Rekonfigurasi Sistem Proteksi Utama pada Saluran Udara Tegangan
Tinggi dengan Penambahan Gardu Induk Baru di Alam Sutera
Muhammad Faris Aufar1 dan Rudy Setiabudy2
1,2
Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus Baru UI, Depok, 16424, Indonesia
E-mail : mf.aufar@yahoo.com
Abstrak
Sistem proteksi sangatlah penting dalam sistem tenaga listrik, terutama untuk kehandalan kerja dan perlindungan pada sistem dalam mesin-mesin listrik. Rele merupakan salah salah satu alat proteksi yang banyak digunakan pada sistem tenaga listrik. Jenis rele bermacam-macam tergantung karakteristik yang dibutuhkan, salah satunya adalah rele jarak dan rele diferesial penghantar. Pada PT. PLN, penggunaan sistem proteksi mutlak diperlukan untuk mendukung kinerja sistem tenaga listrik karena sebagai perusahaan listrik negara, PLN merupakan gardu terdepan dalam pendistribusian listrik di seluruh Indonesia sehingga tentunya diharapkan keberlangsungan sistem listrik tidak terganggu. Pada skripsi ini, penulis akan mengangkat topik tentang konfigurasi proteksi dimana pada sistem transmisi SUTT (Saluran Udara Tegangan Tinggi) di daerah Alam Sutera akan dibangun gardu induk baru sehingga dengan adanya penambahan sistem, konfigurasi sistem proteksi yang lama perlu diperbaharui untuk menyesuaikan dengan sistem yang baru secara keseluruhan. Karena fokus lebih diutamakan pada proteksi utama, maka rele yang akan dibahas pada skripsi ini adalah rele jarak dan rele diferensial penghantar yang biasa digunakan pada SUTT. Untuk melihat koordinasi rele setelah perhitungan, akan digunakan metode scanning untuk melihat hubungan koordinasi antar rele dalam sistem yang baru. Sehingga di dapatkan hasil rekonfigurasi dan pengaruhnya pada sistem sebelumnya.
Protection System Reconfiguration on High Voltage Overhead Transmission Line by the Addition of Main Substation in Alam Sutera
Abstract
Protection system is essential in an electrical power system, especially for the reliability and protection on the system in electric machines. Relay is one of the devices that is widely used in the protection system of electric power. There are various types of relay based on characteristics that are required on system, two of them are distance relay and line differential relay. In PT. PLN, the usage of protection system is undoubtedly needed to support the performance of electrical power systems because their position as main electrical company on the state, PLN is forefront for electrical distribution throughout Indonesia so it is expected that sustainability of the electrical system is not disturbed. In this thesis, the author will discuss the topic of protection system configuration about the high voltage overhead power line of transmision system in the area of Alam Sutera where the new main substation will be built. To adjust this new system as a whole, the old protection system needs to be updated. This thesis will focus in main protection of the system, the relay that will be discussed on this thesis is distance relay and line differential relay which commonly used in high voltage overhead transmission line. For the simulation of distance relay coodination,
scanning method will be used to see the relation of coordination of the relay on the new system. Therefore the result can be gotten by reconfiguration and the impact for the previous system.
Keywords : Protection, Distance Relay, Line Differential Relay, High Voltage Overhead
Transmission Line, Scanning
1. PENDAHULUAN
Sistem proteksi pada tenaga listrik merupakan suatu elemen yang penting dalam sistem tenaga listrik. Karena memiliki fungsi sebagai pengaman dalam sistem tenaga listrik yang terdiri dari pembangkitan, transmisi, dan distribusi daya listrik. Seperti yang diketahui sering sekali terjadi gangguan pada suatu sistem tenaga listrik misalnya beban lebih, terjadi arus hubung singkat, atau gangguan dari luar seperti petir. Karena suatu sistem tenaga listrik harus mampu beroperasi dalam kondisi yang aman setiap waktu, maka dari itulah diperlukan sistem proteksi yang handal dalam melindungi suatu sistem tenaga listrik.
Fungsi sistem proteksi adalah untuk mengamankan suatu sistem tenaga listrik dengan cara mengetahui gangguan tersebut dan memisahkan bagian jaringan yang terganggu dari bagian lain yang masih dalam keadaan normal untuk mengamankan sistem keseluruhan dari kerusakan yang lebih parah atau kerugian yang lebih besar. Salah satu contoh sistem proteksi adalah penggunaan rele yang berfungsi untuk melindungi sistem ketika terdapat arus lebih saat terjadi gangguan.
Karena pentingnya menjaga sistem tenaga listrik dari gangguan-gangguan yang mungkin terjadi pada sistem tenaga listrik khususnya pada saluran transmisi, Pada daerah Alam Sutra, Tangerang, akan ada pembangunan besar-besaran untuk perumahan dan gedung sehingga mengharuskan untuk penambahan gardu induk karena bertambahnya beban yang ada di daerah tersebut. Dengan pembangunan gardu induk baru oleh PLN maka konfigurasi sistem khususnya pada sistem proteksi di sistem transmisi harus disesuaikan lagi dengan adanya penambahan gardu induk baru. Karena itulah perlu dilakukan rekonfigurasi sistem proteksi yang ada di saluran transmisi untuk wilayah yang akan dilakukan penambahan gardu induk.
Tujuan penulisan ini adalah untuk melakukan konfigurasi ulang (rekonfigurasi) sistem proteksi pada sistem transmisi di gardu induk Kembangan, Ciledug, Curug, Cikupa karena dilakukannya penambahan gardu induk baru di Alam Sutera dan menganalisis pengaruhnya pada sistem eksisting.
2. PROTEKSI SISTEM TENAGA LISTRIK
Sistem proteksi tenaga listrik pada umumnya terdiri dari beberapa komponen yang di rancang untuk mengidentifikasi kondisi sistem tenaga listrik dan bekerja berdasarkan informasi yang diperoleh dari sistem tersebut seperti arus, tegangan atau sudut fasa antara keduanya. Informasi yang diperoleh dari sistem tenaga listrik akan digunakan untuk membandingkan besarannya dengan besaran ambang-batas (threshold setting) pada peralatan proteksi. Apabila besaran yang diperoleh dari sistem melebihi setting ambang-batas peralatan proteksi, maka sistem proteksi akan bekerja untuk mengamankan kondisi tersebut. Fungsi dari sistem proteksi adalah [1] :
1. Untuk menghindari ataupun untuk mengurangi kerusakan peralatan listrik akibat adanya gangguan (kondisi abnormal) semakin cepat reaksi perangkat proteksi yang di gunakan, maka akan semakin sedikitlah pengaruh gangguan terhadap kemungkinan kerusakan alat.
2. Untuk mempercepat mengamankan daerah yang terganggu sehingga efek gangguan menjadi sekecil mungkin
3. Untuk dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen.
4. Untuk melindungi manusia (terutama) terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik Selain itu, terdapat beberapa persyaratan yang sangat perlu diperhatikan dalam suatu perencanaan sistem proteksi yang efektif, yaitu [2]:
1. Sensitif : yaitu mampu merasakan gangguan sekecil apapun
2. Selektif : yaitu mampu memisahkan jaringan yang terganggu saja.
3. Andal : yaitu akan bekerja bila diperlukan (dependability) dan tidak akan bekerja bila tidak diperlukan (security).
4. Cepat : yaitu mampu bekerja secepat-cepatnya
Proteksi terdiri dari seperangkat peralatan yang merupakan sistem yang terdiri dari komponen-komponen berikut :
1. Rele, sebagai alat perasa untuk mendeteksi adanya gangguan yang selanjutnya memberi perintah buka/putus kepada Pemutus Tenaga (PMT).
2. Trafo arus dan trafo tegangan sebagai alat yang mentransfer besaran listrik primer dari sistem yang diamankan ke Rele (besaran listrik sekunder).
4. Batere beserta alat pengisi (battery charger) sebagai sumber tenaga untuk bekerjanya Relai, peralatan bantu pemutusan.
5. Pengawatan (wiring) yang terdiri dari rangkaian sekunder (arus dan tegangan), rangkaian pemutus dan rangkaian peralatan bantu.
Rele adalah Sebuah alat yang bertugas menerima/mendeteksi besaran tertentu untuk kemudian mengeluarkan perintah sebagai tanggapan (respons) atas besaran yang dideteksinya. Berikut 2 jenis rele yang digunakan pada penulisan ini.
A. Rele Jarak
Rele Jarak atau distance relay merupakan salah satu jenis rele proteksi yang digunakan sebagai pengaman pada saluran transmisi karena kemampuannya yang cocok digunakan dalam jarak jauh dan dapat menghilangkan gangguan dengan cepat. Pada prinsipnya, rele jarak adalah mengukur nilai arus dan nilai tegangan pada suatu titik tertentu sehingga diperoleh nilai impedansinya (Zf=Vf/If), kemudian membandingkannya dengan nilai setting impedansi tertentu dari rele jarak tersebut untuk menentukan apakah rele harus bekerja atau tidak. Pada waktu SUTT terganggu, maka rele jarak akan melihat turunnya impedansi dari SUTT, kemudian rele jarak pun akan bekerja. Daerah kerja rele jarak pada umumnya dibagi menjadi tiga zona yang dikoordinasikan dengan zona proteksi saluran transmisi seksi berikutnya agar tidak terjadi kondisi tumpang tindih. Dasar pemilihan zona pengamanan rele jarak adalah sebagai berikut [3] :
1. Setting Zone 1
Setting jangkauan zone-1 harus men-cover seluruh segmen penghantar yang diamankan, dan memperhitungkan kesalahan relay, CT dan PT, sehingga diharapkan tidak melampaui batas segmen yang diamankan. Oleh karena itu jangkauan Zone-1 disetting antara 80% - 85% dari impedansi line (ZL1), dimana untuk rele jenis elektromekanik/static dipilih 80 %, sedangkan untuk rele jenis numerik dapat dipilih 85%.
Z1 = 0.8 x ZL1 (1)
Nilai jangkauan impedansi atau reaktansi ini dihitung dalam nilai primer dan dikonversi ke nilai sekunder, kemudian dimasukkan dalam tap valuesetting sesuai dengan merek dan tipe rele.
Gambar 1 Jangkauan setelan zone-1
2. Setting Zone 2
Jangkauan Zone-2 harus mencover melebihi busbar di GI-B, maka Zone-2 minimum adalah 120% dari ZL1. Jangkauan zone-2 juga harus mengcover penghantar di depannya dan berfungsi sebagai pengaman cadangan jauh distance relai di GI-B, maka Zone-2 maksimun harus menjangkau 80% jaringan didepan yang paling pendek Z2 maks = 80% (ZL1 + 80% ZL2). Tetapi jangkauan zone-2 tidak boleh melebihi 50% impedansi Trafo tenaga yang ada di gardu induk depan (GI B) seperti pada gambar 2.4.
Zone-2 min = 1,2 . ZL1 (2)
Zone-2 mak1 = 0,8 (Z L1 + 0,8. ZLY) , dipilih nilai terbesar (3)
Zone-2 mak2 = Z L1 + 0,5. XtB (4)
Jangkauan zone-2 dipilih nilai yang terbesar antara Z2 min dan Zone-2 mak1, tetapi tidak
boleh melebihi impedansi zone-2 mak2.
Gambar 2 Jangkauan setelan zone 2
Keterangan :
ZL1 = Impedansi saluran yang diamankan.
ZLY = Impedansi saluran berikutnya yang terpendek antara ZL2 dan ZL3 ()
XtB = Impedansi Trafo tenaga di GI-B ( ) D A B C Zone-2(min) Zone-2 (mak1) ZL1 ZL2 ZL3 ZL4 D A B C Zon e-1 ZL1 ZL2 ZL3 ZL4
Jika jangkauan zone-2 minimum lebih besar dari zone-2 maksimum, maka setelan impedansi zone-2 diprioritaskan menggunakan nilai Z2 minimum, tetapi waktu kerja zone-2 (t2A) dinaikkan, dimana waktu tunda zone-2 (t2A) lebih besar dari waktu zone-2 didepan (t2B). Hal ini untuk memberi kesempatan kepada zone-2 rele jarak di depan bekerja lebih dulu.
3. Setting Zone 3
Zone-3 minimum harus menjangkau 2 GI didepannya yang terjauh, tetapi tidak boleh melebihi 50% impedansi Trafo tenaga yang ada di gardu induk depan (GI B). Sehingga zone-3 berfungsi juga sebagai pengaman cadangan zone-2, baik didaerah pengamanannya maupun pada jaringan didepannya.
Zone-3.min = 1.2 ( ZL1 + ZLx) (5)
Zone-3.mak = 0,8 (Z L1 + 0,5. XtB) (6)
Gambar 3 Jangkauan setelan zone 3
Keterangan :
ZL1 = Impedansi saluran yang diamankan.
ZLx = Impedansi saluran terbesar berikutnya yang terhubung dengan bus B, dalam hal ini
ZL1, ZL2, ZL3 (). Jika ZL1 merupakan jaringan tunggal maka ZL1 tidak termasuk dalam kategori penentuan saluran terbesar (ZLx)
k = faktor Infeed Zone-3.mak A B C Zone-3.min D ZL 1 ZL2 ZL3 ZL 4
B. Rele Diferensial Penghantar
Rele differensial merupakan suatu rele yang prinsip kerjanya berdasarkan kesimbangan (balance), yang membandingkan arus-arus sekunder transformator arus (CT) terpasang pada terminal-terminal peralatan atau instalasi listrik yang diamankan. Penggunaan relai diferensial penghantar sebagai proteksi transmisi saat ini bukan lagi proteksi yang bernilai mahal dibandingkan dengan penggunaan relai jarak sebagai pengaman utama. Penggunaan relai diferensial penghantar hanya untuk penghantar pendek, juga digunakan pada penghantar sedang maupun pada penghantar panjang. Penggunaan relai diferensial penghantar semakin meluas karena proteksi relai diferensial penghantar tidak terpengaruh oleh pengaruh eksternal seperti SIR, perubahan beban, swing pada sistem, memiliki sensitifitas yang tinggi, dan kemudahan dalam pengaplikasian. Sebagaimana disebutkan diatas, Rele differensial adalah suatu alat proteksi yang sangat cepat bekerjanya dan sangat selektif berdasarkan keseimbangan (balance) yaitu perbandingan arus yang mengalir pada kedua sisi trafo daya melalui suatu perantara yaitu trafo arus (CT). Pada umumnya relai diferensial arus sama dengan relai diferensial lainnya yang membedakannya adalah daerah yang diamankan cukup panjang sehingga disyaratkan beberapa hal sebagai berikut [4]:
- Sarana komunikasi antara ujung-ujung saluran (kabel pilot, microwave, fiber optic) - Relai sejenis pada setiap ujung saluran.
Gambar 5: Karakteristik rele diferensial
Karakteristik kerja relai diferensial umumnya terdiri atas dua slope yang fungsinya sebagai berikut :
1. Seting slope 1 untuk memastikan relai bekerja pada saat gangguan internal dan mengantisipasi kesalahan perbandingan arus diferensial akibat mismatch CT. Oleh karena itu seting slope 1 dipilih = 20 – 30 %
2. Seting slope 2 untuk mengantisipasi kesalahan yang cukup besar pada CT akibat kondisi saturasi saat terjadi arus gangguan eksternal yang cukup besar. Seting slope 2 dipilih = 40 % - 80 % (biasanya tergantung rekomendasi vendor rele tersebut)
Hal lain yang perlu diperhatikan pada rele diferensial penghantar adalah media komunikasinya, media komunikasi ini digunakan untuk penggunaan rele diferensial penghantar
- PLC (Power Line Carrier) digunakan untuk relai jarak, directional comparison relay,
phase comparison relay.
- Fiber Optic digunakan untuk relai jarak, directional comparisonrelay, phase
comparisonrelay, current differentialrelay.
- Microwave digunakan untuk relai jarak, directional comparison relay, phase comparison
relay, current differential relay.
- Kabel Pilot digunakan untuk relai pilot diferensial.
Penggunaan rele differensial penghantar biasanya lebih efektif digunakan pada jarak kurang dari 10 Km dibandingkan rele jarak sebagai proteksi utama (Rekomendasi PLN P3B Gandul).
3. METODE PERBANDINGAN
Metodologi yang dilakukan dalam rekonfigurasi sistem proteksi utama pada saluran udara tegangan tinggi dengan penambahan gardu induk baru di Alam Sutera memiliki langkah-langkah sebagai berikut :
1. Pengambilan data proteksi dan data perencanaan single line diagram setelah penambahan gardu induk Alam Sutera dari PLN P3N Jawa Bali
2. Menghitung nilai setting rele jarak dan rele diferensial penghantar pada gardu induk Alam Sutera dan sekitar Alam Sutera berdasarkan metode perhitungan proteksi PLN. 3. Melakukan simulasi koordinasi rele jarak antar gardu induk yang dilakukan
perhitungan
4. Melakukan simulasi aliran daya dan gangguan hubung singkat setelah adanya gardu induk baru
5. Menganalisis perbandingan hasil penyetelan rele antara sistem baru dan sistem eksisting dan perbandingan simulasi aliran daya, gangguan hubung singkat pada sistem baru dengan sistem eksisting.
6. Membuat kesimpulan
4. PEMBAHASAN
Jaringan SUTT yang dibahas pada penelitian ini berada pada daerah Alam Sutera, Serpong Tangerang. Karena pembangunan yang terus terjadi dan terjadi peningkatan beban pada sistem maka PLN (Perusahaan Listrik Negara) memutuskan untuk membuat Gardu Induk Baru yang ada di daerah Alam Sutra, Serpong Tangerang. Dimana di alam sutra sedang banyak terjadi pembangunan pertokoan, pusat perbelanjaan, perumahan, hingga perhotelan dan apartemen. Sehingga untuk mengantisipasi pertambahan beban maka dibuatlah gardu induk baru yang direncanakan disambung antara GI Kembangan dan ciledug dengan GI Cikupa dan Curug. Gambar 6 adalah jaringan SUTT yang akan dibahas pada penelitian ini.
Kembangan Ciledug Alam Sutra
Curug
Cikupa Pasar Kemis
Jatake
Balaraja
New Senayan
Grogol Duri Kosambi Kembangan
Gambar 6. Sistem SUTT dengan penambahan GI Alam Sutera
Tabel 1. Data awal antar GI setelah penambahan GI baru
Adanya penambahan gardu induk baru tentunya akan merubah setting dari proteksi yang ada pada sistem. Sehingga perlu diadakan rekonfigurasi pada sistem proteksi untuk SUTT jaringan tersebut. Tentunya bukan hanya penambahan rele baru pada GI Alam Sutera
saja tetapi perlu dilakukan perubahan setting pada rele di GI lainnya dimana yang dibahas pada penelitian ini adalah rele pada GI Kembangan, Ciledug, Curug, dan Cikupa. Karena pada sistem rele jarak sangatlah penting untuk dilakukan pengaturan terkait zone-nya yang harus terkoordinasi dengan baik pada rele jarak lainnya.
Selain itu dengan adanya GI Alam Sutera yang memotong sistem sebelumnya akan merubah jarak antara GI Kembangan, Ciledug, Curug dan Cikupa. Sehingga apabila jarak antar GI kurang dari 10 Km, sebaiknya juga digunakan rele diferensial penghantar. Rele diferensial penghantar dapat ditambahkan sebagai proteksi utama pada penghantar yang lebih pendek jaraknya (kurang dari 10 KM). Dari data baru dapat dilihat jarak yang dibawah 10 Km merujuk PLN meliputi Kembangan-Ciledug, Ciledug-Alam Sutera, dan Alam Sutera-Curug.
A. Rekonfigurasi Rele Jarak
Pada pembahasan ini akan membahas mengenai rekonfigurasi pada sistem proteksi antar GI setelah penambahan GI Alam Sutera. Tabel 2 merupakan data eksisting setting proteksi utama pada daerah sekitar Alam Sutera sebelum adanya penambahan gardu induk di Alam Sutera.
Tabel 2 Data Rele Jarak Eksisting sebelum penambahan GI Alam Sutera
Adanya penambahan GI pada Alam Sutera akan menyebabkan perubahan setting rele jarak di GI sekitarnya (3 zone setelahnya) sehingga perlu dilakukan rekonfigurasi setting untuk
disesuaikan. Setelah melakukan perhitungan maka didapatkan nilai setting baru pada rele jarak yang berada pada GI yang menjadi acuan untuk perubahan konfigurasi setting pada sistem yang baru. Tabel 3 adalah data konfigurasi setting rele jarak baru antar GI setelah penambahan GI Alam Sutera, warna merah menunjukan data yang mengalami perubahan dari data eksisting.
Tabel 3 Data Rele Jarak pada sistem setelah penambahan GI Alam Sutera
B. Rele Diferensial Penghantar
Kemampuan rele jarak dalam melindungi sistem transmisi sangatlah baik karena jarak sistem transmisi biasanya sangatlah jauh antar gardu induknya. Tetapi di jarak yang tidak terlalu jauh, impedansi yang terbaca pada rele jarak sangatlah kecil (antara 0,01 – 2,9 ohm) karena itulah pada jarak yang tidak terlalu jauh biasanya dibawah 10 Km. rele jarak dikhawatirkan tidak terlalu presisi dalam membaca gangguan.
Karena itulah untuk mengatasi masalah tersebut digunakan rele diferensial penghantar .Penggunaan rele diferensial penghantar ini digunakan pada jarak dibawah 10 Km untuk mengatasi kekurangan rele jarak pada jarak kurang dari 10 Km. Dari data sebelumnya maka diketahui bahwa penggunaan rele diferensial penghantar sebaiknya digunakan pada area yang ditunjukan gambar 7.
Gambar 7 Penghantar yang Perlu menggunakan Rele Diferensial Penghantar
Tabel 4 Hasil Setting Rele Diferensial Penghantar
Rele Diferensial Penghantar dapat ditambahkan pada sistem proteksi utama pada saluran udara tegangan tinggi selain rele jarak. Rele diferensial penghantar memiliki keunggulan dibandingkan rele jarak dalam proteksi pada kabel/kawat karena rele diferensial penghantar karena perlindungannya yang terfokus pada satu penghantar saja, tidak terpengaruh swing pada sistem, pengaruh beban, dan sensifitas yang tinggi. Tetapi yang menjadi kendala adalah permasalahan biaya yang lebih mahal dibandingkan pemasangan rele jarak. Karena pada rele diferensial penghantar membutuhkan fiber optic untuk menyelubungi kabel/kawat agar dapat bekerja. Semakin panjang fiber optic yang dipasang semakin besar pula biaya yang di akumulasikan untuk pemasangan fiber optic pada sistem.
5. ANALISA
Dalam pemasangan rele pada sistem, keandalan merupakan hal yang penting dalam suatu sistem proteksi. Pada sistem proteksi pada sistem transmisi, rele jarak digunakan sebagai proteksi utama dan proteksi cadangan. Karena itulah sangatlah penting adanya koordinasi pada setiap rele yang terpasang agar keandalan sistem tetap terjaga.
Setelah melakukan setting, untuk menyelidiki koordinasi rele digunakan suatu metode yang dinamakan scanning. Pada scanning, dilakukan pengecekan terlebih dahulu berdasarkan nilai setting yang digunakan dan dilihat apakah sistem sudah terkoordinasi dengan baik. Dari contoh dibawah ini, akan dilihat hasil scanning rele jarak yang difokuskan pada area dibawah ini.
Gambar 8 Fokus Area yang dilakukan Scanning
Berikut ini adalah perbandingan scanning sebelum dan setelah rekonfigurasi yang mengambil contoh di GI Kembangan, Ciledug, Alam Sutera, Cikupa. Sebelumnya dapat dilihat dari scanning gambar 9, dimana setting rele jarak pada alam sutera langsung dimasukan tanpa dilakukannya rekonfigurasi pada rele jarak di GI sekitar Alam Sutera lainnya.
Gambar 9 Koordinasi Kembangan-Ciledug-Alam Sutera-Cikupa Sebelum Rekonfigurasi
Gambar 10 Koordinasi Kembangan-Ciledug-Alam Sutera-Cikupa Setelah Rekonfigurasi
Berdasarkan gambar 9 dapat dilihat koordinasi rele jarak antar GI tidak berkoordinasi dengan baik. Garis yang berpotongan, overlapping, dan tidak memproteksi zona penghantar yang seharusnya dilindungi terjadi karena rele jarak yang terdapat pada GI lain sekitar Alam Sutera belum dilakukan rekonfigurasi untuk menyesuaikan adanya GI baru di Alam Sutera. Sehingga koordinasinya menjadi berantakan dan dapat menyebabkan rele bekerja tidak sesuai yang dibutuhkan. Karena itulah perlu dilakukan rekonfigurasi di GI sekitar Alam Sutera untuk menyesuaikan dengan adanya GI baru di Alam Sutera.
Sedangkan pada gambar 10 menunjukan bahwa koordinasi yang terjadi pada gambar diatas terjadi dengan baik, dengan tidak adanya garis koordinasi yang saling berpotongan. Sehingga dapat disimpulkan hasil perhitungan nilai setting yang dimasukan pada rele jarak di tiap GI sudah tepat.
B. Analisa Aliran Daya
Gambar 11 Aliran Beban SLD eksisting Kembangan-Ciledug-Curug-Cikupa
Single Line Diagram (SLD) tersebut menggunakan software DigSilent yang merupakan
bentuk sederhana dari sistem tenaga listrik di Ciledug, Kembangan, Curug, dan Cikupa. Dapat dilihat pada gambar diatas dapat diketahui nilai P dan Q yang dikirim dan diterima pada tiap GI (bus) juga load yang terdapat pada line transmisi. Nilai positif dan negatif yang diperlihatkan pada nilai P dan Q menunjukan arah aliran daya, positif artinya mengirim daya dan negatif artinya menerima daya. Tabel dibawah ini memperlihatkan nilai P dan Q saat dikirim dan diterima pada tiap GI.
Tabel 5 Aliran Daya Pada Sistem Kembangan, Ciledug, Curug, dan Cikupa
Lalu dapat dilihat pada SLD dengan penambahan GI Alam Sutera pada sistem yang ditunjukan dengan gambar 12.
Gambar 12 Aliran Beban SLD Alam sutera-Ciledug-Kembangan-Curug-Cikupa
Tabel 6 Aliran Daya Pada Sistem Alam Sutera, Kembangan, Ciledug, Curug, dan Cikupa
Idealnya, daya yang dikirim akan sama dengan daya yang diterima di beban adalah sama. Namun pada kenyataannya, daya yang dikirim di sisi pengirim tidak sama dengan daya yang diterima di sisi beban. Hal ini disebabkan karena beberapa faktor, yaitu : [5]
1. Impedansi di saluran transmisi
Impedansi di saluran transmisi dapat terjadi karena berbagai hal dan sudah mencakup resultan antara hambatan resistif, induktif dan kapasitif. Hal ini yang menyebabkan rugi-rugi daya karena terkonversi atau terbuang menjadi energi lain dalam transfer energi. 2. Tipe beban yang tersambung pada bus
Ada 3 tipe beban, yaitu resistif, induktif, dan kapasitif. Resultan antara besaran hambatan kapasitif dan induktif akan mempengaruhi PF sehingga mempengaruhi perbandingan antara besarnya daya yang ditransfer dengan yang diterima.
Pada sistem sebelum penambahan GI Alam Sutera dan sistem setelah penambahan GI Alam Sutera, dapat dibandingkan bahwa aliran daya sebelum penambahan GI Alam Sutera,
supply daya terjadi melingkar pada area Kembangan->Curug->Cikupa->Ciledug->Kembangan dengan beban penghantar yang cukup besar terutama pada penghantar Kembangan-Curug dan Curug-Cikupa yang beban penghantarnya mencapai diatas 35%. Setelah diadakan penambahan GI Alam Sutera pada sistem, supply daya berlangsung dari Kembangan menuju Ciledug dan Alam Sutera. Kemudian dari Ciledug menuju Alam Sutera, dari Alam Sutera menuju Curug dan Cikupa, dan terakhir dari Curug juga menuju Cikupa. Beban penghantar yang ada pada sistem juga cenderung menurun setelah penambahan GI Alam Sutera, dengan tidak adanya beban penghantar yang mencapai lebih dari 35%.
Selain itu berdasarkan analisa aliran daya pada sistem ini juga dapat dianalisa bahwa GI Ciledug dan Curug merupakan GI yang riskan karena hanya bergantung pada satu penghantar. (Kembangan-Ciledug dan Alam Sutera-Curug) sehingga apabila penghantar tersebut mengalami gangguan, supply aliran daya pada GI Ciledug atau Curug dapat terputus.
C. Analisa Gangguan Hubung Singkat
Pada simulasi aliran daya sistem di software DigSilent, dapat dilihat pula simulasi gangguan yang dapat terjadi pada sistem. Sehingga hasil simulasi tersebut biasa dijadikan referensi untuk analisa dan tindakan yang sebaiknya dilakukan bila terjadi gangguan-gangguan pada sistem. Berikut ini akan diperlihatkan perbandingan analisa gangguan-gangguan hubung singkat sebelum dan sesudah penambahan GI Alam Sutera.
Tabel 7 memperlihatkan nilai gangguan yang dapat terjadi pada sistem eksisting saat ini di Kembangan, Ciledug, Curug, dan Cikupa berdasarkan hasil simulasi di software DigSilent.
Tabel 7 Hasil Simulasi Gangguan pada Sistem Transmisi Kembangan, Ciledug, Curug, dan Cikupa *(berdasarkan PLN) Nilai gangguan 2 fasa= 0,867 x nilai gangguan 3 fasa
Kemudian pada Tabel 8 memperlihatkan nilai gangguan yang dapat terjadi pada sistem di Alam Sutera, Kembangan, Ciledug, Curug, dan Cikupa berdasarkan hasil simulasi di software DigSilent.
Tabel 8 Hasil Simulasi Gangguan pada Sistem Transmisi Alam Sutera, Kembangan, Ciledug, Curug, dan Cikupa
*(berdasarkan PLN) Nilai gangguan 2 fasa= 0,867 x nilai gangguan 3 fasa
Bila dibandingkan dengan hasil simulasi pada sistem eksisting sebelum penambahan GI Alam Sutera, dapat dilihat bahwa besar arus gangguan yang dapat terjadi dapat berkurang dari sebelumnya (kecuali penghantar Curug-Cikupa). Sehingga penambahan GI baru yaitu GI Alam Sutera dapat membantu aliran daya pada sistem dan mengurangi besar arus gangguan yang dapat terjadi pada sistem.
Selain itu hasil Simulasi menunjukan bahwa gangguan terbesar diterima pada transmisi Kembangan-Ciledug hal ini dapat terjadi karena besar beban yang ada pada GI. Dari data juga dapat terlihat bahwa arus gangguan 3 fasa merupakan arus gangguan yang paling berbahaya pada sistem berdasarkan besar arusnya, walaupun pada transmisi Kembangan-Ciledug menunjukan arus gangguan 1 fasa ke tanah lebih besar dibandingkan arus gangguan 3 fasanya, Nilai-nilai arus gangguan ini biasanya dibutuhkan untuk referensi pada analisa gangguan dan parameter untuk nilai setting pada rele arus lebih.
6. KESIMPULAN
1. Penambahan GI Alam Sutera menyebabkan penyetelan rele jarak pada sistem proteksi di sekitar GI Alam Sutera mengalami perubahan koordinasi sehingga perlu dilakukan rekonfigurasi koordinasi penyetelan rele jarak.
2. Rekonfigurasi rele jarak antar GI setelah penambahan GI Alam Sutera menghasilkan koordinasi yang baik antar rele jarak karena tidak terjadi overlapping antar garis koordinasi rele jarak.
3. Selain rele jarak, pada saluran penghantar yang memiliki jarak kurang dari 10 KM dapat ditambahkan rele diferensial penghantar sebagai proteksi utama.
7. DAFTAR PUSTAKA
1. Hutomo, Tri. Sistem Proteksi Generator Turbin Gas Berbasis REG 216 Pada PLTGU
Muara Tawar Bekasi. Semarang: Fakultas Teknik Universitas Diponogoro. 2012
2. Tim Penyusun. Pelatihan O&M Relai Proteksi Jaringan. PT. PLN (Persero) P3B Jawa-Bali. 2006
3. Pusdiklat. Materi Diklat Profesi Perhitungan Setting Relai Proteksi Penghantar. PT. PLN (Persero). 2009
4. Tim Penyusun. Pedoman dan Petunjuk Sistem Proteksi Transmisi dan Gardu Induk
Jawa Bali. PT. PLN (Persero) P3B Jawa-Bali. 2013
5. Tim Penyusun. Modul Praktikum Sistem Tenaga Listrik. Depok: Laboratorium Sistem Tenaga Listrik Departemen Teknik Elektro FTUI. 2011
