1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1LATAR BELAKANG
Kegiatan belajar mengajar yang ditempuh mahasiswa di kelas (perkuliahan)
belumlah cukup untuk menjadi bekal sebagai seorang sarjana setelah lulus dari
perkuliahan, karena sebagai sarjana teknik, tentu dituntut untuk memiliki
pemahaman teoritis dan keahlian dalam bidang tertentu agar dapat menghadapi
dunia kerja. Oleh karena itu, diperlukan suatu mata kuliah yang mengharuskan
mahasiswa untuk memiliki pengalaman belajar di lingkungan kerja sesuai dengan
bidangnya.
Dalam kehidupan sehari-hari, listrik sangat dibutuhkan untuk berbagai
peralatan dan kegiatan manusia untuk memudahkan pekerjaan dan kegiatannya
karenakan listrik merupakan salah satu energi yang efisien. Dapat dilihat bahwa
energi primer yang tersedia di alam, seperti batu bara, air, dan lain-lain tidak dapat
dimanfaatkan secara langsung. Akibat dari hal tersebut lah, dibutuhkanlah suatu
sistemuntuk mengkonversi dari energi-energi primer yang tersedia di alam untuk
diubah menjadi energi listrik oleh sebuah pembangkit listrik.
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Tanjung JatiB yang terletak di pantai
utara Jepara ini, merupakan penopang listrik terbesar untuk kebutuhan listrik di
grid Jawa-Madura-Bali yang merupakan beban listrik terbesar di Indonesia. Sehingga, keberadaan PLTU Tanjung Jati B ini merupakan objek vital bagi
kehandalan sistem kelistrikan di Indonesia, sehingga PLTU ini tidak boleh padam
2 Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan yang sangat penting untuk
menunjang segala bentuk aktivitas. Selain pemenuhan kebutuhan daya listrik, juga
diperlukan stabilitas tenaga listrik yang andal. Kestabilan sistem tenaga listrik
harus dipertahankan dengan baik, dalam keadaan normal maupun setelah terjadi
gangguan. Gangguan yang terjadi pada sistem kelistrikan dapat dideteksi oleh
relay proteksi. Bilamana terjadi gangguan relay proteksi kemudian akan memberi
perintah trip untuk memutus dan memisahkan sistem tenaga listrik dari gangguan.
1.2RUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana menganalisis masalah selalu trip-nya circuit breaker pada sisi
incoming busbar unit board 1B atau 1A saat energize transformator pada unit board 2B atau 2A?
2. Bagaimana solusi dari masalah terjadinya tripcircuit breaker pada sisi
incoming busbar unit board 1B atau 1A saat energize transformator pada
unit board 2B atau 2A dengan menghitung setting relay proteksinya?
1.3TUJUAN
1. Menganalisis dan mencari solusi kasus selalu trip-nya circuit breaker pada sisi incoming busbar unit board 1B atau A saat energize transformator pada unit board 2B atau A
2. Menghitung arus residual pada incoming CB di unit board 1B yang trip
akibat terdeteksinya over current ground pada kasus
3. Menghitung dan menganalisis setting relay proteksi pada unit board 2B pada penyulang ke transformator untuk menganalisis permasalahan yang
3 1.4 BATASAN MASALAH
1. Tinjauan dilakukan pada permasalahan mengenai kasus pada unit board
dan station board yang ada untuk mendayai kebutuhan pada PLTU Tanjung Jati B Unit 1 dan 2 itu sendiri.
2. Perhitungan setting relay proteksi didasarkan pada besar arus, tidak ditinjau dan diperhitungkan waktunya.
3. Simulasi dilakukan dengan menggunakan ETAP Versi 7.0.0.
1.5METODOLOGI
Metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah bersifat aplikatif dengan urutan sebagai berikut :
1. Metode Observasi
Melihat secara langsung ke lapangan bagaimana sistem pembangkitan dan
sistem distribusi dayapada PLTU Tanjung Jati B Unit 1 dan 2
2. Metode Wawancara
Proses pengumpulan informasi melalui interaksi secara langsung kepada
teknisi bidang electrical di PT. TJB Power Service 3. Studi Literatur
Pencarian referensi dari data-data tertulis di PT. TJB Power Services
mengenai sistem distribusi daya, spesifikasi sistem, single line diagram,
dan lain-lain.
4. Analisa Perhitungan.
Menganalisa perhitungan secara langsung berapa arus yang lewat relay
4 1.6 SISTEMATIKA PENULISAN TUGAS AKHIR
Sistematika penulisan pada Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Merupakan bab pendahuluan yang terdiri atas latar belakang, ruang lingkup
permasalahan, tujuan, metode penelitian dan sistematika pembahasan tentang
tugas akhir.
BAB II DASAR TEORI
Berisi tentang dasar teori yang mendukung dan menjelaskan komponen - komponen yang dipakai.
BAB III PERENCANAAN SISTEM
Berisi tentang penjelasan rangkaian secara terpisah berdasarkan blok diagram perancangannya.
BAB IV ANALISIS PENENTUAN SETTING RELAY PROTEKSI ELEKTRONIK UNTUK PROTEKSI SISTEM DISTRIBUSI DAYA LISTRIK PLTU TANJUNG JATI B UNIT 1 DAN 2
Bab ini berisi pembahasan, analisis, dan perhitungan mengenai kasus yang
terjadi pada sistem distribusi daya PLTU Tanjung Jati B Unit 1 dan 2.
BAB V PENUTUP
Pada bagian penutup memuat kesimpulan menyeluruh dari laporan dan saran
i
ANALISIS PENENTUAN SETTING RELAY PROTEKSI ELEKTRONIK UNTUK PROTEKSI SISTEM DISTRIBUSI DAYA LISTRIK
PLTU TANJUNG JATI B UNIT 1 DAN 2
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh : TAUFIQ WAL HIDAYAT
201010130311186
JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
v ABSTRAK
Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan yang sangat penting untuk menunjang segala bentuk aktivitas. Selain pemenuhan kebutuhan daya listrik, juga diperlukan stabilitas tenaga listrik yang andal. Kestabilan sistem tenaga listrik harus dipertahankan dengan baik, dalam keadaan normal maupun setelah terjadi gangguan. Gangguan yang terjadi pada sistem kelistrikan dapat dideteksi oleh relay proteksi. Bilamana terjadi gangguan relay proteksi kemudian akan memberi perintah trip untuk memutus dan memisahkan sistem tenaga listrik dari gangguan.
Tujuan dari tugas akhir ini adalah Menganalisis dan mencari solusi kasus selalu trip-nya circuit
breaker pada sisi incoming busbar 10 kV unit board 1B atau A saat energize transformator 6000 kVA pada 3 kV unit board 2B atau A, menghitung arus residual pada incoming CB di 10 kV unit board 1B yang trip akibat terdeteksinya over current ground pada kasus, menghitung dan menganalisis setting relay proteksi pada 10 kV unit board 2B pada penyulang ke transformator 10/3 kV untuk menganalisis permasalahan yang terjadi
vi ABSTRACT
Electrics Energi represent one of the very important requirement to support all kind of activity. Besides accomplishment of requirement of electricity, is also needed by electric power stability which is reliable. Stability of electric power system have to be defended better, under normal circumstances and also after happened trouble. Trouble that happened at system of kelistrikan can detect by proteksi relay. When happened trouble of relay proteksi later;then will give comand of trip to break and dissociate electric power system of trouble
Intention of this final duty is to Analyse and look for case solution always its it him circuit breaker at side of incoming busbar 10 unit kV of board 1B or A moment of energize transformator 6000 kVA at 3 unit kV of board 2B or A, calculation current of residual at CB incoming in 10 unit kV of board 1B which is trip effect of detecting of ground current over at case, [counting/calculating] and analysing proteksi relay setting at 10 unit kV of board 2B at penyulang to transformator 10 / 3 kV to analyse problems that happened.
vii
LEMBAR PERSEMBAHAN
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Allah SWT, atas segala pemberian petunjuk dan kelancaran dalam pengerjaan dan penyelesaian tugas akhir ini.
2. Kedua orang tua yaitu Bapak. Halili dan Ibu Sapiya yang selalu mendo’akan, mendukung dan memotivasi penulis sehingga bisa menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Ir. Diding Suhardi, M.T. dan bapak Ir. M. Irfan, M.T. selaku pembimbing
tugas akhir.
4. Bapak Ir. Sudarman, MT sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
5. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang.
6. Nurul Qomariyah yang sudah memberikan motivasi dan mendukung dalam segala hal.
7. Mas Bowo yang sudah meluangkan waktu untuk membimbing mempelajari sofware Etap.
8. Teman-teman seperjuangan elektro D angkatan 2010.
9. Pihak Dosen beserta Staff TU Jurusan Teknik Elektro UMM.
viii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan hidayah-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul :
“ANALISIS PENENTUAN SETTING RELAY PROTEKSI ELEKTRONIK UNTUK PROTEKSI SISTEM DISTRIBUSI DAYA LISTRIK
PLTU TANJUNG JATI B UNIT 1 DAN 2”
Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok pembahasan yang meliputi pendahuluan, dasar teori, perancangan sistem, dan pengujian sistem. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kedepan.
Malang, 29 April 2015
ix
1.6 Sistematika Penulisan Tugas Akhir ...4
BAB II. DASAR TEORI 2.1 One Line Diagram ...5
2.2 Perhitungan Arus Residual ...7
x
2.4 Peralatan Pelindung (Protective Device) ...11
2.5 Aplikasi Metoda Per-Unit untuk Perhitungan Hubung Singkat ...15
2.6 Industrial Short Current Calculation -Circuit ...18
2.7 Relay Proteksi ...20
BAB III. PERANCANGAN 3.1 Deskripsi Sistem Distribusi Daya PLTU Tanjung Jati Unit 1 dan 2 ...25
A. Operasi 1 Unit oleh Unit 1 ...25
B. Operasi 1 Unit oleh Unit 2 ...26
C. Operasi 2 Unit ...26
3.2 Penjabaran Masalah ...28
A. Permasalan Yang Terjadi ...28
3.3 Perhitungan Setting Relay Proteksi ...30
A. Relay Proteksi Arus Lebih ...30
B. Relay Proteksi Gangguan ke Tanah ...32
BAB IV. ANALISIS PENENTUAN SETTING RELAY PROTEKSI ELEKTRONIK UNTUK PROTEKSI SISTEM DISTRIBUSI DAYA LISTRIK PLTU TANJUNG JATI B UNIT 1 DAN 2 4.1 Relay Arus Lebih / Over Current Relay (OCR) dan Relay Gangguan Tanah / Ground Fault Relay (GFR) ...33
4.2 Pengujian Relay Arus Lebih / Over Current Relay (OCR) ...33
4.3 Pengujian Relay Gangguan Tanah / Ground Fault Relay (GFR) ...34
4.4 Perhitungan Arus Residual di 10 kV Unit Board 1B ...36
xi
4.6 Perhitungan Setting Relay Proteksi ...72 4.7 Analisis Perhitungan Setting Relay ...77
BAB V. PENUTUP
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 One Line Diagram ...5
Gambar 2.2 Perhitungan Arus Residual dengan CT ...7
Gambar 2.3 Jenis Gangguan ...11
Gambar 2.4 Karakteristik Power Circuit Breaker ...12
Gambar 2.5 Rating Standar CB Tegangan Rendah ...13
Gambar 2.6 Reaktansi Mesin dan Faktor Pengali ...13
Gambar 2.7 Rumus Penggabungan Reaktanis Per Unit...18
Gambar 2.8 Blok Diagram Pengamanan ...20
Gambar 3.1 One Line Diagram Sistem Unit 1 ...25
Gambar 3.2 One Line Diagram Sistem Unit 2 ...26
Gambar 3.3 One Line Diagram Operasi 2 Unit (1) ...27
Gambar 3.4 One Line Diagram Operasi 2 Unit (2) ...28
Gambar 3.5 One Line Diagram Sistem ...29
Gambar 4.1 Relay arus lebih dan relay gangguan tanah ...33
Gambar 4.2 One Line Diagram Board 2B ...41
Gambar 4.3 One Line Diagram Board B ...42
Gambar 4.4 One Line Diagram Board 1B ...43
Gambar 4.5 One Line Diagram Board 2A ...44
Gambar 4.6 One Line Diagram Board A ...45
Gambar 4.7 One Line Diagram Board 1A ...46
Gambar 4.8 Reactance Diagram ...47
Gambar 4.9 Penyederhanaan Zero-Reactance Diagram I ...67
Gambar 4.10 Penyederhanaan Zero-Reactance Diagram II ...69
Gambar 4.11 Penyederhanaan Zero-Reactance Diagram III ...70
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Arus Residual Inrush Current 10 kV UB1B ...37
Tabel 4.2 Arus Residual Rating Current 10 kV UB1B ...37
Tabel 4.3 Arus Residual pada saat kasus ...38
Tabel 4.4 Arus Residual ...39
Tabel 4.5 Daftar Indeks Reactance Diagram ...48
Tabel 4.6 Perhitungan Beban Load_A ...51
Tabel 4.7 Perhitungan Konversi Reaktansi ...53
Tabel 4.8 Indeks Ekivalen I ...69
Tabel 4.1 Indeks Ekivalen II ...70
Tabel 4.10 Perbandingan Relay Proteksi Arus Lebih ...75
xiv
DAFTAR PUSTAKA
[1] Anonim. “Enhanching Energy”, PT. PLN (Persero) Pembangkitan Tanjung Jati B.
[2] Setiyoko, Wisnu. ”GET Final Project Report”. PT. Tanjung Jati B Power Services.
2010.
[3] Rosidi, Hafizh Rahman. “Rele Arus Lebih / OCR dan GFR Sebagai Proteksi
Transformator dan Penyulang Pada GI 150 kV Krapyak”. Makalah Seminar Kerja
Praktek. Semarang.
[4] Sutarti. “Analisa Perhitungan Setting Arus Dan Waktu Pada Relai Arus Lebih (OCR)
Sebagai Proteksi Transformator Daya Di Gardu Induk Cawang Lama Jakarta”.
Jakarta.
[5] Anonim. “10kV & 3kV Load List”. Sumitomo Corporation. PT. Tanjung Jati B Power
Services. 2004
[6] Anonim. “10kV and 3kV Motor List”. Sumitomo Corporation. PT. Tanjung Jati B
Power Services. 2005.
[7] Anonim. “802,000 kVA Turbine Generator Design Data”. Toshiba Coorporation. PT.
Tanjung Jati B Power Services. 2003.
[8] Anonim. “Specification for 802,000 MVA”. Toshiba Coorporation. PT. Tanjung Jati
B Power Services. 2003.
[9] Anonim. “Instruction Manual of Generator Main Circuit Breaker”. Toshiba
xv
[10] Anonim. “Specification for Unit Transformers”. Toshiba Coorporation. PT. Tanjung
Jati B Power Services. 2003.
[11] Anonim. “Specification for 786 MVA Generator Transformers”. Toshiba
Coorporation. PT. Tanjung Jati B Power Services. 2003.
[12] Anonim. “Protective Relay Setting”. Toshiba Coorporation. PT. Tanjung Jati B Power
Services. 2004.
[13] Anonim. “Calculation of Power Cable Sizing”. Sumitomo Coorporation. PT. Tanjung
Jati B Power Services. 1998.
[14] Anonim. “Specification for MV, LV Power, Control, Instrument and Fire Resistant Cable”. Sumitomo Coorporation. PT. Tanjung Jati B Power Services. 1995.
[15] Anonim. “Protective Relay Setting”. Toshiba Coorporation. PT. Tanjung Jati B Power
Services. 2004.
[16] Wahyudi. “Sistem Pengaman Tenaga Listrik”. Presentasi. Institut Teknologi Sepuluh
