Studi Keandalan Sistem Kerja Rele

Slamet Nurhadi, Studi Keandalan Sistem Kerja Rele Proteksi, Halaman 96-106

STUDI KEANDALAN SISTEM KERJA RELE PROTEKSI di GI POLEHAN 70/20 KV 1

Slamet Nurhadi Abstrak

Keandalan sistem kerja rele proteksi di GI Polehan Po lehan dapat dibedakan menjadi dua, yaitu setting rele yang baik dan setting rele kurang baik. Settingan rele di GI Polehan, terdapat rele arus lebih ketanah (51G), rele arus lebih netral sisi sekunder trafo (NS51), rele arus lebih penyulang (51) dan rele tegangan lebih (84) yang tidak sesuai dengan perhitungan dan range yang terdapat dilapangan karena adanya gangguan arus hubung singkat satu fasa ketanah, arus hubung singkat tiga fasa simetri. Setting rele dapat dinyatakan baik jika setting rele untuk perhitungan dan setting rele lapangan sudah memenuhi range rele yang terpasang. Setting rele dapat dinyatakan kurang baik jika dengan setting rele perhitungan sudah memenuhi range tetapi setting lapangan tidak memenuhi range rele yang terpasang. Atau bisa juga karena nilai setting rele lapangan lebih kecil dari perhitungan. Kata-kata kunci: keandalan, setting rele, penyulang Abstract

The reliable of system protection relay on GI Polehan can be dived by two, such as relay setting is good and relay setting is poor. The relay setting in GI Polehan are over current relay to earth (51G), over current relay to neutral on secondary side trafo (NS51), over current relay substation (51), and o ver voltage relay (84) which can’t suitable with calculation and the range of field recommendation. Because occur short circuit from 1 phase to earth, short circuit current symmetry 3 phase, in the system. Relay setting can be said good if relay setting by calculation suitable with relay setting in field. Relay setting can be said poor if relay setting by calculation unsuitable with relay setting in field . Or setting relay in field is very small than calculation. : reliable, relay setting, substation Keywords

1

Slamet Nurhadi. Dosen Program Studi Teknik Listrik, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang

1. PENDAHULUAN Saat ini kebutuhan manusia akan tenaga listrik semakin berkembang, perkembangan tersebut tentunya harus diimbangi dengan meningkatnya mutu pelayanan yang harus diberikan pada masyarakat pelanggan, sehingga kontinuitas pelayanan akan tenaga listrik akan tetap te rjaga. Dalam menanggapi masalah tersebut pihak PLN selalu berusaha untuk mengurangi atau bahkan menghilangkan sama sekali gangguangangguan yang mungkin terjadi baik berupa gangguan dari dalam sistem maupun gangguan alam pada saluran udara tegangan tinggi maupun distribusi yang bisa menghambat kontinuitas pelayanan listrik kepada masyarakat pelanggan. Salah satu gangguan dalam sistem yang berpengaruh besar terhadap kontinuitas pelayanan adalah gangguan arus lebih. Gangguan arus lebih ini telah banyak membuat kerugian baik pada pihak PLN maupun pelanggan. Gangguan arus lebih dapat dideteksi menggunakan rele-rele yang ada, tergantung penyebab gangguan. Berdasarkan teori sistem rele proteksi, maka dapat ditentukan rele yang bekerja pada penyulang tegangan menengah maupun pada transformator sebuah gardu induk. Rele proteksi yang bekerja pada gardu induk sudah ditentukan sendiri-sendiri antar sistem proteksi yang satu dengan yang lain tidak boleh saling berkaitan. Apabila gangguan yang ada dipenyulang mempengaruhi dan menyebabkan gangguan pada transformator tegangan menengah maka hal itu tidak diperbolehkan, untuk mengatasi masalah ini komponen mekanis maupun setting rele yang sesuai harus diberikan dan dipasang sesuai ketentuan yang ada. 2. KAJIAN PUSTAKA 2.1 Sistem Pentanahan GI Polehan Sistem pentanahan di Gardu Induk Polehan menggunakan batang konduktor yang ditananm secara horisontal, dengan bentuk kisi-kisi.


2,5 m

4m

2,5 m

4m

2,5 m

4m

2,5 m

4m

2,5 m

4m

2,5 m

4m

2,5 m

2,5 m

4m

4m

4m

5m

3,5 m

3,5 m

3,5 m

3,5 m

3,5 m 5m

3,5 m

3,5 m

3,5 m 5m

3,5 m

3,5 m

3,5 m 5m

3,5 m

3,5 m

3,5 m 5m

3,5 m

3,5 m 5m

Gambar 1. Kisi-kisi Pentanahan.*) *) PT PLN (Persero) P3B UNIT PELEYANAN TRANSMISI MALANG, Pentanahan GI Polehan, Malang, 2005. Luas switchyard utama yang ada pada Gardu Induk Polehan adalah 30 m x 7 m, panjang kisi-kisi minimum 3,5 m x 2,5 m. Untuk switchyard minimum secara keseluruhan 25 m x 4 m. Konduktor pentanahan terbuat dari batang tembaga keras dan memiliki konduktifitas tinggi, terbuat dari batang tembaga yang dipilin (bare stranded cooper) dengan luas penampang 70 mm2. Konduktor ini ditanam sedalam kira-kira 30 cm- 80 cm atau bila dibawah kepala pondasi sedalam kira-kira 25 cm. Luas kisi-kisi didaerah switchyard , sesuai dengan peralatan-peralatan yang ada, dibatasi maksimum 5 m x 3,5 m. Kisi-kisi pengetanahan bersambungan antara yang satu dengan yang lain dan dihubungkan dengan batang pengetanahan yang terdiri dari batang tenbaga. Batang tembaga ini berdiameter 15 mm, panjang 3,5 m, ditanam dengan kedalaman minimal sama dengan panjang batang itu sendiri. Selanjutnya batang pengetanahan ini disebut titik pentanahan. Untuk pengetanahan rangka atau badan dari peralatan dan struktur digunakan batang pengetanahan yang mempunyai luas penampang sama dengan luas penampang kisi-kisi pengetanahan yaitu 70 mm 2. Semua dasar isolator-isolator, terminal-terminal pengetanahan dan pemisah pentanahan, netral trafo arus dan trafo tenaga, dasar penangkap petir (lightning arester) dan struktur dihubungkan dengan kisi-kisi pentanahan. 2.2 Pagar Switch Yard Pagar swithyard yang terbuat dari besi dan terisolir dari tanah diketanahkan melalui batang tembaga dengan luas penampang 15 mm2,

panjang 1 m serta ditanam diluar pagar sedalam 50 cm dengan jarak 5 m terhadap kisi-kisi pentanahan utama. 2.3 Tahanan Jenis Tanah Gardu Induk Polehan memiliki tahanan jenis tanah 300 Ohm-cm karena tanah rawa atau sawah jadi termasuk tanah basah. Menurut pengukuran tahanan pentanahan didapatkan data tahanan pentanahan untuk:

1). Trafo I Unindo Tabel 1. Tahanan Pentanahan Trafo I.*) No 1 2 3 4 5 *)

Peralatan Trafo I PMT LA PMS NGR

Tahanan Pentanahan () 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

PT PLN (PERSERO) P3B UNIT PELAYANAN TRANSMISI MALANG, Pengujian Tahanan Pentanahan Trafo I , 20 Juli 2004.

2). Trafo II Takaoka Tabel 2. Tahanan Pentanahan Trafo II.*) No Peralatan Tahanan Pentanahan () 1 Trafo II 0,1 2 PMT 0,1 3 LA 0,1 4 PMS 0,1 5 NGR 0,1 *)

PT PLN (PERSERO) P3B UNIT PELAYANAN TRANSMISI MALANG, Pengujian Tahanan Pentanahan Trafo II , 3 Agustus 2004. 2.5. Jumlah Batang Pengetanahan Jumlah batang pengetanahan untuk switchyard adalah 35 batang dengan menggunakan konduktor BC dengan luas penampang 70 mm2 .

3. METODOLOGI


3.1. Rele Proteksi GI Polehan 3.1.1. Rele proteksi pada T/L bay 70 kV 1). Relay (44 S) tipe EXH 31 2). Selective Ground Relay (51 G) tipe NISSIN 3). Directional Ground Relay (67 G) tipe NISSIN dan Over Voltage Relay (64 V) tipe NISSIN 4). Over Current Relay (51) tipe SEG 3.1.2. Rele proteksi pada T/R bay 70/20 kV 1). Differential Relay (87) 2). Over Current Relay sisi primer (P 51) 3). Over Current Relay sisi skunder (S 51) 4). Over Current Relay sisi netral skunder (NS 51) 5). Under Voltage Relay (27) 6). Over Voltage Ground Relay (F 64 V) 7). Rele Temperatur, Rele Tekanan dan Rele Buchloz 3.1.3. Rele Proteksi pada Kopel Bus 70 kV 1). 51 Over Current Relay 2). Triping Coil Supervisory (TCS) 3.1.4. Rele proteksi pada penyulang 20 kV 1). 51 Over Current Relay 2). 67 G Directional Ground Relay dan 64 Ground Fault Relay 3). 84 Voltage Relay 3.2.

Gangguan Rele di GI Polehan Dari dua trafo yang ada kita dapat melihat pada lampiran bahwa trafo I sering mengalami gangguan yaitu berupa keterkaitan kerja antar rele pada penyulang dan rele pada trafo I, hal ini mengakibatkan kurang handalnya cara kerja rele. Ketentuan yang harus dipenuhi suatu rele adalah antara rele yang satu dengan yang lain tidak boleh ada suatu keterkaitan baik dalam mengamankan satu peralatan maupun berbeda peralatan. Untuk mengetahui data gangguan trafo pada tahun 2004-2005 di GI Polehan dapat dilihat pada tabel 3.

Tabel 3. Jumlah Gangguan Trafo I Tahun 2004 -2005.*)

LOKASI GI/GIS

GI. Polehan TRAFO I UNINDO

MEI

PATIMURA

Deteksi Gangguan Yang Terjadi dgn dgn tanah  1 -

JUNI

SAWOJAJAR AGUS SALIM AGUS SALIM AGUS SALIM JODIPAN AGUS SALIM JODIPAN

1 3 2 1 2 3 1

BULAN

AGT DES FEB

*)

PENYULANG

-

Trafo (kali)

1 3 2 1 2 -

20k V 1

ikut

70k V

Trip

20/70 kV

PT PLN (PERSERO) P3B UNIT PELAYANAN TRANSMISI MALANG, Pemantauan Gangguan Penyulang 20 kV Trafo Distribusi 70/20 kV , 2004.

Dari lampiran data kita dapat melihat untuk bulan Mei terdapat satu gangguan pada penyulang Patimura, seharusnya hanya pada penyulang Patimura saja rele OCR bekerja tetapi rele pada incoming trafo I 20 kV juga ikut bekerja. Hal ini tidak boleh terjadi karena menyebabkan penyulang yang lain juga ikut trip, sehingga menyebabkan kerugian pada pihak PLN baik pada administrasi maupun kerusakan peralatan dan juga menyebabkan kontinuitas energi listrik pada konsumen terhambat. Jumlah gangguan yang ada diatas dapat kita ambil kesimpulan bahwa pada trafo I mengalami gangguan terutama pada rele trafo I yaitu rele arus dengan karakteristik invers. 4. PENGUJIAN DAN ANALISIS Tabel 4. Data Perbandingan Lapangan dan Perhitungan.*) No 1 2 3

Perhitungan Jumlah batang Luas penampang Kode jenis rele 1. P51

Data lapangan 35 batang 74,175 mm

1A

Setting rele 1A

2. S51

1A

1A

Setting rele

Data perhitungan 34 batang 70 mm

Range

Keterangan Baik Baik

Range (0,5-0,75-11,25-1,51,75-2) A (0,5-0,75-11,25-1,51,75-2) A

Keterangan Baik

-

Baik


*)

3. T87 4. 51G

30% 1,2A

30% 2A

5. NS51 6. 51

0,01A 0,65A

1,25A 1,25A

7. 67G

2A

1,75A

8. 79 9. 64V

6A 10V

6A 1V

10. 84

75V

20V

15-35-45 % (0,5-0,75-11,25-1,51,75-2) A 0,25-12 A (0,5-0,75-11,25-1,51,75-2) A (0,5-0,75-11,25-1,51,75-2) A 4-12 A 5-60 volt step 5 volt 60-85 volt step 5 volt

Baik Kurang

Kurang Kurang

Baik

Baik Kurang Baik

Data Perbandingan Lapangan dan Perhitungan GI Polehan,Setting Rele GI Polehan, Malang, 2005.

Dari data perbandingan tabel 13 dijelaskan untuk sistem pentanahan sebagai berikut : 1. Jumlah batang Dari perbandingan kedua data tersebut dapat diAnalisis bahwa jumlah batang pengetanahan di lapangan sudah baik menurut rumus perhitungan Ts. Hutahuruk, Pengetanahan Netral Sistem Tenaga dan Pengetanahan Peralatan,Erlangga,1999, hal 150 dengan menggunakan standar SI. Sehingga untuk jumlah batang pengetanahan yang ada di GI Polehan dinyatakan baik. 2. Luas Penampang Dari perbandingan kedua data tersebut dapat diAnalisis bahwa luas penampang pengetanahan di lapangan sudah baik menurut rumus perhitungan Ts. Hutahuruk, Pengetanahan Netral Sistem Tenaga dan Pengetanahan Peralatan, Erlangga,1999, hal 151. Untuk luas penampang BC menurut PUIL 2000 hal 77 nilai luas penampang yang mendekati nilai 74,175 mm2 adalah 70 mm2. Jadi dapat diAnalisis bahwa luas penampang konduktor GI Polehan adalah baik. Dari perbandingan tabel 13 dapat diAnalisis bahwa setting rele yang ada pada GI Polehan adalah : 1. OCR Sisi Primer (P51) Untuk nilai arus setting antara perhitungan dan data lapangan tidak jauh beda, pada perhitungan bernilai 1 A sedangkan pada lapangan bernilai 1 A. Dari perbandingan kedua data tersebut dapat diAnalisis

bahwa nilai arus setting rele P51 di lapangan sudah baik (karena memenuhi range yang ada pada rele yang digunakan GEC-CDG 31 yaitu 0,5-0,75-1-1,25-1,5-1,75-2 A) dan perhitungannya sudah sesuai dengan rumus perhitungan PT PLN (Persero) Pendidikan dan Pelatihan Distribusi Jatim, 2005, slide 33 dengan menggunakan standar SI. Sehingga untuk nilai arus setting rele P51 yang ada di GI Polehan dinyatakan baik. 2. OCR Sisi Skunder (S51) Untuk nilai arus setting antara perhitungan dan data lapangan tidak jauh beda, pada perhitungan bernilai 1 A sedangkan pada lapangan bernilai 1 A. Dari perbandingan kedua data tersebut dapat diAnalisis bahwa nilai arus setting rele S51 di lapangan sudah baik (karena memenuhi range yang ada pada rele yang digunakan ABB-SPAJ 140C yaitu 0,5-0,75-1-1,25-1,5-1,75-2 A) dan perhitungannya sudah sesuai dengan rumus perhitungan PT PLN (Persero) Pendidikan dan Pelatihan Distribusi Jatim, 2005, slide 33 dengan menggunakan standar SI. Sehingga untuk nilai arus setting rele S51 yang ada di GI Polehan dinyatakan baik. 3. Rele Differensial (T87) Untuk nilai setting antara perhitungan dan data lapangan tidak jauh beda, pada perhitungan bernilai 30% sedangkan pada lapangan bernilai 30%. Dari perbandingan kedua data tersebut dapat diAnalisis bahwa nilai arus setting rele T87 di lapangan sudah baik (karena memenuhi range yang ada pada rele yang digunakan GEC/DTH 31 yaitu 15-35-45 %) dan sudah sesuai dengan rumus perhitungan PT PLN (Persero) Pendidikan dan Pelatihan Distribusi Jatim, 2005, slide 33 dengan menggunakan standar SI. Sehingga untuk nilai setting rele T87 yang ada di GI Polehan dinyatakan baik. 4. Rele Arus Lebih ketanah (51 G) Untuk nilai arus setting antara perhitungan dan data lapangan sedikit beda, pada perhitungan bernilai 2 A sedangkan pada lapangan bernilai 1,2 A tetapi masih masuk dalam range GEC-CDG 31 yaitu 0,5-0,75-1-1,251,5-1,75-2 A . Dari perbandingan kedua data tersebut dapat diAnalisis bahwa nilai arus setting rele 51 G di lapangan baik karena sudah memenuhi range yang ada tetapi karena arus setting dilapangan lebih kecil dari arus perhitungan sehingga jumlah pemutusan terhadap beban sering terjadi karena batasan arus yang kecil sekali jadi sensitifitas dari rele tersebut besar. Sehingga untuk nilai arus setting rele 51G yang ada di GI Polehan dinyatakan kurang baik.


5. Rele Arus Lebih Netral Sisi Sekunder Trafo (NS 51) Untuk nilai arus setting antara perhitungan dan data lapangan beda, pada perhitungan bernilai 1,25 A (sudah memenuhi range yaitu 0,2512A) sedangkan pada lapangan bernilai 0,01 A (tidak memenuhi range GEC-RSAS 5130). Dari perbandingan kedua data tersebut dapat diAnalisis bahwa nilai arus setting rele NS 51 di lapangan kurang baik karena arus setting lebih kecil dari arus perhitungan sehingga jumlah pemutusan terhadap beban sering terjadi karena batasan arus yang kecil sekali jadi sensitifitas dari rele tersebut besar. Sehingga untuk nilai arus setting rele NS 51 yang ada di GI Polehan dinyatakan kurang baik. 6. Rele Arus Lebih Penyulang (51) Untuk nilai arus setting antara perhitungan dan data lapangan beda, pada perhitungan bernilai 0,65 A (memenuhi range COOPER-150-11 yaitu 0,5-0,75-1-1,25-1,5-1,75-2 A) sedangkan pada lapangan bernilai 1,25 A tetapi masih memenuhi range. Dari perbandingan kedua data tersebut dapat diAnalisis bahwa nilai arus setting rele 51 di lapangan kurang baik karena arus setting lebih kecil dari arus perhitungan sehingga jumlah pemutusan terhadap beban sering terjadi karena batasan arus yang kecil sekali jadi sensitifitas dari rele tersebut besar. Sehingga untuk nilai arus setting rele 51 yang ada di GI Polehan dinyatakan kurang baik. 7. Rele Recloser (79) Untuk nilai arus setting antara perhitungan dan data lapangan tidak jauh beda, pada perhitungan bernilai 6 A (memenuhi range yaitu 4-12 A) sedangkan pada lapangan bernilai 6 A juga terpenuhi. Dari perbandingan kedua data tersebut dapat diAnalisis bahwa nilai arus setting rele 79 di lapangan sudah baik menurut rumus perhitungan PT PLN (Persero) Pendidikan dan Pelatihan Distribusi Jatim, 2005, slide 34 dengan menggunakan standar SI. Sehingga untuk nilai arus setting rele 79 yang ada di GI Polehan dinyatakan baik. 8. Rele Gangguan ketanah (64V) Untuk nilai tegangan, setting antara perhitungan dan data lapangan tidak jauh beda, pada perhitungan bernilai 10 V (memenuhi range GECCHC 12A yaitu 5-60 V) dan sudah sesuai rumus perhitungan PT PLN (Persero) Pendidikan dan Pelatihan Distribusi Jatim, 2005, slide 34 dengan menggunakan standar SI. sedangkan pada lapangan bernilai 1V sehingga tidak memenuh range GEC-CHC 12A. Dari perbandingan kedua data tersebut dapat diAnalisis bahwa nilai arus setting rele 79 di lapangan kurang baik. Sehingga untuk nilai tegangan setting rele 79 yang ada di GI Polehan dinyatakan kurang baik.

9. Rele Tegangan Lebih (84) Untuk nilai tegangan, setting antara perhitungan dan data lapangan tidak jauh beda, pada perhitungan bernilai 20V sudah sesuai dengan rumus perhitungan PT PLN (Persero) Pendidikan dan Pelatihan Distribusi Jatim, 2005, slide 34 dengan menggunakan standar SI. Sedangkan pada lapangan bernilai 75V (memenuhi range GEC-IAV 51 yaitu 60-85 V). Dari perbandingan kedua data tersebut dapat diAnalisis bahwa nilai arus setting rele 84 di lapangan baik Sehingga untuk nilai tegangan setting rele 84 yang ada di GI Polehan dinyatakan baik. 5. PENUTUP Dari hasil Analisis dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa : 1) Penyebab gangguan pada sistem kerja rele proteksi di GI Polehan dapat dilihat dari dua aspek yaitu dari sistem pentanahan dan setting rele. 2) Sistem pentanahan di GI Polehan dinyatakan baik ditinjau dari jumlah batang pentanahan dan luas penampang pentanahan sesuai dengan PUIL 2000 hal 77. 3) Settingan rele di GI Polehan, terdapat rele arus lebih ketanah (51G), rele arus lebih netral sisi sekunder trafo (NS51), rele arus lebih penyulang (51) dan rele tegangan lebih (84) yang tidak sesuai dengan perhitungan dan range yang terdapat dilapangan karena adanya gangguan arus hubung singkat satu fasa ketanah, arus hubung singkat tiga fasa simetri. 4) Keandalan sistem kerja rele proteksi di GI Polehan dapat dibedakan menjadi dua, yaitu setting rele yang baik dan setting rele kurang baik. 5) Setting rele dapat dinyatakan baik jika setting rele untuk perhitungan dan setting rele lapangan sudah memenuhi range rele yang terpasang. 6) Setting rele dapat dinyatakan kurang baik jika untuk setting rele perhitungan sudah memenuhi range tetapi setting lapangan tidak memenuhi range rele yang terpasang. Atau bisa juga karena nilai rele setting lapangan lebih kecil dari perhitungan, sehingga sensitifitas dari rele terlalu tinggi hal ini mengakibatkan rele mudah bekerja sedangkan setting yang ada dilapangan sudah memperhitungkan adanya penambahan beban. 6. DAFTAR PUSTAKA Hutauruk,TS, Pengetanahan Netral Sistem Tenaga dan Pengetahuan Peralatan, Erlangga, Jakarta, 1987. Jr,Stevenson, Analisis Sistem Tenaga Listrik.


PLN, Relay Pengaman, PLN, 1984. PLN, Pelatihan Wiring Penyulang 20 KV, 2001. S.L UPPAL, Dr, Electrical Power, 1980. Titarenko, M dan Dukelsky Noskov, Protectiv Relaying In Electrical Sistem

Studi Keandalan Sistem Kerja Rele

Recommend Documents