PENERAPAN OLS UNTUK MEMINIMALISIR PEMADAMAN MELUAS AKIBAT OVERLOAD PADA SATU PENGHANTAR
1. Anung
2. Achirul Ramadhani
Program Studi Teknik Elektro, Sekolah Tinggi Teknologi Mandala Jl.Soekarno Hatta No.597 Bandung, Jawa Barat
ABSTRACT
Economic growth is directly proportional to the electrical power system availability requirements. The consequence of the addition of electric power, necessary to increase the capacity (uprating) and the addition of new installations to meet the demands / needs of the electric power. But adding additional capacity or new installation is not easy, given the various constraints and no small investment. In the Java-Bali power system, there are some particular subsystem Cibatu distribution equipment installation (transformer / IBT and conductor) with the condition that no longer meet the criteria for N-1 or in other words, the assignment has been above 60%. This means that if one of the IBT or impaired conductor / conductor trip the IBT or the other will experience more load / Overload (above the nominal rating). To avoid that implemented an operating strategy, namely Overload Sheding Strategy (OLS). This strategy aims to secure the equipment from the loading more and avoid the risk of widespread blackouts in a way that partially extinguish automatically load with a load arranged. Overload Shedding Scheme (OLS) using overload relay (Over Load Relay) which, in principle, to detect the presence of more current flowing in the transformer / IBT and the Transmission. Over Load Shedding (OLS) at setting 1.1 x Nominal currents lower than the setting Overcurrent relays (OCR) to 1.2 x Current Nominal setting but with different time characteristics, which overcurrent relays (OCR) works with the characteristics Inverse standard (SI) and Over Load Shedding relays work with definite characteristics. With the target at GI Rengasdengklok one transformer 60 MVA so that before the ols is installed the load is off 63.18 MW and after the installed OLS load is off 18.84 MW
.
Keywords : Transformator, Transmision, N-1, OLS, OCR ABSTRAK
(OCR) bekerja dengan karakteristik Standar Inverse (SI) dan relai Over Load Shedding bekerja dengan karakteristik Definite. Dengan target di GI Rengasdengklok trafo satu 60 MVA sehingga sebelum ols terpasang beban padam 63,18 MW dan sesudah terpasang OLS beban padam 18,84 MW.
Kata Kunci : Trafo, Penghantar, N-1, OLS, OCR I. PENDAHULUAN
Pertumbuhan ekonomi berbanding lurus dengan kebutuhan ketersediaan sistem tenaga listrik. Konsekuensi dari Penambahan daya listrik, perlu dilakukan penambahan kapasitas (uprating) maupun penambahan instalasi baru untuk memenuhi permintaan/kebutuhan daya listrik tersebut. Namun penambahan kapasitas maupun penambahan instalasi baru tidaklah mudah, mengingat berbagai kendala dan investasi yang tidak sedikit.
Di sistem tenaga listrik Jawa Bali khususnya Jawa Barat, penghantar 70 kv Kosambi Baru – Rengasdengklok yang pernah mengalami overload, sehingga mengakibatkan hilang tegangan dan padam total di sisi GI Rengasdengklok pada tahun 2014, dikarenakan masih terdapat peralatan instalasi penyaluran (penghantar) dengan kondisi yang sudah tidak memenuhi kriteria N-1 (kondisi normal dua penghantar dikurangin satu) atau dengan kata lain pembebanannya sudah diatas 60%. Artinya bila salah satu penghantar tersebut mengalami gangguan/trip maka penghantar yang satunya akan mengalami pembebanan lebih/Overload (diatas rating nominalnya). Maka dari itu, untuk mengindari terjadinya pemadaman total yang mengakibatkan tidak tersalurkannya energi listrik dalam jumlah besar, perlu diterapkan suatu strategi operasi, yaitu dengan penerapan relay
Overload Sheding (OLS). Strategi ini
bertujuan untuk mengamankan peralatan dari pembebanan lebih serta menghindari atau meminimalisir resiko pemadaman yang luas dengan cara memadamkan sebagian beban secara otomatis dengan beban yang diatur sedemikian rupa,
II. TINJAUAN PUSTAKA Sistem Tenaga Listrik
Sistem Tenaga Listrik adalah suatu sistem yang terdiri dari beberapa komponen berupa pembangkitan, transmisi, distribusi
dan beban yang saling berhubungan dan berkerja sama untuk melayani kebutuhan tenaga listrik bagi pelanggan sesuai kebutuhan. Secara garis besar Sistem Tenaga Listrik dapat digambarkan dengan skema di bawah ini. [1]
Gambar 2.1 Sistem Tenaga Listrik
Sistem Transmisi
Gambar 2.2 Sistem Transmisi
Bagian dari sistem tenaga listrik yang berupa sejumlah konduktor yang dipasang
membentang sepanjang jarak antara pusat pembangkit sampai pusat beban. Fungsinya untuk mengirimkan energi listrik dari pusat pembangkit ke pusat beban. [1]
Macam-macam Saluran Transmisi: • Saluran udara: Kawat atau kondutor
telanjang (tanpa isolasi) yang
digantung dengan ketinggian tertentu pada tower dengan menggunakan isolator.
• Saluran bawah laut: kabel atau konduktor berisolasi yang diletakkan di dasar laut.
Saluran transmisi biasanya digunakan untuk mengirimkan daya listrik untuk jarak yang relatif jauh. Dari ketiga jenis saluran transmisi, paling banyak digunakan adalah saluran udara, karena lebih ekonomis. Biaya pembangunan saluran udara relatif lebih ringan dibandingkan dengan jenis yang lain, karena menggunakan penghantar yang telanjang atau tidak berisolasi, sedang jenis yang lain harus menggunakan penghantar berisolasi.
Gardu Induk
Gambar 2.3 Sistem Tenaga Listrik di Gardu Induk
Gardu induk merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang berupa sejumlah peralatan pemutus/penghubung aliran arus dan trafo penaik/penurun tegangan yang dipasang di antara dua komponen sistem tenaga listrik lainnya. Gardu induk berfungsi untuk memutus/menghubungkan aliran arus listrik dan menyesuaikan level tegangan sistem-sistem yang dihubungkan. [1] Pengertian Dasar Proteksi
Sistem proteksi adalah pengaman listrik pada sistem tenaga listrik yang terpasang pada sistem distribusi tenaga listrik, trafo tenaga, transmisi tenaga listrik dan generator listrik yang dipergunakan untuk mengamankan sistem tenaga listrik dari gangguan listrik atau beban lebih, dengan cara memisahkan bagian sistem tenaga listrik yang terganggu. Sehingga sistem kelistrikan yang tidak terganggu dapat terus bekerja (mengalirkan arus kebeban atau konsumen). Jadi pada hakekatnya pengaman pada system tenaga listrik yaitu mengamankan seluruh sistem tenaga listrik supaya kehandalan tetap terjaga. [2]
Sistem Proteksi dan Kontrol
Penghantar SUTT
Sistem proteksi bay penghantar adalah suatu sistem yang yang
berfungsi untuk
mengamankan/mengisolir penghantar (saluran udara/saluran kabel) tegangan tinggi atau tegangan ekstra tinggi dari gangguan temporer dan gangguan permanen yang terjadi pada penghantar tersebut. [3]
III. METODE PENELITIAN Desain Penelitian
Desain penelitian menurut Sedarmayanti dan Hidayat (2011:206) adalah semua proses yang diperlukan dalam perencanaan dan pelaksanaan penelitian.[6] Menurut
Sugiyono (2003:11) penelitian berdasarkan tingkat eksplanasinya (tingkat kejelasan) dapat digolongkan sebagai berikut:
• Asosiatif
Penelitian asosiatif dapat dibangun oleh suatu teori yangberfungsiuntuk
menjelaskan,meramalkan,
dan mengontrol suatu gejala[1], yaitu dengan cara memprediksi hitungan beban
(Megawatt) pada waktu sebelum - sebelumnya di masing masing trafo distribusi Gardu Induk Rengasdengklok.
• Komparatif
Penelitian komparatif yaitu suatu penelitian yang bersifat membandingkan fluktuasi beban (Megawatt) pada waktu yang berbeda, saat beban (Megawatt) puncak/tinggi dan beban (Megawatt) rendahdi Gardu Induk Rengasdengklok.
• Deskriptif
Penelitian deskriptif merupakan penelitian yang dilakukan untuk mengetahui nilai variabel, yaitu dengan cara menghubungi langsung operator Gardu Induk untuk menanyakan suatu nilai beban (Megawatt) trafoataupun dengan cara otomatis dari nilai SCADA
(Supervisory Control Data Acquisition).
• Penelitian kuantitatif, adalah penelitian dengan memperoleh data yang berbentuk angka atau data kualitatif yang diangkakan[5], yaitu pengambilan nilai dalam bentuk beban (Megawatt) dengan menggunakanSCADA (Supervisory
Control Data Acquisition) yang
merupakan suatu sistem kendali industri Gambar 4.1 Skema target OLS berbasis komputer yang dipakai untuk pengontrolan suatu proses. • Penelitian kualitatif merupakan
suatu penelitian yang bertujuan memahami kondisi realitas pertumbuhan beban (Megawatt) di Gardu Induk Rengasdengklok yang sudah melebihi kapasitas penghantar 70 KV Gardu Induk Kosambi Baru – Rengasdengklok saat beban puncak yang dapat mengakibatkan pemadaman meluas akibat overload pada saat operasi satu penghantar.
IV.HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Skema target OLS
Menurut Buku Pedoman Defence
Scheme Jawa Bali Over Load Shedding
(OLS) yaitu skema pengaman system untuk mengamankan operasional instalasi penyaluran (penghantar/trafo) yang sudah tidak memenuhi kapasitas akibat kelebihan beban konsumen dengan cara melepas sebagian beban konsumen yang ada di sisi terima instalasi tersebut. Skema pengaman ini biasanya dibuat menjadi beberapa tahap
untuk meminimalkan besar beban konsumen yang dilepaskan.
Gambar 4.1 Skema target OLS
4.2 Setting relay
Tabel 4.1 Setting OCR dan O
• OCR : Iset (pri) = 1,2 x 440 A = 528 Ampere
Iset (sek) = 528 x 500/51 = 528 x 500/55
= 5,28 Ampere t= 0,25 SI
Karekteristik relay = Standard Inverse • OLS : Iset (pri) = 1,1 x 440 A = 484
Ampere
Iset (sek) = 484 x 500/51 = 484 x 500/55
= 4,84 Ampere t= 6,5 detik
Karekteristik relay = Definite Tabel 4.2 Perhitunganwaktu OCR
Dari tabel 4.2 pada setting relay OCR dijelaskan bahwa semakin besar arus maka semakin cepat waktu[7]. Untuk mencari setting waktu digunakan persamaan 4.1 sebagai berikut :
Dimana :
t = Waktu kerja relay
T = Setting waktu pada relay
K = Faktor
I = Arus kerja relay
Is = Arus setting relay
α = Faktor kali
t= 0,25 T(550/528)0.02 - 10.14 = 42.8 detik
t= 0,25 T(560/528)0.02 - 10.14 = 29.7 detik
t= 0,25 T(570/528)0.02 - 10.14 = 22.8 detik
t= 0,25 T(580/528)0.02 - 10.14 = 18.6 detik
t= 0,25 T(590/528)0.02 - 10.14 = 15.7 detik
t= 0,25 T(600/528)0.02 - 10.14 = 13.6 detik
t= 0,25 T(610/528)0.02 - 10.14 = 12.1 detik
t= 0,25 T(620/528)0.02 - 10.14 = 10.8 detik
t= 0,25 T(630/528)0.02 - 10.14 = 9.8 detik
Gambar 4.2 Perbandingan karakteristik relay
Dari
grafik
diatas,
dapat
diketahui bahwa pada karakteristik definite time relay akan memberikan perintah pada PMT pada saat terjadi gangguan hubung singkat atau besarnya arus gangguan melampaui settingnya (Is) dan jangka waktu kerja relay mulai pick up sampai kerja relay diperpanjang dengan waktu tertentu tidak tergantung 51 besar nyaarus yang mengerjakan relay. Sedangkan pada karakteristik inverse time relay, relay akan bekerja dengan waktu tunda yang tergantung dari besarnya arus secara terbalik, semakin besar arus maka makin kecil waktu tundanya.Sebelum terpasang relay OLS
Pada tanggal 21Juli 2014 pukul 18:55 WIB terjadi trip pada penghantar 1 70 kv Gardu Induk Kosambi Baru - Rengasdengklok sehingga mengakibatkan over load pada penghantar 2,yang
mengakibatkan Gardu Induk Rengasdengklok mengalami hilang tegangan. Dengan data berupa tabel seperti berikut :
Tabel 4.3 Data tabel beban pada saat gangguan
Gambar 4.3 Grafik beban sebelum ols terpasang
Gambar 4.4 Gardu Induk Rengasdengklok hilang tegangan
Sesudah terpasang relay OLS
Dan setelah dilakukan pemasangan relai over shadding pada Gardu Induk Rengasdengklok dengan mengurangi
beban Trafo 1 30 MVA di
dapat hasil bahwa pemasangan relai
over
shadding
bisa
mengatasi
overload pada penghantar Gardu
Induk
Kosambi
baru –
Rengasdengklok.Dengan data tanggal 9 Februari 2015 pukul 17:47 WIB berupa tabel seperti berikut :
Tabel 4.4 Data tabel beban trafo setelang dipasang Relay
Dari tabel 4.4 menunjukan fluktuasi beban perjam di hari senin. Pada pukul 18:00 WIB beban pada Trafo 1 menunjukan angka Nol yang berarti sedang mengalami gangguan padam, sedangkan Trafo 2, Trafo 3 & Trafo 4 masih menunjukan nilai beban. Berikut tampilan dalam bentuk grafik :
Gambar 4.5 Grafik beban sesudah ols terpasang
Gambar 4.6 Gardu Induk Regasdengklok Trip Trafo satu Energi tak tersalurkan
ENS (Energy Not Serve) Energi yang tak tersalurkan :
• Sebelum OLS terpasang Diketahui : Beban = 63.180.000 Watt Tegangan = 20 kV
Tegangan = 20 kV x 1000= 20000 Volt
I = P
• Rengsdengklok yaitu 440 A, sehingga untuk setting relay OLS 1,1 x I nominal penghantar (440 A) = 484 A dan OCR 1,2 x I nominal penghantar (440 A) = 528 A. agar penyaluran tenaga listrik pada penghantar lebih optimal.
• Penerapan starategi Overload
shedding (OLS) diperlukan untuk
mengamankan peralatan listrik baik trafo maupun penghantar (yang dioperasikan paralel) dari pembebanan lebih, sebelum OLS terpasang beban padam 63,18 MW dan setelah terpasang OLS 18,84 MW.
Saran
• Uprating kapasitas penghantar yang bebannya melebihi kapasitas
DAFTAR PUSTAKA
Hasan Basri, Ir., 2003 Proteksi Sistem Tenaga Listrik (Jakarta :Fakultas Teknologi Industri Institut Sains dan Teknologi Nasional)
Sarimun, Wahyudi, N, MT dan Kadarisman Pribadi, Ir., 2005 Pengaman Sistem (Jakarta : STT-PLN)
Hendra, Marta Yudha. 2008. Rele Proteksi. Sriwijaya: Ar Raihan.
Sedarmayanti,Syarifudin
Hidayat. 2011. Metodologi Penelitian. Bandung : CV. Mandar Maju.
Sugiyono. 2012. Metode Penelitian Kualitatif, kualitatif dan R&D. Bandung: Alfabeta.
Moleong, Lexy J. 2014. Metode Penelitian Kualitatif. Bandung: PT. Remaja Rosdakaya.
A.R van C. Warrington. Protective Relays. STT Mandala. Chapman & Hall