ISBN: 978-602-70570-5-0
http://eproceeding.itp.ac.id/index.php/pimimd2017
© 2017 ITP Press. All rights reserved. DOI 10.21063/PIMIMD4.2017.217-225
Studi Koordinasi Rele Proteksi Pada Saluran Udara
Tegangan Tinggi 150 kV
GI. Payakumbuh – GI. Koto Panjang
Zulkarnaini
Zulkarnaini
1, Muhammad Rizki
21 Dose Jurusan Teknik Elektro FTI ITP Padang 2Siswa Jurusan Teknik Elektro FTI ITP Padang
*Correspondence should be addressed to zulkarnainieva@gmail.com
Abstrak
Saluran udara tegangan tinggi salah satu komponen dalam sistem tenaga listrik yang sering mengalami gangguan. Gangguan pada saluran udara dapat disebabkan hubung singkat, beban lebih, surja petir, gangguan alam dan lain-lain. Untuk itu diperlukan sistem ptoteksi yang handal dan dapat mengidentifikasi gangguan dengan cepat sekaligus mengamankan bagian sistem yang terganggu dari bagian lain yang masih dapat beroperasi normal. Sistem proteksi dapat mengalami kegagalan operasi karena berbagai faktor, oleh sebab itu selain proteksi utama diperlukan proteksi cadangan yang dapat bekerja ketika proteksi utama gagal bekerja. Rele jarak dapat digunakan sebagai proteksi utama sekaligus sebagai proteksi cadangan jauh pada saluran udara tegangan tinggi. Sedangkan rele arus lebih dan rele gangguan tanah digunakan sebagai proteksi cadangan lokal jika rele jarak gagal bekerja. Dalam penelitian ini dilakukan studi koordinasi rele proteksi untuk proteksi utama maupun proteksi cadangan pada saluran udara tegangan tinggi yang menghubungkan gardu induk payakumbuh dengan gardu induk koto panjang. Koordinasi dilakukan dengan menghitung settingan rele jarak yang digunakan sebagai proteksi utama sekaligus sebagai proteksi cadangan jauh serta menghitung setelan rele arus lebih dan rele gangguan tanah yang digunakan sebagai proteksi cadangan lokal. Dari perhitungan didapatkan settingan waktu untuk koordinasi rele jarak, rele arus lebih dan rele gangguan tanah. Settingan waktu zona satu rele jarak 0 detik, zona dua rele jarak 0,4 detik dan zona tiga 1,2 detik. Untuk rele arus lebih dan rele gangguan tanah disetting 1 detik dimana nilai ini diatas nilai settingan zona dua rele jarak. Rele jarak dapat dikoordinasikan dengan rele penutup balik untuk menutup kembali pemutus tenaga secara otomatis beberapa saat setelah gangguan yang bersifat sementara. Settingan yang digunakan untuk rele penutup balik adalah dead time 1 detik dan reclaim time 40 detik. Koordinasi rele jarak dengan rele penutup balik dapat meningkatkan kualitas penyaluran energi listrik.
Kata kunci : SUTT, Proteksi, Rele, Koordinasi
1. Pendahuluan
Energi listrik saat ini sudah menjadi kebutuhan primer bagi setiap orang. Untuk menyalurkan tenaga listrik dari pusat-pusat pembangkit ke konsumen menggunakan transmisi. Salah satu jenis transmisi tenaga listrik adalah SUTT (Saluran Udara Tegangan Tinggi). SUTT. merupakan komponen yang berperan sangat penting dalam menjaga kualitas dan keandalan sistem tenaga listrik, yang sering mengalami gangguan.
Gangguang yang terjadi dapat berupa hubung singkat, beban lebih, surja petir, topan, cuaca buruk, dan lain-lain. Gangguang tersebut dapat menyebabkan terganggunya kelangsungan operasi dan kerusakan pada sistem tenaga listrik. [1].
Sistem proteksi tenaga listrik dapat mengalami kegagalan operasi atau karena berbagai macam faktor. Untuk mengantisipasi
hal ini diperlukan proteksi cadangan atau
back-up protection yang dapat mengamankan
instalasi jika proteksi utama mengalami kegagalan. Saluran udara tegangan tinggi menggunakan rele jarak sebagai proteksi utama dan dilengkapi proteksi cadangan lokal serta proteksi cadangan jauh. Sistem proteksi cadangan lokal menggunakan OCR (rele arus lebih) dan rele gangguan tanah (GFR), sedangkan proteksi cadangan jauh menggunakan zone dua rele jarak dari gardu induk yang lain. Agar dapat bekerja secara selektif maka proteksi utama dan proteksi cadangan harus dikoordinasikan terutama pada jalur utama ( backbone) [2].
Seiring dengan pertambahan beban yang semakin besar dan juga umur peralatan yang semakin sudah tua, maka settingan rele proteksi bisa saja menjadi kurang akurat. Agar
dapat memastikan settingan rele proteksi yang digunakan sudah tepat diperlukan perhitungan sesuai dengan kondisi peralatan yang terpasang maupun beban saat ini, maka dari itu dilakukan penelitian
A. Proteksi Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT)
Jaringan tenaga listrik secara garis besar terdiri dari pusat pembangkit, jaringan transmisi (gardu induk dan saluran transmisi) dan jaringan distribusi, seperti diperlihatkan pada gambar 1dibawah . Dalam usaha untuk meningkatkan keandalan penyediaan energi listrik, kebutuhan sistem proteksi yang memadai tidak dapat dihindarkan. Untuk itu suatu sistem proteksi harus dapat bekerja secara maksimal.
Gbr. 1 Jaringan Sistem Tenaga Listrik Sumber : Proteksi Gardu Induk PT PLN (Persero)
Sistem proteksi jaringan (SUTT dan SUTET) terdiri dari proteksi utama dan proteksi cadangan seperti berikut :
1. Relai untuk proteksi utama
a.Distance Relay (Basic atau Step, PUTT, POTT, Blocking)
b.Differential Relay (Pilot, Current, Phase) c.Directional Comparison Relay
(Impedance, Current, Super Imposed) 2. Proteksi cadangan adalah sebagai berikut :
a.Sistem proteksi cadangan lokal : OCR & GFR
b. Sistem proteksi cadangan jauh : Zone 2
Gbr. 2. Blok Diagram Proteksi Penghantar Sumber : Sistem Proteksi GI PT PLN (Persero)
b. komponen Proteksi Sistem Tenaga Listrik Sistem proteksi tenaga listrik pada umumnya terdiri dari beberapa komponen
yang dirancang untuk mengidentifikasi kondisi sistem tenaga listrik dan bekerja berdasarkan informasi yang diperoleh dari sistem tersebut seperti arus, tegangan dan sudut fasa. Informasi yang diperoleh dari sistem tenaga listrik akan digunakan untuk membandingkan besarannya dengan besaran ambang-batas (trheshold setting) pada peralatan proteksi. Apabila besaran yang diperoleh dari sitem melebihi setting ambang batas peralatan proteksi, maka sistem proteksi akan bekerja. Peralatan proteksi pada umumnya terdiri dari beberapa elemen yang dirancang untuk mengamati kondisi sistem.
Gbr. 3. Element Proteksi Sistem Tenaga Listrik
1. Rele Jarak.
Pada proteksi saluran udara tegangan tinggi, rele jarak digunakan sebagai pengaman utama sekaligus pengaman cadangan untuk saluran transmisi yang berdekatan. Hal ini didasarkan bahwa impedansi saluran transmisi berbanding luus dengan jaraknya sehingga memungkinkan dilakukan pengukuran impedansi saluran berdasarkan panjang salurannya. Prinsip dasar dari rele jarak adalah berdasarkan rasio perbandingan tegangan dan arus gangguan yang terukur pada lokasi rele terpasang (apparent impedance), untuk menentukan apakah gangguan yang terjadi berada di dalam atau di luar zona yang diproteksinya. Rele jarak hanya bekerja untuk gangguan yang terjadi antara lokasi rele dan batas jangkauan (reach setting) yang telah ditentukan. Rele jarak juga dapat bekerja untuk mendeteksi gangguan antar fasa (phase fault) maupun gangguan ke tanah (ground fault). Rele jarak pada umumnya telah dilengkapi elemen directional untuk menentukan arah atau letak gangguan sehingga membuat rele menjadi lebih selektif.
2. Karakteristik Kerja Rele Jarak
Rele jarak dapat diklasifikasi berdasarkan karakteristik impedansi (R-X) di dalam koordinat polar, jumlah input atau masukan rele, dan metode yang digunakan untuk membandingkan input tersebut. Umumnya metode yang digunakan adalah dengan membandingkan dua input untuk menentukan
apakah gangguan yang terjadi berada di dalam atau di luar daerah kerja rele.
Rele jarak memiliki beberapa karakteristik kerja, diantaranya:
1. Karakteristik Mho.
Dalam diagram impedansi R-X merupakan lingkaran dimana diameter lingkaran tersebut memotong titik pusat dari sistem koordinat dan besarnya diameter tersebut menggambarkan setelan jangkauan dan sudut fasa dari karakteristik mho. Setelah jangkauan dan sudut fasa dapat di atur sama dengan impedansi saluran transmisi yang diproteksinya. Rele jarak ini akan bekerja apabila impedansi yang terukur berada didalam lingkaran.
Gbr. 4 Karakteristik Kerja Mho
3. Karakteristik Quadrilateral
Karakteristik kerja quadrilateral dapat dibentuk dengan menentukan setelan forward
reach dan resistive reach yang masing-masing
dapat di setel independen. Gambar 4 menunjukkan 4 setelan batasan atau jangkauan karakteristik kerja quadrilateral. Empat setelan batas rele yaitu batas paling atas menunjukkan setelan jangkauan reaktansi,
Kemudian batas kiri dan kanan yaitu setelan resistansi positif dan resistansi negatif serta batas bawah menunjukkan elemen
directional.
Gbr. 5 Karakteristik Kerja Quadrilateral.
4. Pola Pengaman Teleproteksi Rele Jarak
Untuk dapat meningkatkan koordinasi waktu sistem proteksi pada saluran udara tegangan tinggi, diperlukan suatu peralatan
yang dapat mengirim dan menerima sinyal dari satu atau beberapa rele di GI ke rele di GI yang lain. Peralatan teleproteksi merupakan peralatan yang dapat mengirim dan menerima sinyal (data or logic data) dari satu rele ke rele yang lain. Apabila jarak antara satu GI dengan GI yang lain cukup jauh maka diperlukan suatu media komunikasi yang dapat digunakan untuk mengirim sinyal. Saluran komunikasi yang digunakan dapat berupa serat optik (fiber
optik), Power Line Comunication (PLC) atau
melalui gelombang mikro (microwave). Dasar pemilihan pola pengaman dengan menggunakan teleproteksi adalah untuk meningkatkan keandalan sistem yaitu jika terjadi gangguan di luar zona satu rele tetapi masih berada pada saluran yang diamankan (ujung saluran transmisi), maka rele jarak yang telah dilengkapi teleproteksi akan bekerja lebih cepat dibandingkan rele jarak tanpa teleproteksi. Waktu pemutusan gangguan yang cepat pada saluran transmisi mempunyai beberapa keuntungan yaitu :
a. Mengurangi kerusakan pada penghantar b. Meningkatkan stabilitas sistem
c.Memungkinkan diterapkannta auto reclosing untuk meningkatkan ketersediaan penghantar sehingga pemadaman dapat dikurangi.
Pola-pola pengamanan yang digunakan pada rele jarak antara lain :
A. Pola DUTT (Direct Underreach Transfer Trip)
Salah satu cara yang paling sederhana untuk mengurangi waktu pemutusan gangguan yang terjadi di ujung saluran transmisi adalah dengan menerapkan direct transfer trip atau sinyal trip secara langsung. Salah satu kekurangan dari pola teleproteksi ini adalah adanya kemungkina kesalahan tripping (unwanted tripping) yang disebabkan gangguan pada peralatan teleproteksi, seperti timbulnya noise maupun interferensi pada saluran komunikasi. Hal ini dapat membuat keandalan jaringan transmisi menjadi berkurang. Untuk skema rangkaian logika pola DUTT dapat di lihat seperti gambar 6,
Gbr. 6 Rangkaian Logika Direct Underreach Transfer
Trip
B. Pola PUTT (Permissive Underreach
Transfer Trip)
Pola direct-reach transfer tripping yang telah dijelaskan sebelumnya dapat dibuat lebih aman dengan cara mengawasi sinyal yang doterima (received signal) dengan operasi dari zona dua rele jarak sebelum mengirim sinyal trip secara langsung ke CB seperti pada gambar 6. Prinsip kerja dari pola PUTT adalah apabila gangguan di rasakan pada zona satu rele jarak, maka rele akan mengirim sinyal trip ke CB dan pada saat yang bersamaan juga mengirim sinyal ke rele di ujung terminal rele lain. Rele yang menerima sinyal received hanya akan bekerja secara langsung apabila telah merasakan adanya gangguan pada zona dua rele itu sendiri. Pola PUTT mempunyai kelebihan yaitu untuk gangguan di daerah ujung saluran transmisi yang diamankan (zona dua) maka rele di kedua ujung saluran yang diamankan akan trip seketika karena menerima sinyal trip dari kedua ujung yang lain.
Gbr. 7 Rangkaian Logika Skema PUTT.
C. Pola POTT (Permissive Overreach Transfer
Trip)
Prinsip kerja pola POTT adalah apabila ada gangguan yang dirasakan oleh zone dua rele jarak, maka rele akan mengirim sinyal ke rele ujung terminal yang lain dan rele diujung terminal yang lain tersebut hanya akan bekerja apabila gangguan juga dirasakan oleh zone dua rele tersebut. Sinyal yang diterima oleh rele, umumnya dimonitor oleh kontak arah rele
(directional relay contact) agar dapat bekerja (tripping) hanya jika zona dua forward rele bekerja. Gambar logika rangkaiannya seperti ditunjukkan pada gambar 7 berikut :
Gbr. 8 Rangkaian Permissive Overreach Transfer
Trip
D. Pola Blocking (Blocking Scheme)
Pada pola ini peralatan teleproteksi akan mengirim sinyal ke peralatan TP pada gardu induk didepannya apabila distance relay mendeteksi gangguan pada daerah belakang (reverse zone). Pada gardu induk yang menerima sinyal, apabila distance relay mendeteksi gangguan pada daerah depan (forward zone) Zona 2 maka relai akan memberikan perintah blok (blocking).Apabila relai tidak menerima sinyal namun mendeteksi gangguan pada daerah depan (zona 2), maka relai akan memberikan perintah trip seketika, sebagaimana terlihat pada Gambar 8.
Gbr. 9 Rangkaian Logika Pola Blocking
E. Rele Arus Lebih
Sistem proteksi pada saluran udara tegangan tinggi menggunakan rele arus lebih dan rele gangguan tanah sebagai proteksi cadangan lokal (lokal back up protection). Rele arus lebih (Over current Relay) merupakan rele yang bekerja ketika arusnya melebihi ambang-batas setelan yang telah ditentukan sebelumnnya, Rele arus lebih memiliki beberapa karakteristik kerja yaitu : 1. Rele sesaat (Instantaneous relay), rele yang
bekerja secara langsung atau tanpa waktu tunda berdasarkan perbedaan tingkat arus gangguan pada lokasi yang berbeda.
2. Rele arus lebih definite independent time, merupakan rele yang berkerja berdasarkan waktu tunda yang telah ditentukan sebelumnya dan tidak tergantung pada perbedaan besarnya arus gangguan.
3. Rele waktu terbalik (Inverse Time), rele yang bekerja dengan waktu operasi berbanding terbalik terhadap besarnya arus yang terukur oleh rele.
4. Inverse Definite Time Relay, rele ini
mempunyai karakteristik kerja berdasarkan kombinasi antara invers dan rele definite. Rele ini akan bekerja jika secara definite bila arus gangguannya besar dan bekerja secara inverse jika arus gangguannya kecil. Berikut ini merupakan gambar kurva karakteristik rele arus lebih :
Gbr. 10 Kurva Karakteristik Rele Arus Lebih.
F. Rele Gangguan Tanah
Gangguan ke tanah merupakan salah satu ganguan yang paling sering terjadi pada saluran transmisi, hal ini di karenakan transmisi yang digunakan menggunakan isolasi udara sehingga sangat rentan terkena gangguan tanah. Untuk medapatkan sensitivitas dan kecepatan operasi yang optimal, digunakan rele yang terpisah untuk mendeteksi adanya arus yang mengalir dari sistem ke tanah atau disebut juga residual current.
IR = IA + IB + IC
IR = Arus residu atau netral
Pada sistem tiga fasa yang seimbang atau pada kondisi normal, arus yang mengalir ke tanah relatif mempunyai nilai yang kecil (mendekati nol) dibandingkan arus yang mengalir saaat terjadi ganggauan ke tanah. Rele gangguan tanah atau ground fault relay
(GFR) merupakan rele yang bekerja berdasarkan besarnya arus residu yang mengalir dari sistem. Arus gangguan ke tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti besarnya impedansi pentanahan (gorund
resistance), sehingga dapat menyebabkan level
arus hubung singkat ke tanah menjadi lebih kecil. Gambar berikut menunjukkan pengukuran arus residu dari sistem tiga fasa.
Gbr. 11 Skema Pengukuran Arus Residu
2. Metodologi
A. Jenis Studi KasusJenis penelitian yang dilakukan adalah studi kasus, yang bertujuan untuk melakukan studi koordinasi rele proteksi untuk saluran udara tegangan tinggi (SUTT) Gardu Induk Payakumbuh – Gardu Induk Koto Panjang. B. Data Yang Dibutuhkan
1. Data teknis saluran transmisi SUTT 150 kV Payakumbuh-Koto Panjang.
2. Data teknis peralatan rele yang terpasang untuk proteksi SUTT 150 kV Payakumbuh- Koto Panjang.
3. Single Line Diagram Sistem 150 kV Gardu Induk Payakumbuh.
C. Metode Pengambilan Data
Untuk mendapatkan data-data yang dibutuhkan dalam perhitungan dan analisa maka dilakukan pengambilan data sebagai berikut :
1. Studi Literatur dengan mengumpulkan dan mempelajari teori dan standar-standar teknis yang diperlukan dari buku-buku referensi, standar-standar dari PLN , IEC, jurnal dan majalah
2. Langsung observasi ke lokasi tempat studi kasus yaitu PT. PLN (Persero) UPT Padang Tragi Payakumbuh pada SUTT 150 kV Koto Panjang – Payakumbuh.
3. Diskusi dengan karyawan PT. PLN ( Persero ) yang bertugas pada Unit setempat.
D. Metode Perhitungan Data
Metode perhitungan / analisa data yang dilakukan adalah dengan langkah-langkah sebagai berikut :
1. Menghitung nilai impedansi saluran SUTT 150 kV Payakumbuh-Koto Panjang.
2. Menghitung nilai settingan rele jarak, rele arus lebih, dan rele gangguan tanah untuk SUTT 150 kV Payakumbuh-Koto Panjang. 3. Melakukan perhitungan koordinasi rele
jarak, rele arus lebih , dan rele gangguan tanah untuk SUTT 150 kV Payakumbuh-Koto Panjang.
Dalam melakukan analisa dan perhitungan digunakan formula-formula yang diberikan pada landasan teori dan sebagai validasi perhitungan digunakan software DigSILLENT
Power Factory versi 15.1
E. Flowchart Jalannya Penelitian
Bagaimana jalannya penelitian ini ditunjukkan pada gambar 11.
Gbr 12. Flowchart jalannya penelitian.
3. Analisa dan Pembahasan
A. Gambaran Umum SUTT 150 kVPayakumbuh – Koto Panjang
Jaringan SUTT 150 kV Koto Panjang – Payakumbuh terdiri dari 248 tower, saluran transmisi 2 line dan 2 kawat tanah dengan panjang total 84,844 kmr dan 169,688 kms. Berikut ini data – data yang dibutuhkan dalam perhitungan setelan rele proteksi baik sebagai proteksi utama maupun sebagai poteksi cadangan.
1. Data peralatan
a. Spesifikasi rele proteksi b.Rasio (CT) dan (PT)
c.Impedansi,rasio dan kapasitas trafo daya d.Impedansi penghantar atau saluran transmisi
2. Konfigurasi sistem tenaga listrik
Konfigurasi sistem tenaga listrik yang digunakan untuk koordinasi setelan rele proteksi pada saluran udara tegangan tinggi adalah konfigurasi sistem 150 kV Sistem Sumbagteng per April 2016.
3. Arus hubung singkat
Perhitungan arus hubung singkat untuk koordinasi setingan rele arus lebih (OCR) dan rele gangguan tanah (GFR) pada saluran transmisi dilakukan menggunakan bantuan aplikasi software DigSILLENT Power Factory versi 15.1 dengan asumsi konfigurasi kondisi sistem dalam keadaan operasi normal pada tahun 2016. Pada simulasi ini untuk melihat besarnya arus hubung singkat maksimum menggunakan menu Calculation Short Circuit. Arus hubung singkat maksimum merupakan arus hubung singkat pada saat jumlah unit pembangkit yang masuk/syncron dengan sistem Sumbagteng maksimal. Asumsi yang digunakan dalam membantu perhitungan ini adalah :
a. Impedansi gangguan yang digunakan adalah sebesar 0.1 Ohm untuk resistansi dan 0 Ohm untuk reaktansi.
b. Short circuit duration :
1. Breaker Time : 60 mili detik
2.Fault Clearing Time : 120 milidetik sesuai SPLN No 52-1 Tahun 1984 c. Gangguan hubung singkat disimulasikan
pada saluran udara tegangan tinggi yang menghubungkan GI Payakumbuh dan GI Koto Panjang.
Gbr 13. Diagram Satu Garis GIPayakumbuh – GI Koto Panjang
Data Impedansi SUTT 150 kV
Data impedansi saluran udara tegangan tinggi dan panjang saluran yang digunakan untuk perhitungan setelan proteksi rele jarak adalah berdasarkan data yang diperoleh dari P3B Sumatera. Data saluran udara tegangan tinggi yang digunakan untuk settingan rele proteksi pada GI Payakumbuh – GI Koto Panjang dan arah sebaliknya adalah sebagai
berikut :
Tabel 1. Data Impedansi SUTT 150 kV
B. Setting Rele Proteksi SUTT 150 kV Payakumbuh – Koto Panjang.
Perhitungan setelan rele proteksi dilakukan dengan melakukan perhitungan secara manual berdasarkan kelengkapan data-data yang telah diperoleh.
1. Perhitungan Setelan Rele Arus Lebih
Tabel 2 Perhitungan Settingan Rele OCR 150 kV SUTT Payakumbuh – Koto Panjang
Berdasarkan simulasi hubung singkat 3 fasa pada aplikasi DigSILLENT Power Factory versi 15.1 didapatkan karateristik settingan rele OCR sebagai berikut :
Gbr 13 Karakteristik Perhitungan OCR SUTT 150 kV Payakumbuh – Koto Panjang Dari gambar 13 dapat kita lihat karakteristik perhitungan settingan OCR SUTT 150 kV Payakumbuh – Koto Panjang. Settingan yang digunakan saat ini cukup rendah sehingga kemungkinan penghantar trip akibat beban lebih akan mudah terjadi, begitu juga settingan apabila kita menggunakan data beban tertinggi yang pernah dicapai, ini menyebaban kemampuan penghantar menjadi lebih rendah dari kemampuan menghantarkan arus maksimal yang ia miliki. Namun apabila kita menggunakan settingan berdasarkan CT primer maka settingannya terlalu tinggi sehingga dapat merusak peralatan terutama disini dapat mengakibatkan penghantar atau konduktor menjadi overheat yang sangat beresiko jika dibiarkan. Maka settingan yang paling optimal adalah settingan dengan menggunakan kemampuan peralatan terendah dalam hal ini kemampuan penghantar atau dikenal dengan CCC (Current Carrying
Capasity), settingan ini tidak terlalu rendah
ataupun tidak terlalu tinggi dan aman bagi seluruh peralatan.
2. Perhitungan Setelan Rele Gangguan Tanah
Merk Rele : Siemens Reyrolle Type : 7SR11
Konduktor : ACSR HAWK 1x330 mm2CCC=790
Karakteristik : Standard Inverse – IEC Settingan GFR yang terpasang :
Arus Setting : 0.10* In Amp td / t : 0.550
(SI-IEC)
Inst. : Block * In Amp td / t : Block (Definite) 𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜 𝐶𝑇 = 1250/5
𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒, 𝐼𝑛 = 5 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒
Berdasarkan hasil simulasi DigSILLENT untuk gangguan hubung singkat satu fasa
ke tanah pada penghantar 150 kV GI Payakumbuh ke GI Koto Panjang, didapatkan arus hubung singkat maksimum : 𝐼s = 3493 𝐴.
Tabel 3. Perhitungan Settingan Rele GFR 150
kV SUTT Payakumbuh – Koto Panjang
Berdasarkan simulasi hubung singkat 1 fasa ke tanah pada aplikasi DigSILLENT
Power Factory versi 15.1 didapatkan
karateristik settingan rele GFR sebagai berikut :
Gbr. 14 Karakteristik Perhitungan GFR SUTT 150 kV Payakumbuh – Koto Panjang.
Dari gambar diatas dapat dilihat karakteristik GFR SUTT 150 kV Payakumbuh – Koto Panjang. Settingan yang digunakan saat ini cukup rendah, hal ini agak sedikit beresiko karena ada kemungkinan trip akibat gangguan ground fault di trafo atau terjadi mal fungsi
rele, begitu juga dengan perhitungan berdasarkan beban tertinggi yang settingannya juga cukup rendah. Namun apabila kita menggunakan settingan berdasarkan CT primer maka settingannya terlalu tinggi sehingga rele menjadi tidak akurat dalam mendeteksi gangguan. Maka settingan yang paling optimal adalah settingan dengan menggunakan kemampuan peralatan terendah dalam hal ini kemampuan penghantar atau dikenal dengan CCC (Current Carrying
Capasity), settingan ini dirasa cukup optimal
dan dapat menjaga keamanan maupun lifetime seluruh peralatan.
3. Setelan Rele Distance Payakumbuh – Koto Panjang
Tabel 4 Data Distance Scheme Rele Jarak
Waktu Tunda : T1 = 0.00 sec T2 = 0.40 sec T2 = 1.20 sec
Berdasarkan perhitungan ulang settingan rele jarak untuk saluran udara tegangan tinggi pada penghantar 150 kV dari GI Payakumbuh ke GI Koto Panjang, diperoleh karakteristik kerja rele jarak seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini (berdasarkan simulasi
Gbr 15. Karakteristik Kerja Rele Jarak SUTT 150 kV Payakumbuh – Koto Panjang
4. Simpulan
Berdasarkan perhitungan dan analisa tentang setting relay OCR, GFR dan Dinstance maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Untuk mengantisipasi kegagalan operasi
rele jarak maka digunakan rele arus lebih dan rele gangguan tanah sebagai proteksi cadangan lokal pada saluran udara tegangan tinggi dengan waktu tunda yang disetel lebih lama dari waktu tunda zone dua rele jarak. Berikut adalah koordinasi settingan rele arus lebih dan rele gangguan tanah :
Rele Arus Lebih TMS = 0.45 (T= 1 dt) Rele Gangguan Tanah TMS = 0.63 (T= 1 dt) 2. Dengan memperhitungkan faktor
kesalahan pada proteksi rele jarak sebagai pengaman utama sekaligus pengaman cadangan jauh untuk saluran udara tegangan tinggi 150 kV GI Payakumbuh – Koto Panjang yang memiliki panjang saluran 85.11 km, maka koordinasi setelan yang didapatkan adalah :
Phase Fault Zona 1 = 68.08 𝑘𝑀 (T=0.0 dt), Zona 2 = 101.02 𝑘𝑀 (T=0.4dt), Zona 3 = 173.68 𝑘𝑀 (T=1.2 dt)
Ground Fault Zona 1 = 2.57 + j 5.18 Ω
(T=0.0 dt), Zona 2 = 4.00 + j 7.77 Ω (T=0.4 dt), Zona 3 = 5.48 + j 13.27 Ω (T=1.2 dt)
3. Untuk gangguan-gangguan yang temporer rele jarak dapat dikoordinasik rele penutup balik otomatis yang bekerja untuk menutup pemutus tenaga secara otomatis. Settingan koordinasi rele penutup balik otomatis yang digunakan adalah: Dead Time = 1 dt dan Reclaim
Time = 40 dt
Referensi
[1] Arismunandar, A.,dan Susumu Kuwahara. 2004. Teknik Tenaga Listrik
Jilid III. Jakarta : PT Pradnya Paramita
[2] Mardensyah, Adrial. 2008. Studi Perencanaan Koordinasi Rele Proteksi Pada Saluran Udara Tegangan Tinggi Gardu Induk Gambir Lama – Pulomas.
Universitas Indonesia,
http://lib.ui.ac.id/file?file=digital/12405 7-R030814-Studi%20perencanaan Analisis.pdf
[3]. Nugroho, Arif Setyo. 2011. Koordinasi
Relay Jarak, Relay Arus Lebih dan
Relay Gangguan Tanah Terhadap
Tahanan Resistif Gangguan Hubung
Singkat. Universitas Diponogoro,
http://undip.ac.id/25379/1/ML2F002559 .pdf
[4]. Priyono, Sugeng, 2011. Koordinasi
Sistem Proteksi Trafo 30 MVA di Gardu
Induk 150kV Krapyak,
http://.undip.ac.id/25638/1/ML2F30351 9.pdf
[5]. PT PLN (Persero). 2014. KEPDIR
0520-3 Buku Pedoman Pemeliharaan Proteksi dan Kontrol Penghantar.
Jakarta : PT PLN (Persero)
[6]. Supriyadi, Edy. 2005. Sistem Pengaman
Tenaga Listrik. Jakarta : Adicipta Karya
Nusa [7] https://www.academia.edu/6702161/ Salurn_Transmisi_Tegangan_ Tinggi_Udara [8]. http://ilmulistrik.com/sistem- proteksi penghantar.html
