4.1 Simulasi Gangguan Hubung Singkat
Pada sistem kelistrikan PT. CPI kondisi jringan yang di bahas dalam skripsi ini yaitu jaringan 115 kV, sehingga untuk mendapatkan data arus gangguan hubung singkat dilakukan dengan menggunakan simulasi ETAP Powerstation 6.0.0 pada sistem 115 kV yang dikarenakan adanya penambahan substation Gulamo antara Central Duri-Bangko. Penambahan substation ini juga menimbulkan penambahan panjang jaringan transmisi 115 kV sepanjang 4 km antara substation Rokan-Gulamo dan substation Rokan-Gulamo-Menggala. Untuk itu setting dari reley 67N yang terpasang harus dilakukan perhitungan ulang, maka untuk mendapatkan nilai arus hubung singkat ada beberapa hal yang harus diperhatikan:
1. Kondisi saluran transmisi 230 kV dan 115 kV pada kondisi normal.
2. Semua pembangkit pada kondisi mensupply dayak e sistem jaringan, kecuali turbin 3,4, dan 6 di minas serta turbin 7 duri.
3. Panjang jaringan transmisi antara antara substation Rokan-Gulamo dan substation Gulamo-Menggala sudah ditambahkan 4 km.
Dalam pembahasan di skripsi ini ketika kita ingin melakukan setting reley arus lebih netral berarah (67N) ada 2 hal yang harus kita lakukan setting yaitu:
1. Netral Directional Time Over Current ( TOC ).
2. Netral Directional Instantaneous Over Current ( IOC ).
Untuk menghitung setting IOC dan TOC maka harus di lakuakan terlebih dahulu perhitungan gangguan hubung singkat dengan ETAP powerstation 6.0.0. Data pada skripsi ini diambil pada gangguan 90% dan 100 % masing-masing bus.
4.1.1 Data Gangguan Hubung Singkat 90% Saluran.
Gambar 4.1 Simulasi Gangguan Hubung Singkat 90% Pada Saluran Nella-Balam, Nella-Pinang, dan Bangko-Nella.
Untuk dapat menghitung IOC pada jaringan transmisi 115 kV Central Duri-Bangko yang dikarenakan adanya penambahan Gulamo substation maka harus didapatkan terlebih dahulu arus gangguan pada 90 % saluran masing-masing bus dengan menggunakan ETAP Powerstation 6.0.0. untuk simulasinya bisa dilihat pada gambar dibawah ini:
Gambar 4.2 Tampilan Simulasi Dengan ETAP (90% arus gangguan pada Nella-Pinang, Nella-Balam, dan Bangko-Nella.)
Gambar 4.3 Tampilan Simulasi Dengan ETAP (90% arus gangguan pada Sintong-Batang, Rokan-Gulamo, Gulamo-Menggala, dan Menggala-Sintong)
Dari simulasi ETAP yang dilakukan pada gangguan 90% saluran maka kita dapatkan data arus gangguan hubung singkat pada masing-masing saluran (bus) yaitu:
Tabel 4.1 Data Arus Gangguan Pada Masing-Masing Saluran
Jaringan 3I0 (kA) 3I0 (A) NLA-PNG 1,040778 1040,778 NLA-BLM 1,1527305 1152,7305 BKO-NLA 1,3149597 1314,9597 STG-BKO 1,6506621 1650,6621 STG-MGL 0,91802 46 918,024 6 MGL-STG 1,0255413 1025,5413 GLM-MGL 1,2171591 1217,1591 MGL-GLM 0,6050667 605,0667 RKN-GLM 2,1633054 2163,3054 GLM-RKN 0,5244162 524,4162 CD-RKN 2,8435338 2843,5338 RKN-CD 0,15048 81 150,488 07 BTG-STG 1,1220249 1122,0249 STG-BTG 0,6306507 630,6507 CD-BTG 2,1057258 2105,7258
4.1.2 Data CT (Current Transformer) Ratio Pada Masing-Masing Breaker Untuk data CT ratio pada masing-masing breaker dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 4.2 Data CT Ratio Yang Terpasang
Saluran ReleyMerk ModelReley RatioCT NLA-PNG GE L90 600/5 NLA-BLM GE L90 600/5 BKO-NLA GE L90 600/5 STG-BKO GE L90 600/5 STG-MGL GE L90 600/5 MGL-STG GE L90 1200/5 GLM-MGL GE L90 600/5 MGL-GLM GE L90 1200/5 RKN-GLM GE L90 600/5 GLM-RKN GE L90 600/5 CD-RKN GE L90 600/5 RKN-CD GE L90 600/5 BTG-STG GE L90 600/5 STG-BTG GE L90 600/5
CD-BTG GE L90 600/5
4.2 Setting Instantaneous Overcurrent (IOC) Reley 67N.
\ Setelah melakuakan simulasi untuk mendapatkan nilai arus gangguan pada masing-masing saluran (tabel 4.1) dan dengan data CT yang terpasang (tabel 4.2), maka dapat dilakukan perhitungan untuk setting IOC pada masing-masing breker yang ada pada saluran 115 kV Central Duri-Bangko dengan persamaan 2.40.
Gambar 4.4 Saluran Transmisi Central Duri-Bangko
Dengan persamaan:
Iinst = ISCtotal/CTprim Keterangan:
Iinst = nilai setting arus Instantaneous (Ampere) ISCtotal = nilai arus total hubung singkat (Ampere) CTprim = nilai lilitan primer trafo arus (Ampere)
Contoh perhitungan Mencari IOC untuk reley di jaringan Gulamo-Menggala: Iinst = ISCtotal/Ctprim
= 2,028 A.
Jaringan Menggala-Gulamo: Iinst = ISCtotal/Ctprim
= 605,0667/1200 = 0,504 A.
Jaringan Rokan-Gulamo: Iinst = ISCtotal/Ctprim
= 2163,3054/600 = 3,605 A.
Jaringan Gulamo-Rokan: Iinst = ISCtotal/Ctprim
= 524,4162/600
= 0,874 A.
Maka nilai IOC untuk masing-masing reley pada saluran bisa dilihat dalam tabel berikut:
Tabel 4.3 Nilai Setting Instantaneous Overcurrent (IOC) Reley
Jaringa
n (kA)3I0 3I0 (A)
CT prime r) IOC NLA-PNG 1,040778 1040,778 600 1,73463 NLA-BLM 1,1527305 1152,7305 600 1,921218 BKO-NLA 1,31495 97 1314,95 97 600 2,1916 STG-BKO 1,6506621 1650,6621 600 2,751104 STG-MGL 0,9180246 918,0246 600 1,530041 MGL-STG 1,0255413 1025,5413 1200 0,854618 GLM-MGL 1,2171591 1217,1591 600 2,028599
MGL-GLM 0,6050667 605,0667 1200 0,504222 RKN-GLM 2,1633054 2163,3054 600 3,605509 GLM-RKN 0,5244162 524,4162 600 0,874027 CD-RKN 2,8435338 2843,5338 600 4,739223 RKN-CD 0,1504881 150,48807 600 0,250813 BTG-STG 1,12202 49 1122,02 49 600 1,8700 42 STG-BTG 0,6306507 630,6507 600 1,051085 CD-BTG 2,1057258 2105,7258 600 3,509543
4.3 Setting Koordinasi Reley 67N
Untuk dapat menentukan setting koordinasi reley 67N, kita harus menentukan terlebih dahulu titik dan nilai referensi yang akan menjadi acuan untuk setting reley berikutnya. Pada pembahasan skripsi ini untuk mensetting reley 67N diberikan referensi titik dan nilai pada jaringan paling kanan yaitu Pinang dan Nella-Balam. Dengan demikian setting waktu kerja untuk circuit breaker Nella-Pinang dan Nella-Balam akan menjadi acuan untuk koordinasi reley diatasnya, dan jaringan paling kiri yaitu Rokan-Central Duri dan Sintong-Batang. Waktu koordinasi antara reley adalah 0,2-0,3 detik, nilai ini adalah nilai minimum yang dianjurkan.
Gambar 4.5 Asumsi Waktu koordinasi Antara Circuit Breaker
Akan tetapi dalam skripsi ini ketika kita menggunakan simulasi ETAP 6.0.0 nilai koordinasi antar reley menjadi 0,15 detik dikarenakan 0,05 detik sudah terpakai oleh Circuit breaker.
Langkah awal kita untuk menghitung Time Over Current adalah dengan memberikan gangguan di 100% masing-masing saluran yang akan kita hitung setting TOC dimulai dari yang paling kanan dengan berpedoman pada titik dan nilai referensi yang telah kita berikan sebelumnya pada jaringan paling kanan Nella-Pinang dan Nella-Balam, dan jaringan paling kiri Rokan-Central Duri dan Sintong-Batang.
Gambar 4.6 Contoh Simulasi 100% Gangguan Pada Nella-Balam
Selain data I fault pada gangguan di 100% saluran untuk menghitung TOC kita juga harus menentukan I set nya. I set adalah nilai pick up dimana reley baru merasakan adanya gangguan. Nilai I set diasumsikan bertingkat menurut urutan koordinasi yang akan dibuat.
Berikut ini adalah data I set yang telah kita tentukan:
Saluran
Fau lt
Loc I fault (A) I set (A) (A)CT Pick Up (A)
NLA-PNG PNG 1010 20 600 0,033 NLA-BLM BLM 1096 20 600 0,033 BKO-NLA NLA 1350 24 600 0,040 STG-BKO BKO 1700 28 600 0,047 STG-MGL MGL 876 30 600 0,050 MGL-STG STG 1060 30 1200 0,025 GLM-MGL MGL 1220 32 600 0,053 MGL-GLM GLM 608 32 1200 0,027 RKN-GLM GLM 2230 34 600 0,057 GLM-RKN RKN 544 40 600 0,067 CD-RKN RKN 2760 40 600 0,067 RKN-CD CD 2760 44 600 0,073 BTG-STG STG 1130 44 600 0,073 STG-BTG BTG 202 46 600 0,077 CD-BTG BTG 2030 46 600 0,077
Dari data yang kita dapatkan pada tabel diatas, maka dengan menggunakan rumus 2.41, kita sudah dapat melakukan perhitungan setting koordinasi untuk masing-masing Circuit Breaker. Dengan memperhatikan nilai referensi yang telah kita berikan sebelumnya pada jaringan paling kanan Nella-Pinang dan Nella-Balam, dan jaringan paling kiri Rokan-Central Duri dan Sintong-Batang yaitu masing-masing 0,2 detik. Dimana urutan kerja antara reley ke reley yang kita gunakan dalam skripsi ini adalah 0,15 detik dikarenakan pada simulasi ETAP powerstation 6.0.0, 0,05 detik (50 ms) sudah dipakai oleh circuit breaker.
Gambar.4.7 Data Bahwa 0,05 detik Sudah di Pakai Oleh Circuit Breaker Dalam Simulasi ETAP Powerstation 6.0.0
Maka perhitungan untuk setting TOC pada masing-masing reley pada jaringan yaitu:
4.3.1 Waktu Trip Untuk reley Nella-Pinang (Nilai referensi) reley paling kanan
• Reley Nella-Pinang TMS = 0,2 A
Curve Extremely Inverse (A = 28,2 B = 0,1217 C = 2) I fault = 1010 A
I set = 20 A
Maka : T = TMS. [(A/(I/Is)P – 1) +B]
= 0,2 . [(28,2/(1010/20)2-1)+0,1217] T = 0,0265 A
4.3.2 Waktu Trip Untuk reley Nella-Balam (Nilai referensi) reley paling kanan
TMS = 0,2 A
Curve Extremely Inverse (A = 28,2 B = 0,1217 C = 2) I fault = 1096 A
I set = 20 A
Maka : T = TMS. [(A/(I/Is)P – 1) +B]
= 0,2 . [(28,2/(1096/20)2-1)+0,1217] T = 0,0262 A
4.3.3 Waktu Trip Untuk reley Sintong-Batang (Nilai referensi) reley paling kiri
• Sintong-Batang TMS = 0,2 A
Curve Extremely Inverse (A = 28,2 B = 0,1217 C = 2) I fault = 202 A
I set = 46 A
Maka : T = TMS. [(A/(I/Is)P – 1) +B]
= 0,2 . [(28,2/(202/46)2-1)+0,1217] T = 0,339 A
4.3.4 Waktu Trip Untuk reley Rokan-Central Duri (Nilai referensi) reley paling Kiri.
TMS = 0,2 A
Curve Extremely Inverse (A = 28,2 B = 0,1217 C = 2) I fault = 2760 A
I set = 44 A
Maka : T = TMS. [(A/(I/Is)P – 1) +B]
= 0,2 . [(28,2/(2760/44)2-1)+0,1217] T = 0,0258 A
Setelah kita dapatkan waktu trip referensi baru kita bisa menghitung setting koordinasi untuk reley-reley berikutnya:
4.3.5 TMS Untuk reley Bangko-Nella
Ketika kita akan menghitung TMS reley Bnagko-Nella kita harus melihat reley di depannya (reley Nella-Pinang dan Nella-Balam) sebagai T referensi, sehingga ketika kita menghitung TMS reley Bangko-Nella maka T yang kita pakai yaitu T pada saat gangguan di Nella, di Pinang, dan di Balam kemudian kita ambil nilai TMS yang paling besar, perhitungannya adalah sebagai berikut:
Bangko-Nella Fault di Nella: T = 0,15
Curve Extremely Inverse (A = 28,2 B = 0,1217 C = 2) I fault = 1350 A
I set = 24 A
Maka : T = TMS. [(A/(I/Is)P – 1) +B]
0,15 = TMS . [(28,2/(1350/24)2-1)+0,1217] TMS = 1,148 A
Bangko-Nella Fault di Pinang: T = 0,0265+0,15 = 0,1765
Curve Extremely Inverse (A = 28,2 B = 0,1217 C = 2) I fault = 1010 A
I set = 24 A
Maka : T = TMS. [(A/(I/Is)P – 1) +B]
0,1765 = TMS . [(28,2/(1010/24)2-1)+0,1217] TMS = 1,282 A
Bangko-Nella Fault di Balam: T = 0,0262+0,15 = 0,1762
Curve Extremely Inverse (A = 28,2 B = 0,1217 C = 2) I fault = 1096 A
I set = 24 A
Maka : T = TMS. [(A/(I/Is)P – 1) +B]
0,1762 = TMS . [(28,2/(1096/24)2-1)+0,1217] TMS = 1,302 A
Maka TMS yang kita pakai untuk reley Bangko-Nella adalah TMS = 1,302 A. Begitu juga untuk setting reley-reley berikutnya kita harus memperhatikan setting reley di depannya sebagai T referensi.
Maka untuk setting TMS untuk reley keseluruhannya bisa dilihat pada tabel berikut: Tabel 4.5 Data Perhitungan TMS Antara Reley
Reley
Loc. Loc.Fault I set T-1 T CT I fault TMS
Sintong Bangko 28 0 0,15 600 1700 1,159625
nela 28 0,169 0,319 600 1350 2,38351
Reley
Loc. Loc.Fault I set T-1 T CT TMS
menggal
a sintong 30 0 0,15 1200 1060 1,039456
batang 30 0,339 0,489 1200 202 2,631991
TMS yang digunakan 2,631991
Reley
Loc. Loc.Fault I set T-1 T CT TMS
Gulamo Menggala 32 0 0,15 600 1220 1,062966 Sintong 32 0,379 0,529 600 1060 3,588297
TMS yang digunakan 3,588297
Reley
Loc. Loc.Fault I set T-1 T CT TMS
rokan gulamo 34 0 0,15 600 2230 1,169528
mengg
ala 34 0,5 0,65 600 1220 4,525857
TMS yang digunakan 4,525857
Reley
Loc. Loc.Fault I set T-1 T CT TMS
CD rokan 40 0 0,15 600 2760 1,175324
Gulamo 40 0,57 0,72 600 2230 5,505593
TMS yang digunakan 5,505593
Reley
Loc. Loc.Fault I set T-1 T CT TMS
Gulamo rokan 40 0 0,15 600 544 0,545466
CD 40 0,025774 0,175774 600 2670 1,372906
TMS yang digunakan 1,372906
Reley
Loc. Loc.Fault I set T-1 T CT TMS
Menggg
ala gulamo 32 0 0,15 1200 608 0,749875
rokan 32 0,377 0,527 1200 544 2,399636
TMS yang digunakan 2,399636
Reley
Loc. Loc.Fault I set T-1 T CT TMS
sintong menggala 30 0 0,15 600 948 1,000207 gulamo 30 0,467 0,617 600 608 3,238429
TMS yang digunakan 3,238429
Reley
Loc. Loc.Fault I set T-1 T CT TMS
batang sintong 44 0 0,15 600 1130 0,911738
bangko 44 0,3 0,45 600 1700 3,200484
TMS yang digunakan 3,200484
Loc. lt
CD batang 46 0 0,15 600 2030 1,101422
sintong 46 0,52 0,67 600 1130 3,976052
TMS yang digunakan 3,976052
Gambar 4.9 Contoh Simulasi ETAP powerstation 6.0.0 Koordinasi Reley Pada Saat Gangguan 100% Saluran di Gulamo
4.4 Arah (Directional) dan Selektifitas Reley 67N
Pada skripsi ini penentuan arah reley dan selektifitas kerja dari reley 67N akan dicontohkan pada jaringan Gulamo-Menggala dengan memberikan gangguan hubung singkat pada 90% Gulamo-Menggala.
Gambar 4.10 Tampilan Simulasi ETAP Powerstation 6.0.0 (Gangguan 90% saluran Gulamo-Menggala)
Gambar 4.11 Tampilan Report Manager Simulasi ETAP Powerstation 6.0.0 (Gangguan 90% saluran Gulamo-Menggala)
Tabel 4.6 Data Hasil Simulasi (Gulamo-Menggala)
Saluran GangguanTitik Mag. Ang.Va(%kV) Mag.Vb(%kV)Ang. Mag.Vc(%kV)Ang. MGL Mgl_Rkn10% 4,34 -3,5 132,78 -138,2 136,11 136,7
GLM Bus22 44,70 -1,9 118,83 -131,2 121,09 130,2
Saluran GangguanTitik Mag.Ia(kA)Ang. Mag.Ib(kA)Ang. Mag.Ic(kA)Ang. I0 I0(kA)Ang. MGL Mgl_Rkn10% 1,095 -73,8 0,096 100,7 0,096 100,7 0,301 -72,67 GLM Bus22 1,087 -71,4 0,096 -79,3 0,096 -79,3 0,426 -72,14 Setelah kita mendapatkan sudut I0, maka kita dapat mengetahui arah kerja dari reley 67N dengan membandingkan besarnya sudut I0 terhadap sudut batas area operasi reley (Forward/Reverse limit angel). Jika besar I0 lebih kecil dari sudut FWD LA maka reley akan bekerja, sedangkan jika I0 lebih besar dari sudut FWD LA maka reley tidak akan bekerja.
Asumsi setting untuk penentuan arah kerja reley:
Sudut Batas : 80° (Forward/Reverse Limit angel) I pick up : 0,053
Dengan asumsi setting tersebut diatas maka dari data pada tabel 4.5 dapat dilihat sudut (I0) yang dirasakan oleh reley di Gulamo dan Menggala lebih kecil dari FWD LA sehingga reley akan bekerja untuk memerintahkan circuit beraker yang mengarah ke titik gangguan untuk membuka (trip).