.2 Potensial Transformer PT

(Potensial

Transformer)

adalah

tarfo

yang

digunakan

untuk

mentrasformasikan tegangan menengah ke tegangan rendah, dimana tegangan sisi sekundernya tersebut sebagai input peralatan proteksi dan pengukuran. Berbeda dengan trafo tenaga, PT dibutuhkan tingkat ketelitian dan tegangan yang sesuai dengan peralatan di sisi sekundernya, sedangkan trafo tenaga dibutuhkan tegangan dan kemampuan daya trafo tersebut. Tegangan sekunder dari PT dugunakan sebagai pengukuran di kWh meter kubikel, dan sistem proteksi untuk relai UFR (Under Frekwensi Relay). Adapun perbedaan kerja dari transformator potensial dan transformator arus adalah :

12



Pada transformator potensial, arus primer sangat tergantung beban sekunder, sedangkan pada transformator arus, arus primer tidak tergantung kondisi rangkaian sekunder



Pada transformator potensial, tegangan jaringan dipengaruhi terminalterminalnya sedangkan transformator arus dihubung seri dengan satu jaringan dan tegangan kecil berada pada terminal-terminalnya. Namun transformator arus mengalirkan semua arus jaringan.



Pada kondisi kerja normal tegangan jaringan hampir konstan dan karena itu kerapatan fluks serta arus penguat dari transformator potensial hanya berubah di atas batas larangan sedangkan arus primer dan arus penguatan dari transformator arus berubah di atas batas kerja normal.

Gambar 2.3 PT dan Rangkaian Ekivalen PT Sumber (website http://id.scribd.com/doc/146974094/Load-BreakSwitch: 24/06/2014; 06:28)

13

2.2.3 Pemutus Tenaga (PMT) Pemutus Tenaga (PMT) merupakan peralatan saklar / switching mekanis, yang mampu menutup, mengalirkan dan memutus arus beban dalam kondisi normal serta mampu menutup, mengalirkan (dalam periode waktu tertentu) dan memutus arus beban dalam spesifik kondisi abnormal / gangguan seperti kondisi short circuit / hubung singkat. Fungsi utamanya adalah sebagai alat pembuka atau penutup suatu rangkaian listrik dalam kondisi berbeban, serta mampu membuka atau menutup saat terjadi arus gangguan ( hubung singkat ) pada jaringan atau peralatann lain.

Gambar 2.4 PMT 20 kV ( Sumber : GI 150 kV Weleri) 2.2.4 Over Current Relay (OCR) Relay arus lebih atau OCR adalah relay pengaman yang bekerja berdasarkan kenaikan arus diatas batas setting relay tersebut. Kenaikan arus dapat disebabkan oleh gangguan hubung singkat antar fasa , hubung singkat fasa-tanah, dan beban lebih. OCR yang dipasang di recloser digunakan sebagai pengaman utama untuk

14

jaringan SUTM/SKTM 20 kV dan OCR pada PMT digunakan sebagai pengaman cadangannya.

Gambar 2.5 Pengaman Arus Lebih Dengan 3 Fasa OCR Sumber(websitehttp://anggerrose.wordpress.com/2012/05/08/relaiarus-lebih, 20/06/2014; 21:33)

Prinsip kerja arus lebih mendeteksi arus yang melalui SUTM/SKTM dimana sebelum masuk ke relai arus tersebut ditransformasikan terlebih dahulu oleh trafo arus. Isekunder dari trafo arus yang masuk ke relai, pada saat terjadi gangguan Iprimer pada tafo arus besar, begitu pula dengan Isekunder trafo yang menyebabkan arus melewati batas setting relai arus lebih, sehingga relai akan mengirimkan indikasi trip pada tripping coil relai untuk bekerja membuka peralatan seperti recloser atau PMT.

Arus yang bekerja pada relai terbagi menjadi dua, yaitu :

15

1. Arus pick-up (Ip) adalah nilai arus minimum yang dapat menyebabkan rele bekerja dan menutup kontaknya. Arus ini biasa disebut sebagai arus kerja. 2. Arus drop-off (Id) adalah nilai arus maksimum yang menyebabkan rele berhenti bekerja sehingga kontaknya membuka kembali. Arus ini biasa disebut sebagai arus kembali. (Firdaus dalam Utami, 2014 : 25) Karakterisitik kerja relai arus lebih dibagi menjadi empat, yaitu : a. Karakteristik relai arus lebih seketika / instantaneous Jangka waktu relai mulai pick up, sampai selesainya kerja relai sangat pendek ( 40 s/d 80 mili detik ) karakterisitik relai ini bekerja pada arus gangguan yang terjadi didekat gardu induk yang merupakan arus gangguan maksimum. t

t

SET

I

I SET Moment

Gambar 2.6 Karakteristik Waktu Kerja Seketika (Sumber : Pusat Pendidikan dan Pelatihan, 2010 : 14)

b. Relai arus lebih tunda waktu tertentu ( definite time OCR )

16

Jika jangka waktu relai mulai pick up sampai selesai, diperpanjang dengan nilai waktu tertentu dan tidak tergantung dari besarnya arus yang menggerakannya.

t

Tset

t SET

Iset Gambar 2.7 Karakteristik Waktu Kerja dengan Tunda tertentu I SET (Sumber : Pusat Pendidikan dan Pelatihan, 2010 : 14) I c. Relai arus lebih waktu berbanding terbalik ( inverse time OCR ) Jangka waktu relai mulai pick up sampai selesai kerja relai , diperpanjang dengan waktu yang berbanding terbalik dengan besarnya arus yang

17

menggerakannya ( arus gangguan ). Relai arus lebih inverse dapat dibagi menjadi :  normal / standart inverse  very inverse  extremely inverse  long time inverse

Gambar 2.8 Karakteristik Waktu Kerja Inverse (Sumber : IEC 60255 dalam Utami, 2014 : 29)

d. Relai arus lebih waktu tertentu maupun relai arus lebih inverse biasanya

18

dikombinasi dengan moment / instantaneous Bila arus yang menggerakan relai lebih besar dari arus setting tunda waktu dan lebih kecil dari setting arus seketika maka relai akan bekerja dengan tunda waktu. Bila arus lebih besar dari setting seketika maka relai akan bekerja tanpa tunda waktu. Relai tunda waktu biasanya digunakan untuk koordinasi dengan pengaman lain untuk mendapatkan selektivitas.

t tSEtT

tSEtT Momen tTT t

ISEtT

I

I SET Momen TT t Gambar 2.9 Karakteristik Relai Arus Lebih Inverse Kombinasi dengan Momen (Sumber : Pusat Pendidikan dan Pelatihan, 2010 : 16) 2.2.5 Ground Fault Relay (GFR) Cara koordinasi relai arus lebih gangguan tanah, pada prinsipnya sama dengan cara koordinasi OCR, tetapi perlu dipahami proses mendeteksi arus gangguan tanah, dapat dijelaskan sebagai berikut:

19

1.

Arus gangguan tanah selalu masuk ke relai gangguan tanah (GFR), baik yang diperoleh dari resultante ketiga arus fasa maupun dari current transformer (CT) netral.

2.

Besarnya nilai arus gangguan tanah tergantung pada tahanan pentanahan netral.

3.

Bila tahanan pentanahan mempunyai nilai yang besar kurva arus pada karakteristik inverse akan landai dan tidak memberikan waktu yang lebih cepat. Bila terdapat hal seperti ini setelan relai dipilih karakteristik invers yang sesuai dengan kurva arus.

4. Dengan pentanahan langsung, kurva arus gangguan menjadi curam, setelan relai dengan mempergunakan karakteristik inverse, dapat menekan komulasi waktu dan relai gangguan fasa dapat mengamankan untuk gangguan tanah.

20

Gambar 2.10 Pengaman Arus Lebih GFR Sumber(websitehttp://anggerrose.wordpress.com/2012/05/08/relaiarus-lebih, 20/06/2014; 21:33)

2.2.6 Recloser Recloser artinya membuka kembali,di pergunakan untuk mengamankan peralatan listrik/jaringan tegangan menengah bila terjadi gangguan hubung singkat temporer atau permanen. Gangguan temporer yang menyebabkan recloser bekerja seperti 1.

Terhubungnya antar konduktor karena tarikan kurang kencang dan tertiup angin.

2.

Karena tersambar petir.

3.

Tersentuh cabang pepohonan.

4.

Binatang yang melinasi konduktor yang menyebabkan hubung singkat (burung, tikus dll). (Sarimun, 2012:206)

21

Pengaman jenis ini dapat disetting cepat untuk gangguan yang temporer dan lambat untuk gangguan yang permanen, dengan kata lain disetting delay atau instan. Setelan lambat perlu dikoordinasikan dengan pengaman lain seperti OCR, GFR pada outgoing. Dimisalkan jaringan udara tersentuh pohon yang sesaat karena tertiup angin dan pohon tersebut hanya beberapa detik menyentuh pohon maka settingan delay yang bekerja dan recloser buka/tutup sesuai settingan dan lamnaya waktu untuk delay. Recloser juga bisa menjadi instan ketika arus gangguan hubung singkatnya melebihi arus settingan instan pada recloser. Settingan ini sesuai keinginan petugas yang mensetting recloser tersebut tentunya ada juga faktor yang mempengaruhi besarnya settingan tersebut.

Gambar 2.11 Wiring Koordinasi antara PMT dengan OCR GFR Sumber http://izaal.wordpress.com/2014/07/19/recloser-penutup-balik-79/ 24/06/2014; 08:47

22

2.2.6.1 Cara Kerja Recloser Prinsip kerja dari recloser saat terjadi gangguan adalah sebagai berikut: 1.

Kondisi normal Switch S menutup. Bila terjadi gangguan fasa tanah maka rele akan bekerja dan memberikan perintah trip ke PMT. Pada saat itu juga recloser mulai bekerja (saat mendapat tegangan positip dari rele), elemen yang start adalah elemen dead time (DT) dan block time (BT).

2.

Setelah beberapa waktu (sesuai setting) elemen DT menutup kontaknya dan memberi perintah PMT untuk masuk (reclose), bersamaan itu juga mengenergise elemen BT.

3.

Elemen BT ini segera membuka rangkaian closing coil PMT sehingga PMT tidak akan bisa reclose lagi.

4.

Setelah waktu elemen BT terlampaui sesuai settingnya maka elemen BT akan reset kembali. Selanjutnya recloser siap kembali untuk melakukan reclose PMT bila terjadi gangguan baru. Secara umum setelan DT adalah 1 detik dan BT adalah 40 detik.

23

2

1

4

3

Gambar 2.12 Alur Kerja Recloser Saat Terjadi Gangguan Sumber http://izaal.wordpress.com/2014/07/19/recloser-penutup-balik-79/ 24/06/2014; 08:47

Keterangan : 

Dead Time (Waktu Interval Recloser) Ukuran setting secara waktu dari PMT trip sampai masuk kembali,

fungsinya untuk memadamkan busur api, gangguan arus dan menghilangkan gangguan temporer.

24



Blocking/ Reclaim Time Memblock dead time beberapa waktu setelah PMT masuk.

Memberikan kesempatan untuk memulihkan tenaga setelah melakukan siklus reclosing. 2.2.6.2 Aplikasi Recloser Pada suatu gangguan permanen, recloser berfungsi memisahkan daerah atau jaringan yang terganggu sistemnya secara cepat sehingga dapat memperkecil daerah yang terganggu pada gangguan sesaat, recloser akan memisahkan daerah gangguan secara sesaat sampai gangguan tersebut akan dianggap hilang, dengan demikian recloser akan masuk kembali sesuai settingannya sehingga jaringan akan aktif kembali secara otomatis. Oleh karena itu beberapa pengaplikasian dari recloser di antaranya adalah: a.

Dipasang pada Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM), karena SUTM sering mengalami gangguan hubung singkat fasa-fasa atau fasa ke tanah yang bersifat temporer .

b.

Berfungsi menormalkan kembali SUTM atau memperkecil pemadaman tetap oleh gangguan temporer .

c.

Sebagai pengaman seksi dalam SUTM sehingga dapat membatasi / melokalisir daerah yang terganggu .

25

2.3 Analisa Perhitungan Gangguan Hubung Singkat Untuk menentukan nilai setting pada OCR dibutuhkan analisa perhitungan arus gangguan tiga fasa maupun dua fasa, berikut ini adalah analisa perhitungan arus gangguan tiga fasa dan dua fasa. 2.3.1 Gangguan 3 fasa Analisa arus gangguan tiga fasa dapat dihitung dengan prinsip hukum ohm, dimana besar arus gangguan sebanding dengan tegangan dan berbanding terbalik terhadap impedansi penyulang. ( 𝑽 = 𝑰 ∗ 𝒁 )……………………………………………………………(2.1) Dalam sistem tiga fasa dikenal adanya impedansi urutan positif ( Z1), urutan negatif (Z2 ) dan urutan nol ( Z0 ). Dalam pembahasan gangguan 3 fasa, arus gangguannya dihitung dengan rumus sebagai berikut : 𝐼 3 𝐹𝑎𝑠𝑎 =

𝑉𝑝−𝑛 𝑍1

…………………………………………………………(2.2)

Dimana : I 3 FASA = besar arus gangguan tiga fasa (dalam ampere). Vp-n = besar tegangan tiap fasa terhadap netral sistem (dalam volt). Z1

= Impedansi ekivalen urutan positif (dalam ohm).

(Pusat Pendidikan dan Pelatihan, 2010 :3)

26

Berikut ini merupakan penjelasan bagaimana rumus tersebut dapat terbentuk. Besar tegangan sistem tiga fasa dalam keadaan seimbang adalah sama besar, hanya sudut fasanya berbeda 120°, seperti digambarkan sebagai berikut :

Gambar 2.13 Vektor Tegangan (Sumber : Pusat Pendidikan dan Pelatihan, 2010 : 4) Bila digabungkan oleh hubung ketiga fasa beban-beban tersebut, maka gambarnya dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 2.14 Gambar Beban untuk Rangkaian 3 Fasa (Sumber : Pusat Pendidikan dan Pelatihan, 2010 : 6) Arus masing-masing fasa mengalir keluar, sama seperti arah tegangannya (tidak melawan arah tegangan yang dibangkitkan) dan bertemu disatu titik untuk kembali ke

27

netral dengan nilai arus sebesar IA+IB+IC dalam vektor karena arus-arus tersebut berbeda fasa 120°. Sehingga gambar pembebanannya seperti ini :

Gambar 2.15 Pembebanan Tiga Fasa (Sumber : Pusat Pendidikan dan Pelatihan, 2010 : 7) Dan gambarnya dapat dibuat sebagai berikut:

Gambar 2.16 Arah Arus Masing-masing Fasa (Sumber : Pusat Pendidikan dan Pelatihan, 2010 : 8) Gambar diatas sama dengan kejadian gangguan tiga fasa, dimana ketiga arus fasa yang mengalir di masing-masing impedansi Z tidak ada yang melawan ggl EA, EB dan

28

EC yang dibangkitkan, sehingga diartikan pada arah positif. Demikian pula impedansi yang menghambat arus itu diartikan impedansi positif. Dengan demikian dapat dimengerti bahwa arus gangguan tiga fasa dihitung dengan rumus. 𝐼 3 𝐹𝑎𝑠𝑎 =

𝑉𝑝−𝑛 𝑍1

…………………………………………………………(2.3)

Arus gangguan 3 fasa besarnya tegangan fasa terhadap netral dibagi dengan Z1, dimana Z1 adalah impedansi urutan positif dari seluruh rangkaian didalam sistem, baik yang tersambung seri ataupun paralel yang disederhanakan menjadi satu nilai ekivalen sebesar Z1. 2.3.2 Gangguan 2 Fasa Gangguan dua fasa pada sistem tiga fasa, kasusnya dimana ujung dua fasa dihubungkan dengan impedansi sebesar Z.

Gambar 2.17 Pembebanan 2 fasa pada rangkaian 3 fasa (Sumber : Pusat Pendidikan dan Pelatihan, 2010 : 9) Pada gambar dijelaskan bahwa arus yang mengalir pada rangkaian tertutup di fasa A mengalir arus IA , di fasa B mengalir arus IB dimana IA =IB = I, dengan sumber tegangan fasa A-B yang besarnya EAB = √3 * EA.

29

Perhatikan arus IA (yang mengalir di impedansi Z) keluar dari fasa A urutannya sama dengan urutan ggl fasa A (positif) sehingga impedansi Z yang menghambat aliran arus itu dapat disebut dengan impedansi urutan positif (Z1), sementara IB yang mengalir kembali kesumber (lewat impedansi Z di fasa B) terlihat melawan urutan ggl yang dibangkitkan difasa B (negatif), sehingga boleh kita katakan bahwa impedansi yang menghambat aliran arus difasa B disebut dengan impedansi urutan negatif (impedansi melawan urutan ggl yang dibangkitkan difasa B atau Z2). Pada saat fasa A dan B terhubung akan terbentuk vektor antara arus urutan positif dan negatif di fasa A 0

dan fasa B, dimana urutan posistif di fasa A akan berbeda sudut 120 dengan urutan di fasa B begitu juga untuk urutan negatifnya.

Gambar 2.18 Vektor Arus Urutan Positif dan Negatif (Sumber : Pusat Pendidikan dan Pelatihan, 2010 : 10) Hubungan impedansi Z1 dan Z2 didalam rangkaian diatas adalah terseri, sehingga besarnya impedansi yang menghubungkan antara fasa A dan B adalah sebesar Z1 + Z2. Sehingga arus yang mengalir antara fasa A dan B itu dihitung dengan rumus sederhana satu fasa adalah sebagai berikut,

30

𝐼 2 𝐹𝑎𝑠𝑎 =

𝑉𝑎−𝑏

…………………………………………………………(2.4)

𝑍1+𝑍2

Jika impedansi Z1 adalah impedansi jaringan di fasa A dan Z2 di fasa B dan diujung impedansi itu dihubungkan langsung, maka terbentuk suatu sistem tiga fasa yang sedang mengalami gangguan hubung singkat dua fasa. Dengan uraian diatas, maka arus gangguan dua fasa dapat dihitung dengan menggunakan rumus tersebut yaitu ;

……….……………………………..(2.5) (Pusat Pendidikan dan Pelatihan, 2010 : 10) Dimana impedansi Z1 dan Z2 adalah impedansi urutan positif dan impedansi urutan negatif dari seluruh impedansi masing-masing urutan didalam sistem, baik yang tersambung seri dan atau paralel yang disederhanakan menjadi impedansi ekivalen urutan positif dan impedansi ekivalen urutan negatif. 2.3.3 Gangguan 1 Fasa Ketanah Bila dalam sistem 3 fasa, salah satu fasanya (fasa A) dibebani oleh suatu impedansi Z, sumber yang berperan dalam pembebanan ini adalah tegangan fasa (A) yang dibebani tersebut. Pertama kali arus yang mengalir akan melalui hambatan impedansi yang urutannya sama dengan urutan tegangan fasa (A) yang dibebani tersebut, seperti yang

31

dijelaskan pada uraian mendapatkan perhitungan hubung singkat tiga fasa, impedansi itu adalah impedansi urutan positif. (pusdiklat, 2010: hal 11) Arus yang mengalir tersebut (urutan positif) didalam kumparan generator membangkitkan flux yang mengalir di inti besi generator. Kemana berputarnya flux tersebut, pada gambar 2.35:

U

R

S W

T

V

Gambar 2.19 Flux Yang Timbul Dari Fasa A Sumber (pusdiklat, 2010: hal 11)

Flux yang mengalir di inti fasa tegangan yang dibebani seperti disebutkan diatas searah dengan urutan tegangan yang tentunya mendapat hambatan (reluktansi inti besi, celah udara antara kutub dan stator dan berputar mengelilingi inti stator kembali melalui fasa tang tidak dibebani (fasa B dan C). Sewaktu masuk ke fasa B dan C, akan melawan Gaya Gerak Listrik (GGL) fasa tersebut.

32

Akibatnya di kumparan fasa B dan C tersebut akan terinduksi yang melawan ggl yang dibangkitkan di fasa tersebut. Artinya pada kondisi ini terdapat arus yang melawan tegangan yang dibangkitkan sehingga bisa dikatakan ada hambatan impedansi dan biasa disebut dengan impedansi urutan negatif (berlawanan) yang terhubung seri dengan impedansi urutan positif. (pusdiklat: 2010, analisa sistem tenaga, hal 12)

Gambar 2.20 Vektor Arus Urutan Positif, Negatif Dan Nol Sumber (pusdiklat, 2010: hal 12) Fasa yang tidak dibebani ( B dan C ) tidak ada arus yang keluar karena tidak dibebani. Oleh sebab itu ada arus lain yang mengkompensir arus urutan negatif itu di fasa B dan C sehingga jumlahnya sama dengan nol. Akibatnya di fasa tersebut arus yang mengalir melalui hambatan Impedansi lain yang biasa disebut dengan Impedansi urutan nol, yang hubungannya seri.

33

Arus-arus ini pada fasa B dan fasa C akan membentuk vektor sama sisi, yang saling menghilangkan, sehingga arus urutan positif, negatif dan Nol hanya mengalir pada fasa A yaitu: I1 , I2 dan I0. (pusdiklat, 2010: hal 12) Arus difasa yang dibebani (fasa A), semua arus itu searah, sehingga arus yang mengalir pada impedansi adalah I = I1 + I2 + I0 Karena I =I0 = I1 = I2 , maka I = 3 x I0 dan masing-masing urutan itu dapat dihitung dengan dengan rumus : 𝐼0 = 𝐼1 = 𝐼2 =

𝐸𝐴 𝑍1 +𝑍2 +𝑍0

Sedangkan I1FASA = I1 + I2 + I0 sehingga,

𝐼1𝐹𝐴𝑆𝐴 =

3.𝐸𝐴 𝑍1 +𝑍2 +𝑍0

........................................................................... (2.6)

(pusdiklat, 2010: hal 13) 2.4 Impedansi Ekivalen Jaringan Untuk mengetahui impedansi total dari jaringan distribusi perlu menghitung impedansi urutan positif, negatif, dan nol pada sumber, trafo, dan penyulang. Berikut adalah penjelasan dari perhitungan impedansi ekivalen jaringan distribusi. 2.4.1 Impedansi Sumber Sumber untuk jaringan 20 kv adalah gardu induk 150 kv, sehingga perlu dihitung terlebih dahulu impedansi pada sisi 150 kv, sebelum dikonversikan menjadi 20 kv. Untuk menghitung impedansi pada tegangan tinggi 150 kv, sebagai berikut : 𝑋𝑠𝑇𝑇 =

𝑘𝑉 2 𝑀𝑉𝐴

…………………………………………………………(2.7)

34

Dimana : XsTT

: Impedansi sumber tegangan tinggi (ohm)

kV

: Tegangan sisi primer trafo tenaga (kilo volt)

MVA

: Hubung singkat sisi tegangan tinggi (MVA)

(Sarimun, 2012 : 164) Setelah didapatkan nilai impedansi sumber dari sisi tegangan tinggi 150 kV, maka perlu dikonversikan impedansi sumber menjadi tegangan 20 kV dengan menggunakan persamaan seperti ini : 𝑘𝑉12 𝑍1

=

𝑘𝑉22 𝑍2

………………………………………………………….(2.8)

Dimana : kV12

: Tegangan trafo tenaga sisi primer (kV)

kV22

: Tegangan trafo tenaga sisi sekunder (kV)

Z1

: Impedansi trafo tenaga sisi primer (ohm)

Z2

: Impedansi trafo tenaga sisi sekunder (ohm)

(Sarimun, 2012 : 166) 2.4.2 Impedansi Trafo Nilai reaktansi trafo tenaga urutan positif sama dengan urutan negatif (XT1=XT2), sedangkan nilai impedansi urutan nol trafo bergantung pada lilitan trafo tersebut. Nilai impedansi trafo dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : 𝑘𝑉 2

𝑋𝑇 (𝑝𝑎𝑑𝑎 100%) = 𝑀𝑉𝐴……………………………...…………………(2.9)

35

𝑋𝑇1 = 𝑋𝑇1 (%) 𝑥 𝑋𝑇 (𝑝𝑎𝑑𝑎 100%)……………………...……………...(2.10) Dimana : XT (pada 100%) : Impedansi trafo (Ω) kV2

: Tegangan sekunder trafo (V)

MVA

: Daya trafo (VA)

XT1 (%)

: Impedansi pada nameplat trafo (%)

XT1

: Reaktansi urutan positif (Ω)

(Sarimun, 2012 : 166) 2.4.3 Impedansi Penyulang Impedansi penyulang besarnya tergantung dengan jenis penghantar yang digunakan dan panjang penyulang tersebut. Semakin panjang penyulang maka impedansi jaringan juga akan semakin besar, impedansi bahan penghantar yang besar juga membuat impedansi penyulang tersebut menjadi besar. Untuk mencari impedansi urutan positif dan negatif dari penyulang menggunakan rumus : 𝑍1 = 𝑍2 = (𝑅 + 𝑗𝑋) ∗ 𝑝𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝑝𝑒𝑛𝑦𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔…………………………(2.11) Dimana : Z1

: Impedansi urutan positif (ohm)

Z2

: Impedansi urutan negative (ohm)

(R+jX)

: Impedansi positif/negatif per km (ohm/km)

Panjang penyulang

: Panjang jaringan (km)

36

Sedangkan untuk mencari impedansi urutan nol adalah : 𝑍0 = (𝑅0 + 𝑗𝑋0 ) ∗ 𝑝𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝑝𝑒𝑛𝑦𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔…………………….…………(2.12) Dimana : Z0

: Impedansi urutan nol (ohm)

(R+jX)

: Impedansi nol per km (ohm/km)

Panjang penyulang

: Panjang jaringan (km)

(Sarimun, 2012 : 167) 2.4.4 Impedansi Ekivalen Impedansi ekivalen disini adalah penjumlahan ekivalen dari impedansi urutan positif, urutan negative, dan impedansi urutan nol. Perhitungan impedansi total positif dan impedansi total negatif dapat menjumlahkan impedansi-impeansi yang ada, sedangkan impedansi total urutan nol dimulai dari titik gangguan sampai ke transformator tenaga yang netralnya di tanahkan. Persamaan untuk menghitung impedansi ekivalen : 𝑍1 = 𝑍𝑆1 + 𝑍𝑇1 + 𝑍𝑓𝑒𝑑1 ………………………………………………(2.13) 𝑍2 = 𝑍𝑆2 + 𝑍𝑇2 + 𝑍𝑓𝑒𝑑2 ………………………………………………(2.14) 𝑍0 = 𝑍𝑆0 + 𝑍𝑇0 + 𝑍𝑓𝑒𝑑0 ………………………………………………(2.15) Dimana : Z0

: Impedansi urutan nol

Z1

: Impedansi urutan positif

Z2

: Impedansi urutan negatif

37

ZS

: Impedansi sumber

ZT

: Impedansi trafo

Zfed

: Impedansi penyulang

(Sarimun, 2012 : 169) 2.5 Kesepakatan Nilai Setting OCR Penyulang 20 kV Nilai setting OCR penyulang 20 kV atau PMT outgoing terbagi menjadi 3 level atau zona, yaitu Time Delay (TD), High Set 1 (HS1), dan High Set 2 (HS2). Hal ini bertujuan untuk pembagian wilayah dan waktu kerja peralatan proteksi pada penyulang. Pada PMT outgoing, wilayah kerja TD dan HS1 merupakan back up protection bagi peralatan proteksi utama di jaringan. HS1 wilayah kerjanya adalah dari gardu induk sampai recloser kedua atau jarak 7,5 km dari gardu induk. OCR yang disetting pada level HS1 bekerja dengan karakteristik definite time relay. TD wilayah kerjanya dari gardu induk sampai dengan ujung penyulang, OCR yang di-setting pada level TD bekerja dengan karakteristik standard inverse. Sedangkan HS2 merupakan main protection untuk penyulang dari gardu induk sampai dengan recloser pertama atau pada jarak 0 - 2,5 km dari gardu induk. OCR yang di-setting pada level HS2 bekerja dengan karakteristik instaneous relay.

38

Bus 20 kV

R

O G

R

Outgoing

Bus 150 kV

High Set 2 Main Protection

Back Up Protection

High Set 1 Time Delay

Gambar 2.21 Wilayah Kerja PMT Outgoing ( Sumber : PT PLN Persero APD Jateng dan DIY) Nilai setting OCR untuk ketiga level tersebut berbeda, penentuan nilai setting sesuai dengan kesepakatan proteksi untuk penyulang 20 kV yang dibuat pada tahun 2012 untuk proteksi distribusi penyulang 20 kV P3B Jawa & Bali. Tabel 2.2 Kesepakatan Proteksi 2012 Penyulang 20 kV Jenis Relai : OCR non-directional Iset

: 1,2 x In CCC/CT

Tset

: 0,6 detik (untuk trafo Unindo 0,35 detik)

I high set 1 : 2,0 x In Trafo (60 MVA) : 2,2 x In Trafo (50 MVA) : 2,4 x In Trafo (30 MVA) : 2,6 x In Trafo (20 MVA) : 3,0 x In Trafo (16 MVA) : 3,2 x In Trafo (10 MVA)

39

T high set 1 : 0,3 detik I high set 2 : 5 x In Trafo T high set 2 : 0 detik (instant)

Untuk menghitung Tms pada level TD menggunakan rumus : 𝐼𝑓2𝑓𝑎𝑠𝑎 0,02

𝑇𝑚𝑠 =

𝑡 𝑥 [(

𝐼𝑠𝑒𝑡

)

−1]

0,14

… … … … … . … … … … … . . … … … … … . . … … . (2.16)

(Sarimun, 2012 : 31) Tms atau Time Multiple Setting merupakan nilai yang dimasukkan pada relai sebagai konstanta dalam perhitungan waktu inverse. Relai yang digunakan menggunakan jenis Inverse Time Relay. 2.6 Koordinasi Proteksi PMT Outgoing-Recloser Koordinasi proteksi OCR pada PMT outgoing dengan recloser salah satunya adalah perbedaan waktu kerja ketika terjadi gangguan hubung singkat pada jaringan distribusi. Recloser sebagai pengaman utama pada jaringan memiliki waktu kerja yang lebih cepat daripada PMT outgoing, sehingga ketika terjadi hubung singkat di penyulang recloser yang akan trip bukan PMT. Saat recloser yang trip maka penyulang di wilayah kerja recloser tidak teraliri listrik, sedangkan jaringan di antara PMT outgoing dan recloser masih dapat dialiri listrik. Ketika koordinasi ini gagal atau PMT outgoing yang trip maka seluruh penyulang tersebut tidak teraliri listrik, sehingga keandalan proteksi distribusi listrik kurang baik karena tidak bekerja secara selektif dalam mengisolasi gangguan.

40

Koordinasi proteksi antara PMT outgoing dan recloser

juga harus dapat

membedakan wilayah kerjanya, ketika gangguan terjadi pada wilayah di antara PMT outgoing dengan recloser maka PMT outgoing yang harus cepat bekerja untuk mengisolasi gangguan agar tidak merusak peralatan pada penyulang tersebut.

41

BAB III METODE PENGAMATAN

3.1 Langkah Pengamatan Dalam penulisan laporan tugas akhir ini, penulis melakukan beberapa langkah pengamatan, berikut langkah pengamatan pembuatan laporan tugas akhir : 3.1.1 Tahap Persiapan Persiapan adalah langkah awal dalam melakukan analisa kasus. Persiapan bertujuan untuk menentukan tahapan-tahapan yang harus dilakukan dalam pembuatan laporan, sehingga laporan akan lebih terperinci dan efektiv dalam menganalisa dari data yang sudah tersedia di lapangan. Beberapa tahapan persiapan dalam pembuatan tugas akhir adalah : 

Menentukan kasus yang akan dianalisa di laporan tugas akhir



Studi pustaka materi yang mendukung analisa tersebut



Menentukan data-data yang dibutuhkan



Mencari data-data untuk pembuatan tugas akhir

3.1.2 Pengumpulan Data Pengumpulan data merupakan tahapan untuk mendapatkan data yang valid sebagai pendukung dalam analisa kasus pada laporan tugas akhir. Data tersebut sebagai penguat argumen penulis dan sebagai landasan penulis dalam melakukan

42

penelitian.Dalam mengumpulkan data untuk laporan tugas akhir penulis melakukan 3 metode dalam pengumpulan data, yaitu: 1.

Metode Observasi Metode Observasi adalah metode pengumpulan data yang dilakukan

dengan cara melakukan pengamatan langsung di lapangan mengenai permasalahan yang ditinjau. Dalam pengumpulan data secara langsung penulis melakukan kegiatan Kerja Praktek di PT. PLN (Persero) Rayon Palur. Dari kegiatan tersebut maka diperoleh data-data yang didapat, antara lain: a. Panjang Jaringan Tegangan Menengah Feeder Palur 9. Pada perhitungan panjang Feeder Palur 9 dilakukan dengan cara mengikuti jaringan dari GI sampai ujung jaringan menggunakan kendaraan bermotor untuk kemudian dilihat jarak tempuhnya. Feeder Palur 9 mempunyai panjang jaringan 3 phasa 9.27 kms dan jaringan 1 phasa 8.17 kms. Feeder Palur 9 terdapat recloser di pole PLR 19-81. Jarak recloser dari G.I sekitar 5,5 kms. Palur 9 menggunakan kawat penghantar AAAC 240 mm untuk phasa dan AAAC 150 mm untuk netral.

43

Gambar 3.1 single line diagram PLR 9 Sumber PT. PLN (Persero) Rayon Palur b. Beban Per-Section Feeder Palur 9. Beban per-section dilakukan untuk mengetahui berapa besar penggunaan listrik pada section yang diukur. Semakin besar nilai beban (Amper) artinya semakin besar pula penggunaan listrik pada section tersebut. Untuk mengetahui nilai beban per-section dilakukan pengukuran

dengan

menggunakan

alat

clamp

meter

yang

disambungkan dengan telescopic stick agar bisa menjangkau jaringan yang akan diukur. Pengukuran dilakukan dari jaringan dekat dengan GI sampai yang terjauh dari GI.

44

Gambar 3.2 Pengukuran Beban Per-Section sumber: PT PLN (persero) Rayon Palur

Tabel 3.1 Beban Per-Section Feeder Palur 9 Alamat

feeder

JL SOLO-SRG JL SOLO-SRG BRUJUL KALING

PLR 09 PLR 09 PLR 09 PLR 09

Pole ujung section T11-4 T2-12/27 T19-81 T19-114

KALING

PLR 09

T19-123

Beban teukur

Beban section

77,8 A 22.2 A 6,2 A 2,7 A

55,6 A 26 A 3.5 A 2,7 A

0A

0A

section 1 2 3 4 Dead end

c. History Gangguan Feeder Palur 9 History gangguan didapatkan dengan mencatat setiap gangguan sejak kegiatan Kerja Praktek di PT. PLN (Persero) Rayon Palur, pencatatan dimulai dari 19 Januari 2015-17 April 2015.

45

Tabel 3.2 History Gangguan di feeder Palur 9 Feeder

Tanggal

Penyebab

PALUR 9

23-Jan-15

TRAFO TERGANGGU DI T2-12/8C ISOLATOR LONGSENG PECAH DI T85/24 BERSAMAAN PEMASUKAN LBS JOIN T19-33

12-Feb-15

16-Feb-15

2.

Lama Padam (menit) 24

20

102

Studi Literatur Salah satu cara yang digunakan penulisan dalam penulisan tugas akhir ini

adalah dengan metode studi literatur. Maksudnya adalah metode pengumpulan data yang dilakukan dengan mengambil data-data yang diperlukan dari literaturliteratur yang berkaitan. Data-data yang diperlukan, yaitu: 1. Spesifikasi Transformator III GI Palur

Gambar 3.3 Spesifikasi Transformator III G.I Palur Sumber APD Jateng DIY

46

2. Setting Over Current Relay dan Ground Fault Relay Existing pada Outgoing 20 kV Feeder Palur 9. Ratio CT pada outgoing 20 kV Palur 9 = 800/5 Setting Over Current Relay (OCR) dan Ground Fault Relay (GFR)

Gambar 3.4 Setting Over Curent Relay PMT outgoing Palur 9 tahun 2014 Sumber APD Jateng dan DIY 3. Setting Over Current Relay dan Ground Fault Relay Existing pada Recloser r Palur 19-81 Ratio CT pada Recloser PLR 19-81 = 1000/1

47

Gambar 3.5 Setiing recloser exisiting PLR 19-81 Sumber APD Jateng dan DIY

3.1.3 Pengolahan Data Setelah mendapatkan data yang cukup untuk melakukan analisa kasus, maka penulis melakukan pengolahan data tersebut.pengolahan data yaitu langkah melakukan perhitungan dan simulasi. 3.1.4 Penulisan Laporan Penulisan laporan adalah kegiatan menyusun informasi dan data yang didapat, sehingga memungkinkan adanya analisa kasus, penarikan kesimpulan dan pemberian saran tindakan. 3.2 Perhitungan Nilai Setting Setelah mendapatkan data setting yang lama langkah selanjutnya adalah menentukan nilai setting pada outgoing 20 kV feeder Palur 9 dan recloser PLR 19-81 agar dapat berkoordinasi saat terjadinya gangguan. Berikut tahapan-tahapan menghitung nilai setting, yaitu:

48

1. Perhitungan Impedansi Sumber Impedansi sumber ini adalah nilai tahanan pada sisi 150 kV, yang mewakili semua unit pembangkit beroperasi. Adapun reaktansi (impedansi) sumber mencakup: impedansi sumber pembangkit, impedansi transformator tenaga di Pusat Listrik dan impedansi transmisi. 2. Perhitungan Reaktansi Transformator Tenaga Reaktansi urutan positif tercantum pada papan nama (nameplate) transformator, besarnya tergantung dari kapasitas transformator tenaga, dimana XT1 = XT2. 3. Perhitungan Impedansi Penyulang Perhitungan impedansi penyulang bertujuan untuk mencari besar impedansi pada jarak tertentu berdasarkan pemakaian penghantar yang pada langkah selanjutnya digunakan untuk mencari nilai hubung singkat 1 fasa ke tanah atau 3 fasa 4. Perhitungan Arus Hubung Singkat Dalam mencari nilai setting, perhitungan arus hubung singkat yang dicari adalah arus hubung singkat 1 fasa ke tanah dan 3 fasa. Penggunaan arus hubung singkat 3 fasa karena apabila menggunakan arus hubung singkat 2 fasa nilai dari kedua perhitungan tersebut berbeda. Selain itu, penggunaan arus hubung singkat 3 fasa adalah untuk mengantisipasi terjadinya gangguan yang terjadi pada 3 fasa

49

5. Perhitungan over current relay dan ground fault relay Hasil perhitungan over current relay dan ground fault relay merupakan nilai setting yang digunakan pada outgoing 20 kV serta recloser untuk bekerja dan saling berkoordinasi apabila terjadi gangguan. Waktu kerja dan waktu koordinasi sangat penting agar gangguan yang muncul dapat diminimalisir dampaknya. 3.4 Evaluasi Koordinasi PMT PLR 9 dan Recloser 19-81 Evaluasi dilakukan dengan membandingkan data yang tersedia dengan hasil perhitungan dari penulis. Evaluasi ini dibutuhkan agar selektivitas kerja proteksi distribusi jaringan tegangan menengah tetap handal. Selain itu evaluasi dibutuhkan karena adanya perubahan dilapangan antara tahun 2014 dengan sekarang. Selain membandingkan setting 2014 dengan hasil perhitungan penulis, evaluasi juga melihat history gangguan dari feeder Palur 9 untuk dijadikan acuan saran yang akan diberikan. 3.5 Pengujian Perhitungan Nilai Setting dengan Microsoft Excel Pengujian dari perhitungan yang telah dilakukan untuk mengetahui benar atau salahnya perhitungan. Apabila perhitungan yang telah dilakukan benar (sama dengan hasil di microsoft excel), maka tahapan selanjutnya adalah mengamati kurva yang terbentuk bedasarkan perhitungan yang telah dilakukan. Terdapat 3 kurva yang masing-masing mewakili, sisi incoming, sisi outgoing, dan sisi recloser. Penentuan berhasil atau tidaknya suatu nilai perhitungan setting terlihat pada kurva yang berpotongan atau tidak. Apabila terdapat kurva berpotongan, maka nilai perhitungan

50

tersebut tidak bisa dimasukkan ke sistem jaringan. Sebaliknya, apabila tidak berpotongan maka perhitungan nilai setting dapat dimasukkan ke sistem jaringan. Setelah itu mensimulasikan hubung singkat terhadap jaringan dengan nilai setting dari perhitungan penulis menggunakan Microsoft Excell dari simulasi tersebut maka akan terlihat selektivitas kerja system proteksi antara PMT dengan recloser.

BAB IV PEMBAHASAN

4.1 Evaluasi Koordinasi Proteksi feeder Palur 9 Evaluasi koordinasi proteksi perlu dilakukan untuk mengetahui apakah kerja peralatan proteksi tesebut masih selektif karena adanya perubahan di jaringan yang dapat berupa penggantian kawat penghantar dan adanya perubahan jumlah beban. Selain itu evaluasi ini juga memperhitungkan history gangguan dari penyulang tersebut yang akan menjadi landasan dalam pemberian saran dari hasil evaluasi tersebut. 4.2 Perhitungan Impedansi Transformator 4.2.1 Reaktansi urutan positif (X1) Reaktansi transformator,

urutan

positif

besarnya

tercantum

tergantung

dari

pada

papan

kapasitas

nama

(nameplate)

transformator

tenaga..

Transdformator III GI Palur menggunakan belitan YnYn tanpa belitan delta dimana pada belitan tersebut XT1 = XT2 (

XT1

kV2

= Impedansi (%) x MVA

= 12,32% x

202 60

= 0,821 Ω 51

52

Jadi XTI=XT2 =0.821 Ω 4.2.2 Reaktansi urutan Nol (XT0) Reaktansi urutan negatif, diperoleh dari data Transformator tenaga itu sendiri, yaitu melihat adanya belitan delta sebagai belitan ketiga dalam transformator tenaga. (Pusdiklat, koordinasi proteksi sistem distribusi, hal 18) 

Untuk Transformator tenaga dengan hubungan belitan ΔY, dimana kapasitas belitan Delta (Δ) sama besar dengan kapasitas belitan Y, maka XT0 = XT1.



Untuk Transformator tenaga dengan hubungan belitan Yy Δ, dimana kapasitas belitan Delta (Δ), sepertiga dari kapasitas belitan Y (belitan yang dipakai untuk menyalurkan daya, sedangkan belitan delta tetap ada didalam transformator, tetapi tidak dikeluarkan kecuali satu terminal delta untuk ditanahkan), maka nilai XT0 = 3 x XT1.

XT0

= 3x XT1

Dari data Transformator III G.I Palur III menggunakan YnYn maka besar reaktansi urutan nol:

`

X0= XTI = 0,82 Ω

53

4.3

Perhitungan Impedansi Sumber Impedansi sumber ini adalah nilai tahanan pada sisi 150 kV, yang mewakili

semua unit pembangkit beroperasi. Adapun reaktansi (impedansi) sumber mencakup: impedansi sumber pembangkit, impedansi transformator tenaga di Pusat Listrik dan impedansi transmisi. MVAsc = 150x Ihs 3ϕ x √3 = 150x 15,83874 x √3 = 4.110,153MVA Karena arus gangguan hubung singkat yang akan dihitung adalah gangguan hubung singkat disisi 20 kV (sebagai dasar perhitungan dalam perhitungan satuan listrik pada tegangan 20 kV), maka impedansi sumber tersebut harus dikonversikan dulu ke sisi 20 kV, sehingga perhitungan Arus gangguan hubung singkatnya nanti sudah mempergunakan tegangan 20 kV (sebagai sumber tidak lagi mempergunakan tegangan 150 kV, karena semua impedansi sudah di-konversikan ke sistem tegangan 20 kV).

Xsc

𝐾𝑉 2

= 𝑀𝑉𝐴

𝑆𝐶

202

= 4110,153

54

= 0,097 Ω 4.4 Perhitungan Impedansi Distribusi Untuk meghitung Impedansi penyulang distribusi harus mengacu pada SPLN 64:1985 tentang tahanan dan reaktansi dari jenis penghantar. Pada penyulang Palur 9 penghantarnya menggunakan AAAC 240 mm2 untuk phasa dan AAAC 150 mm2 untuk penghantar netral. Tabel 4.1 Tahanan dan Reaktansi Penghantar AAAC tegangan 20 KV Sumber SPLN 64:1985

Perhitungan impedansi penyulang Palur 9 dapat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut : Impedansi urutan positif dan negatif: 𝑍1 = 𝑍2 = 𝐿 𝑥 𝑍1 /𝑘𝑚 Impedansi urutan Nol: 𝑍0 = 𝐿 𝑥 𝑍0 /𝑘𝑚

55

Dengan panjang penyulang Palur 9 adalah 9.27 maka perhitungan impedansi urutan positif, urutan negatif, dan urutan nol untuk jaringan tersebut adalah : 𝑍1 = 𝑍2 = 𝐿 𝑥 𝑍1 /𝑘𝑚 = (0,1340 + j0,3158)Ω/km x 9.27 km = 1,242 + 𝑗2.927 𝛺 𝑍0 = 𝐿 𝑥 𝑍0 /𝑘𝑚 = (0,3631 + j1,6180)Ω/km x 9.27 km = 3.36 + 𝑗14,998 𝛺 Impedansi penyulang untuk letak gangguan dari GI (0%) sampai dengan dead end (100%) adalah sebagai berikut :  Untuk jarak 0% dari GI 𝑍1 = 𝑍2 = 0% 𝑥 (1,242 + 𝑗2.927 𝛺) = 0 𝑜ℎ𝑚 𝑍0 = 0% 𝑥 (3.36 + 𝑗14,998 𝛺 ) = 0 𝑜ℎ𝑚  Untuk jarak 3 km (letak ABSW T2-12/27) atau 32.3% dari GI 𝑍 1 = 𝑍2 = 32,3% 𝑥 (1,242 + 𝑗2.927 𝛺) = 0,4 + 𝑗0,945 Ω 𝑍0 = 32.3% 𝑥 (3.36 + 𝑗14,998 𝛺 ) = 1,08 + 𝑗4,84 𝛺

56

 Untuk jarak 5,5 km (letak recloser PLR 19-81) atau 59.33% dari GI 𝑍1 = 𝑍2 = 59.33% 𝑥 (1,242 + 𝑗2.927 𝛺) = 7,369 + 𝑗1,74 𝑜ℎ𝑚 𝑍0 = 59.33% 𝑥 (3.36 + 𝑗14,998 𝛺 ) = 1,993 + 𝑗8,89 𝑜ℎ𝑚 4.5 Perhitungan Impedansi Ekivalen Perhitungan Impedansi Ekivalen adalah perhitungan besarnya nilai impedansi ekuivalen urutan Positif (Z1eq), impedansi ekuivalen urutan negative (Z2eq) dan impedansi ekuivalen urutan Nol (Zo eq) dari titik gangguan sampai ke sumber. Perhitungan Z1eq dan Z2eq langsung dapat menjumlahkan impedansi-impedansi yang ada, sedangkan Z0eq dimulai dari titik gangguan sampai ke Transformator tenaga yang netralnya ditanahkan. 4.5.1 Perhitungan Impedansi Ekivalen Positif dan Negatif Impedansi Equivalen Positif & Negatif di Outgoing 20 kV Z1 = Z2 = RL1 + J (XL1+ XT1+ Xsc) = 0 + J (0+0,82 +0,097) = 0 + J 0,917 Ω

Z1 = Z2 = √R L1 2 + (X L1 + X T1 + X sc )2

57

= √02 + 0,9172

= 0,917 Ω Impedansi Equivalen Positif & Negatif di Titik Recloser Z1 = Z2 = RL1 + J (XL1+ XT1+ Xsc) = 7,369 + J (1,74 +0,82 +0,097) Ω = 7,369 + J 2,567 Ω

Z1 = Z2 = √R L1 2 + (X L1 + X T1 + X sc )2

= √7,3692 + 2,6572

= √61,81 = 7,833 Ω 4.5.2 Perhitungan Impedansi Ekivalen Nol Impedansi Equivalen Nol di Outgoing 20 kV Z0eq

= (RL0 + 3.Rn)+ J (XL0+ XT0) = 0 +(3x0,3) +J (0+0,82 ) = 0,9 + J0,82

Z0eq

= √R L0 2 + 3. Rn + (XL0 + XT0 )2

58

= √0,92 + 0,822 = 1,217 Ω Impedansi Equivalen Nol di Titik Penempatan Recloser Z1 = Z2 = RL0 + 3xRn + J (XL0+ XT0) = 1,993+0,9+ J (8,89+0,82) = 2,893 + J 9,71 Ω Z1 = Z2 = √(𝑅𝐿0 + 𝑅𝑛)2 + (XL0 + XT0 )2 = √2,8932 + 9,71 2 = 10,131 Ω 4.6 Perhitungan Arus Hubung Singkat Perhitungan arus hubung singkat maksimum Arus hubung singkat yang terjadi di dekat rel 20 kV GI atau 0% dari GI I hs 3 

= = =

𝐸〖 𝐿−𝑁〗_ Z1 𝐸𝐿−𝑁 𝐾𝑉 √𝑅𝐿1 2 +(𝑋𝐿1 + 𝑋𝑇1 + 𝑋𝑠𝑐 )2 Ω 11,7 𝐾𝑉 √02 +0,9172 Ω

𝐴

= 12.758,99 𝐴 I hs 2 

𝐸

= Z 𝐿−𝐿 1 + Z2

𝐴

59

= = =

𝐸𝐿−𝐿 𝐾𝑉

𝐴

2 𝑋 𝑍1 Ω

𝐸𝐿−𝐿 𝐾𝑉 2 𝑋 (√𝑅𝐿1 2 +(𝑋𝐿1 + 𝑋𝑇1 + 𝑋𝑠𝑐 )2 )Ω 20 𝐾𝑉

2 𝑋√02 +0,9172 Ω

𝐴

𝐴

= 10.905,125 A I hs 1 

=

3𝐸𝐿−𝑁 𝐾𝑉 Z1 + Z2 + Z0 Ω

A

3𝐸(𝐿−𝑁) 𝐾𝑉

= (2 𝑋 𝑍

1 )+𝑍0 Ω

(3𝐸𝐿−𝑁 𝐾𝑉)

=2(𝑅

1 +𝐽𝑋1 +𝑋𝑇1 +𝑋𝑆𝐶 )+(𝑅𝐿0 +3.𝑅𝑛 +𝐽𝑋𝐿0 +𝑋𝑇0 )Ω

= (2𝑅

3𝐸(𝐿−𝑁) 𝐾𝑉 𝐿1 +𝑅𝐿0 +3𝑅𝑛 )+𝐽(2.𝑋𝐿1 +2𝑋𝑇1 +2𝑋𝑆𝐶 +𝑋𝐿0 +𝑋𝑇0 )Ω

𝐴

3𝐸_(𝐿−𝑁) 𝐾𝑉

=

√(2𝑅𝐿1 +𝑅𝐿0 +3𝑅𝑛

=

𝐴

3𝑋11,7 𝐾𝑉

√0,92 +2,82 Ω

)2 + (2.𝑋

2 𝐿1 +2𝑋𝑇1 +2𝑋𝑆𝐶 +𝑋𝐿0 +𝑋𝑇0 ) Ω

𝐴

𝐴

= 12.535,71 𝐴 Tabel 4.2. Arus hubung singkat yang terjadi pada feeder PLR 01 Lokasi

Jarak (kms)

I hs 3 (A)

I hs 2 (A)

I hs 1 (A)

Bus 20 kV

0

12.758 A

10.905

12.535A

ABSW T12-27

3

6049

5238

3530

Recloser PLR 19-81

5.5

4189

3628

2213

ABSW PLR 19-114

7.7

3359

2909

1704

Ujung JTM

9.7

2756

2387

1360

60

4.6 Analisa Gangguan yang Terjadi Pada Feeder PLR 09 Dari data macam-macam gangguan yang pernah terjadi dapat dijadikan acuan dalam evaluasi setting existing PMT dan recloser. Dari data gangguan tersebut dapat dilihat keandalan sitem proteksi yang telah ada. Apabila dalam analisa gangguan ditemukan tidak selektifnya kinerja dari perlatan proteksi maka harus ada penyetingan ulang agar keandalan distribusi tetap maksimal. Berikut data gangguan dari penyulang Palur 9: Tabel 4.3 Data History Gangguan dan Letak Gangguan Feeder

Tanggal

Penyebab

23-Jan-15

TRAFO TERGANGGU DI T2-12/8C ISOLATOR LONGSENG PECAH DI T85/24 BERSAMAAN PEMASUKAN LBS JOIN T19-33

12-Feb-15 PALUR 9 16-Feb-15

Lama Padam (menit) 24

Letak 2,2 KM (22,68%)

20

3,8 KM (50%)

102

3,1 KM (31,98%)

Dari data tabel diatas dapat dianalisa sesuai tanggal terjadinya gangguan, yaitu : 1. Gangguan Fasa-Fasa yang terjadi pada 23 Januari 2015 I hs 2 

𝐸

= Z 𝐿−𝐿 . 1 + Z2

= =

𝐸𝐿−𝐿 𝐾𝑉 2 𝑋 𝑍1 Ω

𝐴 𝐸𝐿−𝐿 𝐾𝑉

2 𝑋 (√𝑅𝐿1 2 +(𝑋𝐿1 + 𝑋𝑇1 + 𝑋𝑠𝑐 )2 )Ω

𝐴

61

=

20 𝐾𝑉 2 𝑋√0,2812 +1,6342 Ω

𝐴

= 6377 A Saat terjadi gangguan di pole T2-12/8C yang berada di section pertama dari penyulang Palur 9 arus hubung singkat sebesar 6377A dan berada di zona highset 1 PMT maka PMT akan trip setelah membaca gangguan selama 0.3s.

Gambar 4.1 Kurva OCR yang bekerja saat terjadi gangguan di T2-12/8C Sumer APD Jateng DIY

2. Gangguan Fasa-tanah yang terjadi pada 12 Februari 2015 I hs 1 

=

3𝐸𝐿−𝑁 𝐾𝑉 Z1 + Z2 + Z0 Ω 3𝐸(𝐿−𝑁) 𝐾𝑉

= (2 𝑋 𝑍

1 )+𝑍0 Ω

A

62

(3𝐸𝐿−𝑁 𝐾𝑉)

=2(𝑅

1 +𝐽𝑋1 +𝑋𝑇1 +𝑋𝑆𝐶 )+(𝑅𝐿0 +3.𝑅𝑛 +𝐽𝑋𝐿0 +𝑋𝑇0 )Ω

= (2𝑅

𝐴

3𝐸(𝐿−𝑁) 𝐾𝑉 𝐿1 +𝑅𝐿0 +3𝑅𝑛 )+𝐽(2.𝑋𝐿1 +2𝑋𝑇1 +2𝑋𝑆𝐶 +𝑋𝐿0 +𝑋𝑇0 )Ω

𝐴

3𝐸_(𝐿−𝑁) 𝐾𝑉

=

√(2𝑅𝐿1 +𝑅𝐿0 +3𝑅𝑛 )2 + (2.𝑋𝐿1 +2𝑋𝑇1 +2𝑋𝑆𝐶 +𝑋𝐿0 +𝑋𝑇0 )2 Ω

=

3𝑋11,7 𝐾𝑉

√4,5222 +13,2262 Ω

𝐴

𝐴

= 2450 𝐴

Gambar 4.2 Kurva GFR yang bekerja saat terjadi gangguan di T8-5/24 Sumber APD Jateng DIY

Saat terjadi gangguan di pole T8-5/24 atau section kedua dari penyulang Palur 9 arus hubung singkat sebesar 2450 A dan berada di invers PMT maka PMT akan trip

63

setelah membaca gangguan selama 0,62s. Gangguan ini bisa diatasi dengan recloser apabila penempatan recloser digeser di ABSW T2-12/27 karena setting highset 1 GFR PMT Palur 9 sebesar 2500 A. jadi masih ada jeda waktu sebelum gangguan terbaca oleh PMT. 3. Gangguan Fasa-Fasa-Fasa yang terjadi pada 16 Februari 2015 I hs 3 

= = =

𝐸〖 𝐿−𝑁〗_ Z1 𝐸𝐿−𝑁 𝐾𝑉 √𝑅𝐿1 2 +(𝑋𝐿1 + 𝑋𝑇1 + 𝑋𝑠𝑐 )2 Ω 11,7 𝐾𝑉 √0,3972 +1,8532 Ω

𝐴

𝐴

= 5940 𝐴 Saat terjadi gangguan di pole T19-33 bersamaan dengan pemasukan LBSW T19-33 gangguan yang terjadi adalah hubung singkat 3 fasa dengan arus gangguan datang 5940 A. Dari ketiga gangguan yang pernah terjadi selama januari sampai dengan april tersebut perngujian kinerja perlatan proteksi belumlah maksimal, karena dari data tabel 4.2 semua gangguan berada di sisi sebelum recloser maka untuk mengevaluasi selektifitas kerja peralatan proteksi belum valid maka perlu diujikan secara perhitungan apabila terjadi gangguan 2 fasa di 65% panjang pernyulang Palur 9. I hs 2 

𝐸

= Z 𝐿−𝐿 . 1 + Z2

= =

𝐸𝐿−𝐿 𝐾𝑉 2 𝑋 𝑍1 Ω

𝐴 𝐸𝐿−𝐿 𝐾𝑉

2 𝑋 (√𝑅𝐿1 2 +(𝑋𝐿1 + 𝑋𝑇1 + 𝑋𝑠𝑐 )2 )Ω

𝐴

64

=

20 𝐾𝑉 2 𝑋√0,8072 +2,9032 Ω

𝐴

= 3296 A Dari pengujian gangguan 2 fasa di 65% panjang penyulang Palur 9 ditemukan bahwa arus gangguan sebesar 3296 A. Sesuai dalam gambar kurva di bawah ini maka recloser akan trip terlebih dahulu karena termasuk dalam zona Instantesious recloser.

Gambar 4.3 Kurva OCR yang bekerja saat terjadi gangguan di T2-12/8C Sumber APD Jateng DIY

4.7

Pembahasan Koordinasi Setting Proteksi Feeder PLR 9 Dari data dan analisa gangguan yang terjadi pada feeder PLR 09 ini dapat

terlihat bahwa koordinasi peralatan proteksi jaringan dari gangguan hubung singkat sudah selektif dalam mengatasi gangguan yang terjadi. Dimana saat terjadi gangguan disebelah hilir recloser PLR 19-81 maka PMT feeder PLR 09 tidak akan trip bersama.

65

 Nilai setting pada PMT PLR 9 Iset (I >) OCR (Arus setting OCR pada sisi outgoing 20 kV) Arus setting ini merupakan arus setting yang akan dimasukkan di OCR outgoing 20 kV. Untuk nilai arus sekunder telah ditentukan dari APD Jateng & DIY. Arus setting ini merupakan batasan maksimal arus pada feeder Palur 9. I nominal untuk Iset OCR adalah 400 A hal ini dikarenakan melihat kuat hantar arus perlatan distrbusi. I > sekunder = I > primer×

1 Rasio CT

(Pusdiklat, 2010: hal 36) I > primer = 1,2 ×

400 1

I > primer = 480 A Iset (Io >) GFR (Arus setting GFR pada sisi outgoing 20 kV) Arus setting ini merupakan arus setting yang akan dimasukkan di GFR outgoing 20 kV. Untuk nilai arus sekunder telah ditentukan dari APD Jateng & DIY. Arus setting ini merupakan batasan maksimal arus pada feeder Randugarut 01. Io > sekunder = Io > primer× Io > primer = 0,6 ×

400 1

1 Rasio CT

66

Io > primer = 240 A TSET OCR 20 kV (Waktu kerja OCR pada sisi outgoing 20kV) Pada perhitungan ini menggunakan Ihs 3∅ di kubikel outgoing 20 kV. Karena belum mempergunakan penghantar sehingga tidak ada hitungan impedansi penghantar. Hasil dari perhitungan ini didapat waktu kerja pada OCR outgoing 20 kV. 𝐼 ( ℎ𝑠 3∅ 20𝑘𝑉 )

Tms

0,02

−1

𝐼𝑠𝑒𝑡 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟

=

0,14 (

12571 0,02 ) −1 480

0,3

=

tset

=

tset

= 0,7 s

0,14 0,14 0,0674

× t set

× t set

× 0,3

TSET GFR 20 Kv (Waktu kerja GFR pada sisi outgoing 20kV) Perhitungan TSET GFR 20 kV dengan menggunakan Ihs 1∅ . Pada Ihs 1∅ ini dihitung di kubikel outgoing 20 kV. Karena belum mempergunakan penghantar sehingga tidak ada hitungan impedansi penghantar. Hasil dari perhitungan ini didapat waktu kerja pada GFR outgoing 20 kV.

𝐼 ( ℎ𝑠 1∅ 20𝑘𝑉 )

Tms

0,3

𝐼𝑠𝑒𝑡 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟

=

=

0,02

0,14 (

12343 0,02 ) −1 240

0,14

−1

× t set

× t set

67

0,14

tset

=

tset

= 0,7 s

0,0819

× 0,4

I Hset 1 (I >>) OCR dan IHset 2 (I>>>) OCR Perhitungan nilai IHset

1

OCR digunakan untuk mendapatkan nilai batasan

apabila terjadi gangguan fasa yang besarnya melebihi batas maksimal dari penyulang dan mencapai nilai IHset 1 OCR, maka secara otomatis PMT akan langsung trip setelah merasakan gagguan selama ± 0,3s, nilai high set 1 ini biasanya ada di jarak 500m sebelum wilayah high set 1 recloser, atau high set 1 ini sebagai back up high set 1 recloser.IHset 2 OCR digunakan untuk relai kerja instantesious atau tidak ada waktu tunda, hal ini karena gangguan terlalu dekat GI maka arus hubung singkatnya terlalu besar,

tujuanya

untuk

I ≫ sekunder = I ≫ primer× I ≫ primer = 4,3 ×

melindungi 1

Rasio CT

800 5

I ≫ primer = 3440 A

I >>> primer = 8,3 x

= 6600

800 5

kerusakan

peralatan

GI

68

I Hset 1 (I o>>) GFR dan IHset 2 (I>>>) GFR Perhitungan nilai IHset

GFR digunakan untuk mendapatkan nilai batasan

1

apabila terjadi gangguan satu fasa ke tanah yang besarnya melebihi batas maksimal dari penyulang dan mencapai nilai IHset

1

GFR, maka secara otomatis PMT akan

langsung trip setelah merasakan gagguan selama ± 0,3𝑠, nilai high set 1 ini biasanya ada di jarak 500m sebelum wilayah high set 1 recloser, atau high set 1 ini sebagai back up high set 1 recloser. IHset 2 OCR digunakan untuk relai kerja instantesious atau tidak ada waktu tunda, hal ini karena gangguan terlalu dekat GI maka arus hubung singkatnya terlalu besar, tujuanya untuk melindungi kerusakan Io ≫ sekunder = Io ≫ primer×

1 Rasio CT 800

Io ≫ primer

= 3,1 ×

Io ≫ primer

= 2500 A

Io >>> primer = 6,5 x

5

800 5

= 5220 A  Nilai setting pada recloser PLR 19-81 Iset pada recloser Iset OCR = I > sekunder = I > primer×

1 Rasio CT

peralatanGI

69

I > primer = 0,3 ×

1000 1

I > primer = 300 A Iset GFR = I > sekunder = I > primer×

1 Rasio CT

I > primer = 0.12 ×

1000 1

I > primer = 120 A Tms pada recloser Untuk menghitung nilai Tms maka harus mengetahui nilai Tset Outgoing di titik penempatan recloser yang baru. Setelan waktu (Tset) recloser pada over current relay (OCR), dan ground fault relay (GFR) yang dihasilkan dari perhitungan tset pada titik penempatan recloser dikurangi 0,4 untuk mendapatkan tset recloser. Dari tset recloser dihitung dengan persamaan Tms untuk mendapatkan nilai Tms. Dan nilai Tms tersebut dimasukkan ke setting recloser yang akan dipasang.

70

Tset PMT OCR Perhitungan Tset PMT OCR dengan menggunakan Ihs 3∅ pada jarak 5,5 km (titik penempatan recloser). Hasil dari perhitungan ini merupakan waktu kerja antara outgoing 20 kV feeder Palur 9 dengan recloser. (

tms =

𝐼ℎ𝑠 3∅ 𝐼𝑠𝑒𝑡 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟

0,02

)

−1

0,14 (

0, 30 =

4189 0,02 ) −1 480

0,14 0,14

tset

=

tset

= 0,9 s

× t set

× t set

× 0,30

0,0442

Tset GFR Perhitungan TSET GFR dengan menggunakan Ihs 1∅ pada jarak 3 km (titik penempatan recloser). Hasil dari perhitungan ini merupakan waktu kerja antara outgoing 20 kV feeder Palur 9 dengan recloser. (

tms =

0, 4 =


0,02

)

−1

0,14 (

2213 0,02 ) −1 240

0,14 0,14

tset

=

tset

= 1,2 s

0,0454

× t set

× 0,4

× t set

71

Tset OCR Recloser tset recloser

= tset PMT - ∆t .

tset

recloser

= 0,9 – 0,4

tset

recloser

= 0,5 s

Tset GFR Recloser tset recloser

= tset PMT - ∆t

tset

recloser

= 1,2 – 0,4

tset

recloser

= 0,8 s

Tms OCR pada Recloser Setelah mendapat hasil dari perhitungan tset recloser, maka tset recloser tersebut digunakan untuk menghitung Tms recloser. Dan nilai Tms tersebut dimasukkan ke setting recloser.

(

Tms

=


0,02

)

−1

0,14 (

4189 0,02 ) −1 300

Tms

=

Tms

=

Tms

= 0,21

0,14 0,0442 0,14

× t set

× 0,4

× 0,4

72

Tms GFR pada Recloser Setelah mendapat hasil dari perhitungan tset recloser, maka tset recloser tersebut digunakan untuk menghitung Tms recloser. Dan nilai Tms tersebut dimasukkan ke setting recloser yang akan dipasang.

(

Tms

=

0,02


)

−1

0,14 (

2213 0,02 ) −1 120

Tms

=

Tms

=

Tms

= 0,36

0,14 0,0454 0,14

× t set

× 0,61

× 0,61

Iinstant Recloser Iinstant OCR dan GFR pada recloser digunakan untuk relai kerja instantesious atau tidak ada waktu tunda, hal ini agar recloser dan PMT tidak bekerja dalam waktu yang bersamaan. Iinstant OCR = I > sekunder = I > primer×

1 Rasio CT

I > primer = 3 ×

1000 1

I > primer = 3000 A Iset GFR =

73

I > sekunder = I > primer×

1 Rasio CT

I > primer = 1,8 ×

1000 1

I > primer = 1800 A Tabel 4.4 Nilai setting PMT Palur 9 dan Recloser PLR 19-81

Iset I>> I>>>> Tset Tms

PMT OCR = 480A GFR = 240 A OCR = 3440 A GFR = 2500 A OCR = 6600 A GFR = 5220 A OCR = 0,7s OCR = 0,7s OCR = 0,3 GFR = 0,4

Recloser OCR = 300 A GFR = 120 A OCR = 3000 A GFR = 1800 A OCR = 0,55s GFR = 0,8s OCR = 0,21s GFR = 0,36s

4.7 Hasil Evaluasi Koordinasi PMT PLR 9 dan Recloser PLR 19-81 Dari analisa gangguan yang pernah terjadi di penyulang Palur 9 selama Triwulan pertama tahun 2015, kinerja PMT PLR 9 dan recloser PLR 19-81 sudah bekerja selektif dan tidak terjadi keselahan koordinasi kerja, akan tetapi kinerja dari recloser kurang maksimal untuk meminimalisir zona padam di penyulang Palur 9. Akibat dari gangguan tersebut energi yang tidak tersalurkan ke pelanggan dapat dihitung 𝑃 = √3 𝑥 𝑉𝐿−𝐿 𝑥 𝐼 𝑥 𝑙𝑎𝑚𝑎 𝑝𝑎𝑑𝑎𝑚 𝑥 𝑐𝑜𝑠 𝛼 = √3 𝑥 20,4 𝐾𝑉 𝑥 87,8 𝐴 𝑥 = 6.786 KWh

146 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 60

𝑥0,9

74

Kerugian akibat adanya gangguan tersebut sekitar 6.786 KWh yang tidak tersalurkan ke pelanggan. Dengan karakteristik beban dari penyulang Palur 9 sesuai tabel 3.1 bahwa beban terbesar berada pada section 1 sebesar 55,6 A. Beban di section 1 ini sekitar 71,46 % dari jumlah beban pelanggan di palur 9. Dari hasil evaluasi koordinasi sistem proteksi ini maka sebaiknya recloser yang pertama di PLR 19-81 di geser ke T2-12/27, dengan pergeseran ini maka setting recloser juga harus diperbarui. Dalam hal ini nilai setting yang dapat dirubah oleh wilayah kerja tingkat Area Surakarta hanya di recloser jadi nilai setting pada PMT tidak perlu di hitung kembali.  Nilai setting pada recloser usul T2-12/27 Iset pada recloser disetting 300 A untuk OCR hal ini dikarenakan apabila penyulang palur 9 akan dilimpahkan beban dari penyulang lain recloser tidak akan trip karena arus beban pelimpahan dibaca sebagai arus gangguan. Iset GFR recloser di-setting 10% dari arus hubung singkat satu fasa-tanah minimum atau arus hubung singkat satu fasa-tanah di ujung jaringan. 𝐼𝑠𝑒𝑡𝐺𝐹𝑅 = 10% 𝑥 1360 𝐴 = 136 𝐴 Untuk menghitung nilai TMS maka harus mengetahui nilai Tset Outgoing di titik penempatan recloser yang baru. Setelan waktu (Tset) recloser pada over current relay (OCR), dan ground fault relay (GFR) yang dihasilkan dari perhitungan tset pada

75

titik penempatan recloser dikurangi 0,4 untuk mendapatkan tset recloser. Dari tset recloser dihitung dengan persamaan Tms untuk mendapatkan nilai Tms. Dan nilai Tms tersebut dimasukkan ke setting recloser yang akan dipasang. Tset PMT OCR Perhitungan Tset PMT OCR dengan menggunakan Ihs 3∅ pada jarak 3 km (titik penempatan recloser). Hasil dari perhitungan ini merupakan waktu kerja antara outgoing 20 kV feeder Palur 9 dengan recloser. (

tms =

0, 30 =


0,02

)

−1

0,14 (

6049 0,02 ) −1 480

0,14 0,14

tset

=

tset

= 0,80 s

0,0519

× t set

× t set

× 0,30

Tset GFR Perhitungan TSET GFR dengan menggunakan Ihs 1∅ pada jarak 3 km (titik penempatan recloser). Hasil dari perhitungan ini merupakan waktu kerja antara outgoing 20 kV feeder Palur 9 dengan recloser. (

tms =


0,14

0,02

)

−1

× t set

76

0, 4 =

(

3530 0,02 ) −1 240

0,14 0,14

tset

=

tset

= 1,01 s

0,0552

× t set

× 0,4

Tset OCR Recloser tset recloser

= tset PMT - ∆t

tset

recloser

= 0,8 – 0,4

tset

recloser

= 0,4 s

Tset GFR Recloser tset recloser

= tset PMT - ∆t

tset

recloser

= 1,01 – 0,4

tset

recloser

= 0,61 s

Tms OCR pada Recloser Setelah mendapat hasil dari perhitungan tset recloser, maka tset recloser tersebut digunakan untuk menghitung Tms recloser. Dan nilai Tms tersebut dimasukkan ke setting recloser.

(

Tms Tms

= =


0,02

)

0,14 (

6049 0,02 ) −1 300

0,14

−1

× t set

× 0,4

77

0,0619

Tms

=

Tms

= 0,18

0,14

× 0,4

Tms GFR pada Recloser Setelah mendapat hasil dari perhitungan tset recloser, maka tset recloser tersebut digunakan untuk menghitung Tms recloser. Dan nilai Tms tersebut dimasukkan ke setting recloser yang akan dipasang.

(

Tms

=

𝐼ℎ𝑠 1∅ ) 𝐼𝑠𝑒𝑡 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟

0,02

−1

0,14 (

3530 0,02 ) −1 136

Tms

=

Tms

=

Tms

= 0,3

0,14 0,0673 0,14

× t set

× 0,61

× 0,61

Iinstant Recloser Iinstant OCR dan GFR pada recloser digunakan untuk relai kerja instantesious atau tidak ada waktu tunda, hal ini agar recloser dan PMT tidak bekerja dalam waktu yang bersamaan. Iinstant pada recloser di setting 500 m setelah zona high set 1 PMT. Iinstant OCR = 3274 A terletak di jarak 8 Km dari GI Iinstant GFR = 2200 A terletak di jarak 5,5 Km dari GI

78

Tabel 4.5 Nilai setting recloser di T2-12/27 OCR

GFR

Iset

300 A

136 A

Iinstant

3274 A

2200 A

Tset

0,4 s

0,61 s

Tms

0,18

0,3

Dengan penggeseran letak dari recloser ke pole T2-12/27 maka KWh yang tidak terjual semakin berkurang dan koordinasi PMT dan recloser ini dapat membantu penekanan susut teknis dari penyulang palur 9. Tabel 4.6 Perbandingan kerugian KWh akibat gangguan Pole Recloser PLR 19-81 (5,5 Km)

T2-12/27 (3 Km)

Letak gangguan 2,2 Km (T2-12/8C) 3,1 Km (T8-5/24) 3,8 Km (T 19-33) 2,2 Km (T2-12/8C) 3,1 Km (T8-5/24) 3,8 Km (T 19-33)k

KWh terselamatkan / 1 Jam 0 KWh

KWh hilang / 1 Jam 2.778 KWh

0 KWh

2.778 KWh

0 KWh

2.778 KWh

0 KWh

2.778 KWh

1.753 KWh

1.025 KWh

1.753 KWh

1.025 KWh

BAB V PENUTUP

5.1 KESIMPULAN Dalam tugas akhir yang berjudul ”KOORDINASI ANTARA PMT PLR 9 DAN RECLOSER PLR 19-81 PADA SISTEM PROTEKSI JARINGAN TEGANGAN MENENGAH 20 KV DI WILAYAH KERJA PT. PLN (PERSERO) RAYON PALUR” penulis mendapatkan beberapa kesimpulan yang dapat diambil selama perancangan dan pembuatan tugas akhir ini : 1. Koordinasi proteksi pada penyulang Palur 9 tidak ada kesalahan dalam selektifitas kerjanya, hal ini dapat dilihat dalam bentuk kurva dan dari pengujian yang dilakukan dari history gangguan dan pengujian di jarak 65% dari Gardu Induk. 2. Nilai setting Over Current Relay (OCR) pada sisi outgoing 20 kV, yaitu: arus setting (I >) = 480 A, Time Multiple Setting (TMS) = 0,3 , arus high setting I (I>>) =3440 A dan arus high setting 2 (I>>>) = 6600A . Sedangkan pada recloser PLR 19-81, yaitu: arus setting (I >) = 300 A, Time Multiple Setting (TMS) = 0,21 , arus high setting (I>>) = 3000 A.

79

80

3. Nilai setting Ground Fault Relay (GFR) pada sisi outgoing 20 kV, yaitu: arus setting (Io >) = 240 A , Time Multiple Setting (TMS) = 0,4 , arus high setting I (I>>) = 2500 A dan arus high setting 2 (I>>>) = 5220 A . Sedangkan pada recloser, yaitu: arus setting (Io >) = 120 A, Time Multiple Setting (TMS) = 0,36 , arus high setting (Io >>) = 1800. 4. Dari history gangguan selama triwulan pertama ini manfaat peralatan proteksi kurang maksimal terutama recloser, karena penempatan recloser di PLR 19-81 yang kurang memproteksi beban pada section pertama yang berjumlah 71,46% dari seluruh beban yang ada di penyulang Palur 9, atau dapat dikatakan recloser kurang mampu mempersempit daerah padam apabila terjadinya gangguan. 5. Dari gangguan yang telah terjadi pada triwulan pertama tahun 2015 pada penyulang Palur 9 maka PT. PLN (persero) kehilangan ± 6.013 KWH yang tidak terjual ke pelanggan. 6. Hasil dari evaluasi koordinasi sistem proteksi penyulang Palur 9 ini lebih maka baik letak recloser digeser di pole T2-12/27 agar recloser dapat bekerja maksimal dalam memproteksi beban pada section pertama penyulang Palur 9. Dengan penggeseran letak recloser ini apabila terjadi gangguan di setelah recloser maka PT. PLN (persero) akan menyelamatkan 71,46% beban penyulang 9 yang akan hilang apabila terjadi gangguan yang letaknya setelah recloser T2-12/27 atau jarak (3,4 Km-9,7 Km).

81

7. Nilai setting Over Current Relay (OCR) pada recloser T2-12/27, yaitu: arus setting (I >) = 300 A, Time Multiple Setting (TMS) = 0,18 arus high setting I (I>>) = 3440 A, Nilai setting Ground Fault Relay (GFR) pada recloser T2-12/27, yaitu: arus setting (Io >) = 136 A, Time Multiple Setting (TMS) = 0,3 arus high setting I (I>>) = 2200 A. 5.2 SARAN 1. Dalam evaluasi ini penulis belum mempertimbangkan Kajian Kelayakan Finansial (KKF) dalam penggeseran recloser dari PLR 19-81 ke T2-12/27, maka menyarankan PT. PLN (persero) mengkaji kelayakan finansial apabila recloser tersebut digeser. 2. Program pengujian microsoft excel dapat dikembangkan dengan menambah perhitungan untuk SAIDI dan SAIFI atau memadukan program ETAP untuk mencari nilai SAIDI dan SAIFI agar nilai kehandalan yang diperoleh lebih teruji.

82

DAFTAR PUSTAKA

Kadarsiman, dan Wahyudi Sarimun. 2009. Sistem Proteksi Penyulang. PT PLN (Persero) Pusat Pendidikan dan Pelatihan : Jakarta Oktavia, Liliana Ragil N. 2013. Penggantian dan Pengujian Trafo Arus pada Kubikel Outgoing 20 kv TJB 01 Gardu Induk Tanjung Jati B. Universitas Diponegoro : Semarang. Pusat Pendidikan dan Pelatihan PT PLN (Persero). 2009. Analisa Proteksi Sistem Distribusi. PT PLN (Persero) Pusat Pendidikan dan Pelatihan : Jakarta. Pusat Pendidikan dan Pelatihan PT PLN (Persero). 2010. Analisa Sistem Tenaga. Pusat Pendidikan dan Pelatihan PT PLN (Persero) : Jakarta. Sarimun, Wahyudi. 2012. Proteksi Sistem Distribusi Tenaga Listrik. Garamond : Depok. Suryani, Riana Dwi. 2014. Pembaruan Aplikasi Program Perhitungan Nilai Setting Koordinasi OCR GFR pada Sisi Outgoing dan Recloser dengan Aplikasi Program Perhitungan di PT PLN (Persero) Area Semarang. Universitas Diponegoro : Semarang. Team O & M Transmisi dan Gardu Induk PLN Pembangkitan Jawa Barat dan Jakarta Raya. 1981. Operasi dan Memelihara Peralatan. PLN Pembangkitan Jawa Barat dan Jakarta Raya : Jakarta. Utami, Tri. 2014. Koordinasi Over Current Relay (OCR) Sisi Incoming 1 dengan OCR Sisi Outgoing KLS 03 pada Gardu Induk Kalisari. Universitas Diponegoro : Semarang. Wijaya, Riza Effendi. 2014. Perencanaan Pemasangan Recloser Guna Kehandalan Sistem Distribusi Feeder Randugarut 01. Universitas Diponegoro : Semarang. Yudiono, K S.1984. Ilmiah,.Semarang,UNDIP

Bahasa

Indonesia

Untuk

Penulisan

koordinasi proteksi PMT - Recloser

Recommend Documents