HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Pemodelan sistem saluran transmisi, gangguan serta relai dengan software PSCAD
3. Gangguan Eksternal
Gangguan eksternal adalah gangguan pada saluran transmisi yang berada
di luar zona yang di lindungi, Dikatakan sistem mengalami gangguan eksternal
apabila nilai bias lebih besar dari nilai differensial. Hasil simulasi berupa
gelombang keluaran pscad. Nilai yang diperoleh merupakan nilai maksimum pada
gelombang magnitudo, berikut rangkiannya : Res.
Arus Tegangan I bias
I.diff
Respon Relai
Relai A Relai B Relai A Relai B Relai A Relai B Relai A Relai Trip (1) Blok (0) Trip (1) Blok (0) 2 ohm 32.3 kA 32.3 kA 180kV 180 kV 0.0192 0.0192 38.7 - - 5 ohm 25.1 kA 25.1 kA 176 kV 176kV 0.0192 0.0192 33.2 - - 10 ohm 18.2kA 18.2kA 170 kV 170 kV 0.0192 0.0192 25.3 - -
49 a. Gangguan eksternal satu fase ke tanah (A-G)
Gambar 4.13 Gelombang Arus dan Tegangan Gangguan Eksternal Satu Fase ke Tanah Rf=2 Ohm
Gambar di atas adalah hasil simulasi keluaran gelombang arus pada kedua
relai, terlihat ketika terjadi gangguan pada detik 0.3 setelah simulasi dijalankan
magnitude arus mengalami lonjakan sebesar 5.4kA pada relai A dan -5.4kA pada
relai B. Nilai min(-) tersebut menandakan lokasi gangguan berada di belakang
relai B. Magnitudo gelombang tegangan pada relai A terlihat tetap normal yaitu
dalam keadan stabil pada magnitudo 187kV, sedangkan tegangan pada relai B
50 Gambar 4.14 Grafik Nilai Differensial, Fasor Arus, Dan Signal Trip Relai A
dan B Pada saat Gangguan Eksternal Satu Fase ke Tanah Rf= 3 ohm
Gambar diatas menampilkan grafik arus bias pada setiap relai dan juga
arus diferensial dari kedua relai, arus bias relai A dan B masing-masing memiliki
nilai sebesar 0.0192 kA dan arus diferensial sebesar 0.0112kA. Pada grafik diatas
menunjukkan nilai arus diferensial lebih kecil dari nilai arus bias pada setiap relai
yang mana pada setelan parameter relai apabila arus diferensial lebih kecil dari
arus bias maka gangguan tersebut di kategorikan ke dalam gangguan eksternal dan
kedua relai tidak akan trip, hal tersebut diperkuat dengan panel signal trip A dan B
tidak menunjukkan perubahan, melainkan tetap dengan nilai 0 artinya kedua relai
tidak mengirimkan signal trip untuk CB.
Nilai arus, tegangan, relai dan respon relai gangguan internal dua-fasa ke
tanah (Ag) dengan fariasi Rf dapat dilihat selengkapnya pada tabel 4.5 berikut:
Tabel 4.5 Performa relai terhadap gangguan eksternal satu-fase ke tanah(A-G)
Res.
Arus Tegangan I bias
I.diff
Respon Relai
Relai A Relai B Relai A Relai B Relai A Relai B Relai A Relai Tri (1) Blok (0) Trip (1) Blok (0) 2 ohm 5.4 kA -5.4 kA 187kV 126kV 0.0192 0.0192 0,0112 - - 5 ohm 2.6kA - 2.6 kA 187 kV 156kV 0.0192 0.0192 0.0119 - - 10 ohm 1.42kA -1.43kA 187 kV 187kV 0.0192 0.0192 0.0123 - -
51
Dari tabel 4.5 menampilkan data hasil simulasi dua varian Rf yaitu 2 ohm,
5 ohm dan 10 ohm. Terlihat ketika gangguan eksternal arus gangguan terbesar
terjadi pada varian 2 ohm yaitu 5.4 kA pada Relai A dan -5.4 kA pada relai B.
Nilai min(-) menandakan posisi gangguan berada di belakang relai B. Nilai
tegangan gangguan terbesar terjadi pada varian Rf 10 ohm yaitu 170kV pada relai
B, respon relai pada kedua varian tidak mengalami mengalami trip. Hal di atas
menunjukkan bahwa semakin besar nilai tahanan gangguan maka semakin kecil
arus gangguan yang terjadi, akan tetapi nilai tahanan gangguan berbanding lurus
dengan nilai tegangan saat terjadi gangguan yaitu semakin besar nilai tahanan
gangguan maka semakin besar pula nilai tegangan saat gangguan.
b. Gangguan eksternal dua fase ke tanah (AB-G)
Gambar 4.15 Gelombang Arus dan Tegangan Gangguan Eksternal Dua Fase ke Tanah Rf=2 Ohm
52
Gambar di atas adalah hasil simulasi keluaran gelombang arus pada kedua
relai, terlihat ketika terjadi gangguan pada detik 0.3 setelah simulasi dijalankan
magnitude arus mengalami lonjakan sebesar 6 kA pada relai A dan -6.1kA pada
relai B. Nilai min(-) tersebut menandakan lokasi gangguan berada di belakang
relai B. Magnitudo gelombang tegangan pada relai A terlihat tetap normal yaitu
dalam keadan stabil pada magnitudo 187kV, sedangkan tegangan pada relai B
terlihat mengalami penurunan dari 187kV menjadi 126kV.
Gambar 4.16 Grafik Nilai Differensial, Fasor Arus, Dan Signal Trip Relai A dan B Pada saat Gangguan Eksternal Dua Fase ke Tanah Rf= 2 ohm
Gambar diatas menampilkan grafik arus bias pada setiap relai dan juga
arus diferensial dari kedua relai, arus bias relai A dan B masing-masing memiliki
nilai sebesar 0.0192kA dan arus diferensial sebesar 0.0106kA. Pada grafik diatas
menunjukkan nilai arus diferensial lebih kecil dari nilai arus bias pada setiap relai
yang mana pada setelan parameter relai apabila arus diferensial lebih kecil dari
arus bias maka gangguan tersebut di kategorikan ke dalam gangguan eksternal dan
kedua relai tidak akan trip, hal tersebut diperkuat dengan panel signal trip A dan B
tidak menunjukkan perubahan, melainkan tetap dengan nilai 0 artinya kedua relai
53
Nilai arus, tegangan, relai dan respon relai gangguan internal dua-fasa ke
tanah (Ag) dengan fariasi Rf dapat dilihat selengkapnya pada tabel 4.6 berikut:
Tabel 4.6 Performa relai terhadap gangguan eksternal dua fase ke tanah(AB-G)
Dari tabel 4.6 menampilkan data hasil simulasi dua varian Rf yaitu 2 ohm,
5 ohm dan 10 ohm. Terlihat ketika gangguan eksternal arus gangguan terbesar
terjadi pada varian 2 ohm yaitu 6.0 kA pada Relai A dan -6.1kA pada relai B, nilai
min(-) menandakan posisi gangguan berada di belakang relai B. Nilai tegangan
gangguan terbesar terjadi pada varian Rf 10 ohm yaitu 171kV pada relai B, respon
relai pada kedua varian tidak mengalami mengalami trip. Hal di atas menunjukkan
bahwa semakin besar nilai tahanan gangguan maka semakin kecil arus gangguan
yang terjadi, akan tetapi nilai tahanan gangguan berbanding lurus dengan nilai
tegangan saat terjadi gangguan yaitu semakin besar nilai tahanan gangguan maka
semakin besar pula nilai tegangan saat gangguan.
c. Gangguan eksternal dua fase (AB) Res.
Arus Tegangan I bias
I.diff
Respon Relai
Relai A Relai B Relai A Relai B Relai A Relai B Relai A Relai Tri (1) Blok (0) Trip (1) Blok (0) 2 ohm 6.0 kA -6.1 kA 187kV 126kV 0.0192 0.0192 0,0106 - - 5 ohm 2.99kA - 3 kA 187 kV 157kV 0.0192 0.0192 0.0118 - - 10 ohm 1.61kA -1.61kA 187 kV 171kV 0.0192 0.0192 0.0122 - -
54 Gambar 4.17 Gelombang Arus dan Tegangan Gangguan Eksternal Dua Fase
Rf=2 Ohm
Gambar di atas adalah hasil simulasi keluaran gelombang arus pada kedua
relai, terlihat ketika terjadi gangguan pada detik 0.3 setelah simulasi dijalankan
magnitude arus mengalami lonjakan sebesar 8.33 kA pada relai A dan -8.33kA
pada relai B. Nilai min(-) tersebut menandakan lokasi gangguan berada di
belakang relai B. Magnitudo gelombang tegangan pada relai A terlihat tetap
normal yaitu dalam keadan stabil pada magnitudo 187kV, sedangkan tegangan
55 Gambar 4.17 Grafik Nilai Differensial, Fasor Arus, Dan Signal Trip Relai A
dan B Pada saat Gangguan Eksternal Dua Fase Rf 2 ohm
Gambar diatas menampilkan grafik arus bias pada setiap relai dan juga
arus diferensial dari kedua relai, arus bias relai A dan B masing-masing memiliki
nilai sebesar 0.0192 kA dan arus diferensial sebesar 0.0104kA. Pada grafik diatas
menunjukkan nilai arus diferensial lebih kecil dari nilai arus bias pada setiap relai
yang mana pada setelan parameter relai apabila arus diferensial lebih kecil dari
arus bias maka gangguan tersebut di kategorikan ke dalam gangguan eksternal dan
kedua relai tidak akan trip, hal tersebut diperkuat dengan panel signal trip A dan B
tidak menunjukkan perubahan, melainkan tetap dengan nilai 0 artinya kedua relai
tidak mengirimkan signal trip untuk CB.
Nilai arus, tegangan, relai dan respon relai gangguan internal dua-fasa ke
tanah (Ag) dengan fariasi Rf dapat dilihat selengkapnya pada tabel 4.7 berikut:
Tabel 4.7 Performa relai terhadap gangguan eksternal dua-fase (AB-G)
Res.
Arus Tegangan I bias
I.diff
Respon Relai
Relai A Relai B Relai A Relai B Relai A Relai B Relai A Relai Tri (1) Blok (0) Trip (1) Blok (0) 2 ohm 8.33 kA -8.33 kA 187kV 127kV 0.0192 0.0192 0,0104 - - 5 ohm 4.63kA - 4.63 kA 187 kV 151kV 0.0192 0.0192 0.0117 - -
56
Dari tabel 4.7 menampilkan data hasil simulasi dua varian Rf yaitu 2ohm,
5 ohm dan 10 ohm. Terlihat ketika gangguan eksternal arus gangguan terbesar
terjadi pada varian 2 ohm yaitu 8.33kA pada Relai A dan – 8.33 kA pada relai B,
nilai min(-) menandakan posisi gangguan berada di belakang relai B. Nilai
tegangan gangguan terbesar terjadi pada varian Rf 10 ohm yaitu 166 kV pada relai
B, respon relai pada kedua varian tidak mengalami mengalami trip. Hal di atas
menunjukkan bahwa semakin besar nilai tahanan gangguan maka semakin kecil
arus gangguan yang terjadi, akan tetapi nilai tahanan gangguan berbanding lurus
dengan nilai tegangan saat terjadi gangguan yaitu semakin besar nilai tahanan
gangguan maka semakin besar pula nilai tegangan saat gangguan.
d. Gangguan eksternal tiga fase (ABC)
Gambar 4.18 Gelombang Arus dan Tegangan Gangguan Eksternal Tiga Fase Rf=2 Ohm
57
Gambar di atas adalah hasil simulasi keluaran gelombang arus pada kedua
relai, terlihat ketika terjadi gangguan pada detik 0.3 setelah simulasi dijalankan
magnitude arus mengalami lonjakan sebesar 12.3 kA pada relai A dan -12.3 kA
pada relai B. Nilai min(-) tersebut menandakan lokasi gangguan berada di
belakang relai B. Magnitudo gelombang tegangan pada relai A terlihat tetap
normal yaitu dalam keadan stabil pada magnitudo 187kV, sedangkan tegangan
pada relai B terlihat mengalami penurunan dari 187kV menjadi 76kV.
Gambar 4.19 Grafik Nilai Bias, Nilai Differensial, Fasor Arus, Dan Signal Trip Relai A dan B Pada saat Gangguan Eksternal Tiga Fase Rf 3 ohm
Gambar diatas menampilkan grafik arus bias pada setiap relai dan juga
arus diferensial dari kedua relai, arus bias relai A dan B masing-masing memiliki
nilai sebesar 0.0192kA dan arus diferensial sebesar 0.0089kA. Pada grafik diatas
menunjukkan nilai arus diferensial lebih kecil dari nilai arus bias pada setiap relai
yang mana pada setelan parameter relai apabila arus diferensial lebih kecil dari
arus bias maka gangguan tersebut di kategorikan ke dalam gangguan eksternal dan
kedua relai tidak akan trip, hal tersebut diperkuat dengan panel signal trip A dan B
tidak menunjukkan perubahan, melainkan tetap dengan nilai 0 artinya kedua relai
58
Nilai arus, tegangan, relai dan respon relai gangguan internal dua-fasa ke
tanah (Ag) dengan fariasi Rf dapat dilihat selengkapnya pada tabel 4.8 berikut:
Tabel 4.8 Performa relai terhadap gangguan eksternal Tiga fase (ABC)
Dari tabel 4.8 menampilkan data hasil simulasi dua varian Rf yaitu 2 ohm,
5 ohm dan 10 ohm. Terlihat ketika gangguan eksternal arus gangguan terbesar
terjadi pada varian 2 ohm yaitu 12.3 kA pada Relai A dan -12.3 kA pada relai B,
nilai min(-) menandakan posisi gangguan berada di belakang relai B. Nilai
tegangan gangguan terbesar terjadi pada varian Rf 10 ohm yaitu 145 kV pada relai
B, respon relai pada kedua varian tidak mengalami mengalami trip. Hal di atas
menunjukkan bahwa semakin besar nilai tahanan gangguan maka semakin kecil
arus gangguan yang terjadi, akan tetapi nilai tahanan gangguan berbanding lurus
dengan nilai tegangan saat terjadi gangguan yaitu semakin besar nilai tahanan
gangguan maka semakin besar pula nilai tegangan saat gangguan.
Res.
Arus Tegangan I bias
I.diff
Respon Relai
Relai A Relai B Relai A Relai B Relai A Relai B Relai A Relai Tri (1) Blok (0) Trip (1) Blok (0) 2 ohm 12.3 kA -12.3 kA 187kV 76kV 0.0192 0.0192 0,0089 - - 5 ohm 7.47kA - 7.44 kA 187 kV 118kV 0.0192 0.0192 0.0103 - - 10 ohm 4.51kA -4.51kA 187 kV 145kV 0.0192 0.0192 0.0113 - -
59 BAB V
PENUTUP
A. Simpulan
Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa relai differensial sebagai
sistem proteksi pada saluran transmisi dapat terealisasi dengan baik, model sistem
yang digunakan dalam simulasi saluran transmisi dengan dua sumber ekivalen tiga
fase 150 kV, frekuensi 50 Hz. Sumber memiliki impedansi resistif sebesar 1,0
Ohm dan induktansi sebesar 0.1 H. Saluran yang digunakan adalah saluran
transmisi dengan panjang 20 km. relai pilot differensial menggunakan
pengamatannya untuk membandingkan antara dua relai pada masing-masing
ujung saluran transmisi.
Performa relai pilot differensial arus terhadap dua variasi (eksternal dan
internal) tipe gangguan yaitu gangguan satu fase ke tanah, dua fase ke tanah,dua
fase dan tiga fase pada saluran transmisi tersebut sangat baik, karna relai bekerja
dalam mendeteksi gangguan internal dimana relai akan memberikan perintah
untuk men-trip CB. Demikian juga untuk gangguan eksternal relai tetap
(mem-blok) karna relai tidak memberikan peintah untuk men-trip CB.
B. Saran
Dikarenakan keterbatasan versi PSCAD/EMTDC yang digunakan dalam
penelitian ini, maka diharapkan untuk pemodelan Relai Pilot diferensial pada
60
dan sebagainya sebaiknya menggunakan versi PSCAD/EMTDC yang lebih tinggi
(full version) dari versi PSCAD/EMTDC yang digunakan pada penelitian ini.
61 DAFTAR PUSTAKA
Amira. 2014. Studi Analisa Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa Ke Tanah Pada
Sutt 150 Kv Untuk Setting Relay Ocr (Aplikasi Gi Pip – Pauh Limo). 5 (2) :
107-109
Ariyanto, Rika. 2017. Studi Analisa Rele Jarak Pada Jaringan Transmisi 150 KV
Gardu Induk Pedan – Gardu Induk Jajar. Universitas Muhammadiah
Surakarta : 14 Oktober 2019. http://eprints.ums.ac.id/51261/5/bismillah.pdf
Bayusari, Ike, dkk. 2013. Perancangan Sistem Pemantauan Pengendali Suhu
pada Stirred Tank Heater menggunakan Supervisory Control. 10 (3) : 154
Cekdin, Ceknas. 2013. Transmisi Daya Listrik. Andi. Yogyakarta.
Horrison, J.A. 1996. “The Essence of Electric Power Systems”. Prentice hall . London
Jeandy T. I. Kume. 2016. Analisa Gangguan Hubung Singkat SaluranKabel
Bawah Tanah Tegangan 20 kV Penyulang SL 3 GI Teling Manado. 5 (4) :
49
Johns, T. A. 1995. “Digital Protection For Power Systems”. Peter Peregrinus. London
Kurniawan, Muhammad Supono, Iwan Setiawan, dan Aris Triwiyatno. 2012.
Perancangan Simulasi Supervisory Control and Data Acquisition pada Prototipe Sistem Listrik Redundant. 14 (1) : 7-12
Liu, J. F., dan P. L. Wilson. 2004.” A PSCAD/EMTDC Based Simulation Study Of Protective Relay”. 2014 The Institution of Electrical
Engineers. Printed and published by the IEE. Michael Faraday House,
Six Hills Way, Stevenage, SGI 2AY.
Muller, Craigh. 2005.” On the use of PSCAD (Power System Computers Aided
62
Nayak, Corp., 2005.Using PSCAD For Studying Bus Transfer Transienst in a
Nuclear Power Plant. 2005 Nayak Corporation. T: (609) 279-9050 F:
(609) 279-9051
Pandjaitan, Bonar.2012 .Praktik –Praktik Proteksi Sistem Tenaga Listrik .Yogyakarta : Andi.
Saini, M, dkk. 2012. “Fault Analysis Using PSCAD/EMTDC for 150 kV South
Sulawesi Transmission System”. IEEE Symposium on Industrial
Electronics and Applications (ISIEA2012)
Subianto. 2016. Studi Sistem Proteksi Rele Diferensial Pada Transformator PT.
PLN (Persero) Keramasan Palembang. Universitas Palembang: 26
September 2019. http:/jurnal.um-palembang.ac.id
Wibiyantoro,YP.2017. Analisa Seting Relai Arus Lebih (Over Current Relay) Pada Transformator Daya 54 MVA di PLTU Tanjung Jati B. Universitas
Muhammadiah Surakarta : 14 Oktober 2019.
http://eprints.ums.ac.id/53483/2/naspub.pdf
63 LAMPIRAN
Komponen-komponen yang digunakan dalam pemodelan rangkaian simulasi
gangguan pada PSCAD, antara lain: