Perpustakaan Universitas Gunadarma BARCODE
BUKTI UNGGAH DOKUMEN PENELITIAN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS GUNADARMA
Nomor Pengunggahan
SURAT KETERANGAN
Nomor: 72/PERPUS/UG/2020
Surat ini menerangkan bahwa:
Nama Penulis : RIZNALDY IZMI
Nomor Penulis : 16416627
Email Penulis : Riznaldy@student.gunadarma.ac.id
Alamat Penulis : Kp Pondok Menteng
dengan penulis lainnya sebagai berikut:
Penulis ke-2/Nomor/Email : Veronica Ernita Kristianti / 130105 /
Telah menyerahkan hasil penelitian/ penulisan untuk disimpan dan dimanfaatkan di Perpustakaan Universitas Gunadarma, dengan rincian sebagai berikut :
Nomor Induk : FTI/IB/PENELITIAN/72/2020
Judul Penelitian : ANALISA KOORDINASI PROTEKSI OVER CURRENT RELAY PADA TRANSFORMATOR SILO ASH HANDLING PLTU SURALAYA
Tanggal Penyerahan : 31 / 07 / 2020
Demikian surat ini dibuat untuk dipergunakan seperlunya dilingkungan Universitas Gunadarma dan Kopertis Wilayah III.
ANALISA KOORDINASI PROTEKSI OVER CURRENT RELAY PADA TRANSFORMATOR SILO ASH HANDLING PLTU SURALAYA
1
Riznaldy Izmi, 2Veronica Ernita Kristianti
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Gunadarma
1
riznaldyizmi@student.gunadarma.ac.id, 2veronica@staff.gunadarma.ac.id
Abstrak
Transformator arus adalah peralatan yang digunakan untuk melakukan pengukuran besaran arus pada instalasi tenaga listrik berskala besar, menengah maupun kecil, guna menjaga kelangsungan saluran tenaga listrik diperlukan proteksi yang sesuai dengan kebutuhan.Hal tersebut diperlukan alat pengaman yang dapat merespon dengan cepat, fleksibel dan handal. Jenis pengaman yang digunakan pada transformator silo ash handling PLTU Suralaya yaitu over current relay (OCR). Rele arus lebih (over current relay) adalah rele proteksi yang akan bekerja saat terjadi gangguan dengan pemutusan tenaga (circuit breaker) dan rele akan membaca masukan nilai besaran arus dengan membandingkan nilai pada setting. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui nilai setting rele yang berada di rele arus lebih.Metode yang digunakan adalah mencari data parameter, arus gangguan dan mencari nilai tripping time setiap gangguan. Hasil perhitungan dari setting rele berupa waktu kerja dari rele dari zona di OCR, sisi penyulang saat ada gangguan terkecil 500 A dengan waktu= 324000 ms dan gangguan terbesar 6000 A dengan waktu= 1174 ms, sisi 400 V saat ada gangguan terkecil 500 A dengan waktu= (-19706 ms) (tidak bekerja) dan gangguan terbesar 6000 A dengan waktu= 4858 ms, sisi 10,5 KV saat ada gangguan terkecil 500 A dengan waktu= 1855 ms, dan gangguan terbesar 6000 A dengan waktu= 137 ms (tidak bekerja).
Kata Kunci: Pembangkit listrik tenaga uap, ash handling plan, transformator, proteksi,
hubung singkat, over current relay.
1. PENDAHULUAN
Kegagalan pada instalasi sistem tenaga listrik tidak mungkin dapat dihindari, untuk mengurangi kerusakan dan memperkecil daerah gangguan maka dibutuhkan sistem proteksi. Khususnya pada saluran trafo silo beton ash handling PLTU Suralaya, gangguan yang mungkin terjadi sebagian besar adalah gangguan hubung singkat, baik hubung singkat tiga fasa, antar fasa atau hubung singkat antara fasa dengan tanah. Salah satu alat yang termasuk sistem proteksi tersebut dinamakan relai. Relai mendeteksi adanya gangguan dalam sistem tenaga listrik dan memberikan informasi secara otomatis kepada pemutus tenaga agar memisahkan secepat mungkin peralatan listrik yang dilindungi dengan gangguan. Sebagai langkah utama dalam mengatasi adanya gangguan, khususnya pada saluran trafo
silo beton ash handling PLTU Suralaya. Dalam fungsinya sebagai sistem proteksi,
evaluasi kinerja relai arus lebih atau over relay current (OCR) tersebut harus dilakukan secara kontinyu. Keandalan sebuah sistem proteksi sangat dituntut demi
terjaganya kontinyuitas penyaluran energi listrik. Untuk itu diperlukan koordinasi antar komponen penunjang sistem proteksi. Komponen proteksi yang penting
diantaranya over current relay (OCR)[2].
Berdasarkan latar belakang tersebut pengamatan yang dilakukan pada PLTU Suralaya dipusatkan pada komponen proteksi yang digunakan pada PLTU tersebut yaitu over current relay (OCR).
Batasan masalah dalam penulisan ilmiah ini adalah untuk mengetahui waktu kerja over current relay (ORC) saat terjadi gangguan arus pada transformator
siloash handling PLTU Suralaya. Meliputi: indikator-indikator yang menyebabkan
terjadinya arus berlebih, data yang diperoleh di lapangan baik data terukur maupun terhitung dan juga data standar yang terkait tentang over current relay sebagai salah satu sistem proteksi pada transformator. Tujuan penulisan ilmiah ini adalah untuk mengetahui dan menganalisa waktu kerja OCR saat terjadi gangguan arus padatransformator siloash handling PLTU Suralaya.
2. METODE OVER CURRENT RELAY
Cara kerja over current relay disampaikan pada Gambar 1 berikut ini. Disampaikan over current relay terdiri dari beberapa komponen.
Gambar 1. Blok Diagram Cara Kerja Over Current Relay
Gambar 1 terdapat blok input yang terdiri dari sumber tegangan yang di suplai oleh station service transformator sebesar 10,5 KV, dengan arus sebesar 55 A, arus dan tegangan tersebut akan di salurkan ke beban yang ada pada silo beton, yang mana akan melewati 3 zona sistem proteksi OCR yaitu: sisi incoming 10,5 KV, sisi step down 400 V dan sisi penyulang, setelah relai di suplai dengan arus dan tegangan, over current relay akan ON.
Pada bagian proses, terdapat indikator yang akan memicu bekerjanya over
ini digambarkan pada kurva. Jenis kurva yang ada adalah standard inverse, very
inverse dan extremely inverse, dan jenis kurva yang digunakan pada OCR ini adalah
kurva very inverse.
Apabila terjadi gangguan yang melebihi batas pengaturan waktu rele yang telah di tentukan, ORC akan merasakan gangguan tersebut melalui trafo dan akan memberikan sinyal kepada PMT (circuit breaker) untuk membuka dengan bantuan baterai, sehingga penyaluran daya terhenti. Dalam OCR yang terbagi kedalam 3 zona, zona penyulang adalah zona pertama yang akan memproteksi ketika adanya gangguan yang berada pada sisi beban, ketika sisi penyuling gagal memproteksi, secara otomatis sisi 400 V akan memutus dayasebagai proteksi cadangan sesuai dengan batas waktu pengaturan yang telah di tentukan.
Pada bagian output, Setelah circuit breaker memutus daya, lampu indikator akan menyala dan alarm pada control room akan berbunyi sebagai tanda peringatan kepada user bahwa telah terjadi pemutusan daya, dan butuh tindakan lebih lanjut agar transformator dapat berjalan normal kembali.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Data Pengamatan
Data yang diperoleh dari praktek kerja lapangan di PLTU Suralaya meliputi, Transformator arus dan over current relay sebagai sistem proteksi pada transformator silo ash handling PLTU Suralaya. Data yang diperoleh tentang transformator ditunjukan pada Tabel 3.1 data tersebut diperoleh dari spesifikasi alat yang ada pada PLTU Suralaya dan ditunjukan pula dengan gambar yang di lampirkan.
Tabel 1 merupakan spesifikasi trafo distribusi buatan GoldStar
Instrument & Electric yang dibuat pada tahun 1996 dengan bahan cast resin
yang cocok untuk urban jaringan listrik, bangunan tinggi dan pusat bisnis, tempat penting seperti teater, rumah sakit, hotel, terowongan, kereta bawah tanah, pembangkit listrik, laboratorium, stasiun, terminal, bandara, dan dikombinasikan dengan gardu induk. Jenis tipe kering ini adalah pilihan terbaik untuk pasar, dimana keamanan adalah perhatian utama dan mengacu pada inti belitan yang tidak tenggelam pada minyak isolasi transformator.
CT 95614 adalah kode trafo arus dengan jenis 3 fasa yang mampu menggerakan motor, didukung dengan pendinginan AN/AF, dengan isolasi berjenis F. Trafo ini dapat menahan temperature maksimum sebesar 155 derajat
celcius dengan dengan kenaikan suhu sebesar 100° yang bekerja pada frekuensi
50 Hz.
Daya yang dihasilkan trafo jenis ini sebesar 1000 KVA dengan tegangan primer sebesar 10,5KV dan sekunder sebesar 400 V, yang akan menghasilkan arus primer sebesar 55 A dan arus sekunder sebesar 1443 A. Dengan berat 3100 kg trafo jenis ini mendapatkan uji voltage primer dan sekunder sebesar 28 KV/3 KV.
Data berikutnya adalah data yang diperoleh dari panel yang berada pada
control room PLTU Suralaya yaitu data rele over current relay yang di tunjukan
pada Table 2.
Tabel 2. Data Rele OCR
Basler Electric adalah sebuah produsen produk sistem tenaga yang
berbasis di Highland,Illinois. BE1-50/51B-107 adalah tipe over current relay berbasis mikroprosesor, fase non-directional, atau ground relay yang memantau besarnya arus alternating current (AC) 3 fasa dan tunggal untuk memberikan waktu yang akurat untuk perlindungan arus berlebih pada sistem daya 50 atau 60 Hz.
Kurva very inverse dari data OCR yang diteliti mendapatkan ketetapan faktor K sebesar 13,5 dan pengaturan penggadaan waktu pada tiap sisi bernilai 1 detik.
3.2 Cara Kerja OCR
Over current relay (OCR) yang berada di trafo silo ash handling PLTU
Suralaya, mempunyai 3 zona, yaitu zona X yang berada di 10,5 KV, zona Y yang berada di 400 V dan zona Z yang berada di penyulang.
Gambar 2. Rele Arus Lebih Setiap Zona
Gambar 2 menunjukan OCR 3 sebagai OCR utama, OCR 2 sebagai OCR cadangan dan OCR 1 merupakan pencadangan yang ke dua. Ketiganya merupakan pengaman trafo agar aman dari gangguan.Beberapa hal yang harus diperhatikan saat pengaturan rele arus lebih adalah selektivitas, stabilitas, sensitivitas, kecepatan dan reliabilitas.Manfaat ketiga rele tersebut adalah pada saat relenya tidak dapat mendeteksi adanya gangguan, sehingga satu diantara ketiga rele dari X, Y, Z, cadangan langsung mulai berkerja sebagai pengaman trafo.Faktornya bisa terjadi karena adanya kecacatan rele bahkan adanya posisi kerusakan tidak tentu tempatnya.
Gambar 3 menunjukan cara kerja rele arus lebih dengan kondisi OCR sisi 400 V (OCR 2) rusak.
Gambar 3. OCR Sisi 400V Rusak
Gambar 3 OCR 2 terjadi kerusakan, maka OCR 1 beroperasi menggantikan OCR 2 dan OCR 3 masih membaca kondisi normal atau tidak bekerja. Kondisi lain untuk menggambarkan cara kerja rele arus lebih yaitu jika terjadi gangguan pada sisi penyulang (OCR 3) yang ditunjukan pada Gambar 4.
Gambar 4. Gangguan Pada Sisi Penyulang
Gambar 4 terjadi gangguan arus lebih diantara zona Y (OCR 2) dengan zona Z (OCR 3), dalam kondisi seperti ini, rele yang akan bekerja adalah rele dari zona Y (OCR 2), karena saat terjadi kendala arus lebih di busbar (pelat tembaga), gangguan yang terjadi sudah melewati zona Y (OCR 2).
3.3 Perhitungan Matematis
Perhitungan matematis ini digunakan untuk mencari arus nominal (In), arus pengaturan rele (IsetOCR) dan tripping time (waktu dimana PMT beroprasi) tiap sisi.Pengamatan yang dilakukan pada PLTU suralaya ini difokuskan pada waktu pengaturan tiap sisi, waktu pengaturan tiap sisi ini adalah waktu yang diamati saat terjadi gangguan arus lebih, sehingga pemutus tegangan (PMT) melakukan kerjanya sesuai dengan pengaturan yang telah diatur.
Perhitungan arus nominal adalah sebagai berikut: Arus Nominal 10,5 KV
Arus Nominal 400 V
Arus Nominal Penyulang
Perhitungan arus nominal pada sisi 10,5 KV mendapatkan nilai 54,905, nilai tersebut lebih rendah dari nilai arus nominal yang terdapat pada data trafo yang ada di PLTU Suralaya, sedangkan sisi step down mendapatkan nilai 1443,905, dimana nilai tersebut lebih tinggi dari nilai arus nominal pada data
trafo yang terdapat pada PLTU Suralaya dan arus beban standar pada PLTU sebesar 400 A.
Arus Setting OCR
Perhitungan arus setting berdasarkan british standard OCR adalah sebagai berikut: Dalam perhitungan ini data yang digunakan untuk sisi 10,5 KV dan sisi 400 V adalah 1,1, sedangkan untuk sisi penyulang 1,2.
a. Sisi 10,5KV
b. Sisi 400 V
A
c. Sisi Penyulang
A
Hasil perhitungan arus setting OCR, pada sisi 10,5 KV mendapatkan nilai sebesar 60,39 A, untuk sisi step down 400 V mendapatkan nilai sebesar 1587,714 dan untuk sisi penyulang sebesar 480 A, arus setting ini digunakan untuk perhitungan mencari rele arus lebih.
Perhitungan rele arus lebih untuk mengetahui ada atau tidaknya gangguan, jika hasil perhitungan melebihi pengaturan, maka dapat disimpulkan adanya gangguan pada salurantersebut.
Berdasarkan data pada pengaturanOCR di lapangan, “t” (tripping time) waktu dimana PMT beroperasi menggunakan very inverse.
Perhitungan analisa gangguan dapat dilakukan dengan adanya gangguan sebesar 5000 A pada sisi 400 V, dimana faktor K untuk very inverseyang digunakan adalah 13,5 yang diperoleh berdasarkan ketetapan untuk very inverse.
Hasil perhitungan pada sisi 400 V diperoleh nilai 6281 ms. Hasil tersebut melebihi dariwaktu pengaturan dan rele arus lebih bekerja ketika melebihi waktu pengaturan untuk sistem proteksi trafo.
3.4 Analisa Cara Kerja Rele
Hasil analisa dari perhitungan dan data yang diperoleh ditunjukkan berikut ini
Tabel 3. Hasil Analisa
Hasil analisa menggunakan Microsoft Excel dan kalkulator ditunjukan dengan Gambar 5.
Gambar 5. Grafik Hasil Analisa
Grafik pada Gambar 5 merupakan grafik dengan karakteristik Very
Inverse.Verry Inverse adalah rele dimana waktu tundanya tergantung pada
besaran gangguan, semakin besar gangguan maka waktu kerja rele akan semakin
cepat, artinya arusgangguan berbanding terbalik dengan waktu kerja rele[4].
Berikut adalah hasil analisa cara kerja rele yang sudah dilakukan dari semua gangguan yang terjadi, maka dapatdilakukan simulasi terjadinya gangguan.
Simulasi terjadi gangguan pada zona penyulang dan zona 400 V dengan arus gangguan 5100 A-6000 A. Simulasi dan hasil dapat di lihat pada Gambar 6 dan Tabel 4.
Gambar 6. Grafik Terjadi Gangguan Pada Tiap Sisi Tabel 4. Arus Gangguan Pada Tiap Sisi
Simulasi pertama terjadi pada sisi penyulang (OCR 3) dengan arus gangguan sebesar 5100 A, kemudian OCR sisi penyulang tripping dengan waktu 11403 ms, jika terjadi gangguan 5500 A, OCR sisi penyulang (OCR 3) tripping dengan waktu 1291 ms, begitupun dengan arus gangguan sebesar 6000 A, OCR sisi penyulang (OCR 3) tripping dengan waktu 1174 ms, ketika rele OCR sisi penyulang (OCR 3) gagal, maka akan di back up pada OCR sisi 400 V (OCR 2)
dengan waktu tripping mengikuti besarnya arus ganggungan tersebut, yaitu pada saat arus gangguan 5100 A, OCR sisi 400 V (OCR 2) akan tripping dengan waktu 6103 ms, pada saat arus gangguan sebesar 5500 A, OCR sisi 400 V (OCR 2) akan tripping dengan waktu 5479 ms, dan pada saat arus gangguan sebesar 6000 A, OCR sisi 400 V (OCR 2) akan tripping dengan waktu 4858 ms.
Simulasi kedua terjadi pada OCR sisi 400 V (OCR 2) dengan arus gangguan sebesar 5300 A,OCR sisi 400 V (OCR 2) akan tripping dengan waktu 5774 ms, sedangkan untuk OCR sisi penyulang (OCR 3) dan OCR sisi 10,5 KV (OCR 1) tidak bekerja dan membaca keadaan normal.
Berdasarkan analisa yang telah dilakukan untuk menentukan waktu kerja
over current relay (OCR) saat terjadi gangguan arus dipengaruhi oleh besarnya
gangguan yang terjadi.Waktu kerja over current relay (OCR) dipengaruhi juga oleh jenis kurva yang digunakan pada OCR, arus nominal dan time multiplier
setting.Pada kurva very inverse ketetapan faktorK adalah 13,5, ini digunakan
untuk mendapatkan koordinasi pengaturan relai yang baik. time multiplier
setting (TMS) yang digunakan adalah 1 detik dan nilai data sampling untuk
menggambarkan arus gangguan pada OCR digunakan nilai arus antara 500 A sampai dengan 6000 A.
4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisa mengenai Analisa Koordinasi Proteksi Over
Current Relay Pada Transformator SiloAsh Handling PLTU Suralaya dapat
disimpulkan bahwa: Waktu kerja OCR tergantung arus gangguan yang terjadi semakin besar gangguan yang terjadi maka akan semakin cepat pula OCR akan bekerja, kurva karakteristik yang dipilih adalah kurva very inverse (VI) dengan tujuan untuk mendapatkan koordinasi pengaturan relai yang baik antaran relai yang terletak di trafo sisi 10,5 kV, sisi 400 V dan sisi penyulang dengan faktor K sebesar 13,5, dengan data lapangan time multiplier setting pada tiap sisi sebesar 1 detik.
DAFTAR PUSTAKA
[1] PT PLN (Pesero), Buku Pedoman Pemeliharaan Trafo Arus (CT), Lampiran Surat
Keputusan Direksi PT PLN (Pesero) No. 0520-2.K/DIR/2014, Standar PT PLN (Persero), Jakarta, 2014.
[2] Erwin Dermawan, Dimas Nugroho, “Analisa Koordinasi Over Current Relay Dan
Ground Fault Relay di Sistem Proteksi Feeder Gardu Induk 20 kV Jababeka”,
Jurnal Elektum, No. 2, Vol. 14, ISSN : 1979-5564, Jurusan Teknik Elektro Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta, Jakarta Pusat, 2017, 43-48.
[3] Hamid Dini, “Analisa Perbandingan Rele Gangguan Tanah (Gfr) Pada Gardu
Induk Talang Ratu”,Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang, 2014.
[4] Uma, U U, Onwuka, I K., “Overcurrent Relay Setting Model for Effective
Substation Relay”, 2014.
[5] Sri Krisna Bagus Ismoyo, “Analisa Koordinasi Proteksi Over Current Relay. Pada
Gardu Induk Wonosari 150kv”, Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, 2018.
[6] Temi Timotius D. Ngedi, “Pengggunaan Over Current Relay Dalam System Tenaga Listrik”, Pendidikan Teknik Elektro Departemen Pendidikan Teknologi dan Kejuruan Universitas Nusa Cendana, 2016.
[7] Modul Operator Divisi Ash Handling PLTU Suralaya, 2015.
