ANALISIS SETTING PROTEKSI OCR DAN GFR DI PENYULANG SRL-01 SRONDOL MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP

“ ANALISIS SETTING PROTEKSI OCR DAN GFR DI PENYULANG SRL-01 SRONDOL MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 12.6.0 ”

Adi Syah Putra1_{; Karnoto}2_{; Derman}3

1,2,3_{Program Studi Teknik Elektro Universitas Semarang} Email : adysyahputra30@gmail.com

ABSTRAK

Proses penyaluran energi listrik mulai dari pembangkit sampai ke konsumen selalu ada gangguan - gangguan yang tidak dapat dihindari, tetapi hal ini dapat ditekan seminimal mungkin dengan sistem proteksi yang handal. Sistem proteksi bertujuan untuk mendeteksi terjadinya suatu gangguan dan secepat mungkin mengisolir bagian sistem yang terganggu tersebut agar tidak mempengaruhi keseluruhan sistem. Kinerja jaringan listrik yang baik diperlukan juga sistem proteksi yang baik pula salah satunya adalah Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) yang digunakan sebagai proteksi sistem jaringan, relay ini bekerja terhadap arus lebih, ia akan bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai settingnya. Pada penelitian ini membahas mengenai arus hubung singkat, setting OCR dan GFR pada penyulang SRL-01 GI, serta srondol menggunakan software etap 12.6.0 simulasi dari nhasil perhitungan. Hasil perhitungan arus hubung singkat pada penyulang SRL-01 adalah pada jarak 10,452 sebesar 3265,6692 A. Nilai setting OCR sisi penyulang adalah Iprimer = 346,4 A, I sekunder = 2,88, Tms = 0,139. Nilai setting GFR sisi penyulang adalah I primer = 98,35592 A, I sekunder = 0,7252 A, Tms = 0,1522. Nilai setting OCR sisi incoming adalah I primer = 2165 A, I sekunder = 1,0825, Tms = 0,1279. Nilai setting GFR sisi incoming adalah I primer = 78,684 A, I sekunder = 0,0383 A, Tms = 0,382. Mengacu dari hasil perhitungan maka setting OCR dan GFR pada penyulang SRL-01 masih dalam kondisi baik karena tidak terlalu jauh dai data yang ada dilapangan.

Kata kunci : Proteksi, Gangguan hubung singkat, Relai arus lebih, setting relai,

ABSTRACT

The process of distributing electrical energy from generating to the consumer always involves inevitable disturbances, but this can be minimized with a reliable protection system. The protection system aims to detect the occurrence of a disturbance and as soon as possible isolate the part of the disturbed system so as not to affect the whole system. Good electrical network performance is required also good protection system also one of them is Over Current relay (OCR) and Ground fault Relay (GFR) which is used as protection of network system, this relay works to more current, it will work when current flowing Setting value. In this study discussed the short circuit current, OCR and GFR settings on the repeater SRL-01 GI, and srondol using 12.6.0 simulation software from the calculation result. The result of calculation of short circuit current on repeater SRL-01 is at a distance of 10,452 for 3265,6692 A. The value of OCR side setting of the repeater is Iprimer = 346,4 A, I secondary = 2,88, Tms = 0,139. Setting value of GFR side of repeater is primary I = 98,35592 A, I secondary = 0,7252 A, Tms = 0,1522. The value of incoming OCR setting is I primary = 2165 A, I secondary = 1.0825, Tms = 0.1279. The incoming inverted GFR setting value is primary I = 78,684 A, I secondary = 0.0383 A, Tms = 0.382. Referring to the calculation result, OCR and GFR setting on the repeater SRL-01 is still in good condition because it is not too far from the data available in the field.

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Kehidupan masyarakat modern sekarang ini sangat membutuhkan penggunaan energi listrik yang stabil dan berkualitas, terutama pada konsumen rumah – rumah penduduk yang menggunakan listrik dalam kehidupan sehari – hari. Listrik sangat dibutuhkan pada kehidupan modern sekarang ini, proses penyaluran energi listrik mulai dari pembangkit sampai ke konsumen tidak selalu berjalan sesuai harapan terkadang ada gangguan - gangguan yang tidak dapat dihindari, tetapi hal ini dapat diantisipasi seminimal mungkin dengan sistem proteksi. Gangguan - gangguan tersebut biasanya berupa gangguan internal ataupun ekternal, salah satunya gangguan eksternal adalah beban lebih. Gangguan - gangguan tersebut menimbulkan arus yang sangat besar yang dapat merusak peralatan- peralatan listrik sehingga perlu adanya sistem proteksi yang dapat melindungi peralatan listrik dari kerusakan akibat arus berlebih. Rendahnya kualitas energi listrik menyebabkan kinerja jaringan sangatlah kurang, akibatnya sering terjadi pemadaman jaringan listrik pada konsumen.

Pemadaman di akibat karena adanya gangguan eksternal pada sistem tak bisa dihindari, tetapi hal ini dapat diantisipasi seminimal mungkin dengan sistem proteksi yang handal. Sistem proteksi bertujuan untuk mendeteksi terjadinya suatu gangguan dan secepat mungkin mengisolir bagian sistem yang terganggu tersebut agar tidak mempengaruhi keseluruhan sistem.

Kinerja jaringan listrik yang baik diperlukan juga sistem proteksi yang baik pula salah satunya adalah Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) yang digunakan sebagai proteksi sistem jaringan, relay ini bekerja terhadap arus lebih, ia akan bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai settingnya. Oleh karena itu dengan latar belakang tersebut, peneliti ingin menganalisis untuk tugas akhir dengan judul “Analisis Setting Proteksi Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) pada Penyulang SRL-01 GI Srondol menggunakan Software etap 12.6.0”.

1.2 Perumusan Masalah

Dari latar belakang dan judul pada Laporan Akhir ini, maka penulis merumuskan masalah sebagai berikut:

1.

Bgaimana perhitungan arus hubung singkat Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) pada penyulang SRL-01 GI Srondol ?

2.

Bagaimana perhitungan setting relay Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) pada penyulang SRL-01 GI Srondol ?

3.

Bagaimana setting Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) yang terpasang sesuai dengan perhitungan ?

1.3 Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1.

Untuk mengetehui nilai arus hubung singkat untuk melakukan Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) pada penyulang SRL-01 GI Srondol.

2.

Mengetahui nilai setting waktu kerja relay Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) terhadap arus hubung singkat pada penyulang SRL-01 GI Srondol menggunakan aplikasi software etap 12.6.0.

3.

Mengetahui hasil perhitungan setting Over Curent Relay dan Ground Fault Relay dengan realisasi di lapangan.

1.4 Manfaat

1. Dapat mengetahui bagaimana setting proteksi OCR dan GFR pada penyulang 01 GI Srondol agar dapat melindungi peralatan listrik terhadap gangguan - gangguan arus hubung singkat.

1.5 Batasan Masalah

Dalam pembuatan tugas akhir ini untuk menjaga agar pembahasan masalah tidak keluar dari permasalahan, maka hanya akan dibahas hal-hal sebagai berikut:

a. Hanya membahas Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) pada penyulang SRL-01 GI Srondol.

b. Melakukan perhitungan hubung singkat dan penyetelan waktu kerja relay Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR) pada penyulang SRL-01 GI Srondol.

c. ETAP digunakan untuk mensimulasikan hasil setting relay terhadap arus gangguan hubung singkat.

1.6 Metodologi Penelitian

Metode penulisan yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah :

1. Studi Literatur

Metode yang digunakan dalam penulisan tusag akhir ini adalah dengan berupa tinjauan buku-buku yang ada diperpustakaan dan jurnal-jurnal ilmiah, serta artikel-artikel di internet.

2. Pengambilan Data

Data yang diambil dalam penelitian ini adalah data trafo tenaga, Data OCR, GFR sisi incoming dan sisi penyulang 20 kV, SLD penyulang 01 GI

Srondol, Panjang dan jenis penghantar pada penyulang 01 GI Srondol.

3. Pengolahan Data

Proses pengolahan data dilakukan dengan cara melakukan perhitungan data yang di dapat dari PT. PLN dengan menggunakan rumus-rumus dan satuan yang biasa digunakan berdasarkan data survey yang sudah didapatkan.

1.7 Sistematika Penulisan BAB I PENDAHULUAN

Pada bab pendahuluan ini membahas tentang latar belakang, perumusan masalah, tujuan dan manfaat, batasan masalah dan sitematika penulisan Tugas Akhir ini.

BAB II LANDASAN TEORI

Pada bab ini berisi tentang landasan teori mengenai proteksi distribusi tenaga listrik, pengertian Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR), rumus menghitung arus gangguan dan rumus setting Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR). BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini membahas mengenai metode penelitian pada setting Over Current relay (OCR) dan Ground fault Relay (GFR), serta berisi tentang data penyulang penyulang 01 GI Srondol yang diperlukan dalam penelitian. Serta diagram alir tentang proses pembuatan tugas akhir yang berawal dari pengumpulan data dan dilanjutkan dengan menghitung gangguan hubung singkat serta melakukan simulasi etap sehingga mendapatkan hasil setelan arus dan waktu relay.

BAB IV ANALISA PERHITUNGAN

Bab ini akan membahas tentang perhitungan arus hubung singkat dan menentukan setting OCR (Over Current relay) dan GFR (Ground fault Relay) serta menggunakan aplikasi software etap 12.6.0.

BAB V PENUTUP

Bab ini berisi tentang kesimpulan pada Tugas Akhir ini.

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Perangkat proteksi [1]

Terdapat beberapa cara yang dapat dan sering digunakan dalam mendefinisikan perangkat proteksi sistem tenaga listrik yang secara umum adalah sebagai berikut :

1. Sistem proteksi adalah susunan prangkat proteksi secara lengkap yang terdiri dari perangkat utama dan perangkat-perangkat lain yang dibutuhkan untuk melakukan fungsi tertentu berdasarkan prinsip-prinsip proteksi sesuai dengan definisi yang terdapat pada standar IEC 6255-20.

2. Perangkat proteksi adalah kumpuan atau koleksi perangkat proteksi sperti sekring, rele, dan lain-lainnya di luar perangkat trafo arus, perangkat pemutus tegangan (PMT), kontraktor, dan lain sebagainya.

3. Skema proteksi adalah kumpulan dari perangkat proteksi yang berfungsi untuk melakukan proteksi dari mana semua perangkat yang termasuk dalam sistem proteksi terlibat didalamnya seperti rele, trafo arus, trafo teganggan, PMT, baterai, dan lain sebagainya.

Pada dasarnya prinsip kerja sebuh rele proteksi dapat dibuat berdasarkan satu besaran tunggal, misalnya seperti rele arus lebih yang prinsip kerjanya hanya berdasarkan arus gangguan semata. Namun dalam rangka memenuhi keperluan proteksi efektif yang memenuhi kriteria cepat,selektif dan stabil yang dapat disetel sesuai kanfigurasi jaringan, kondisi operasi yang berbeda-beda dan faktor lain seperti konstruksi dan ukuran sistem tenaga yang juga berbeda-beda, maka suatu rele roteksi seyogyanya dapat dibuat untuk berespon terhadap berbagai perubahan besaran listrik. Sebagai contoh, meskipun suatu rele arus lebih dapat digunakan untuk memproteksi jaringan distribusi radial hanya berdasarkan level arus gangguan, namun pada jaringan tenaga listrik yang kompleks sistem proteksi tidak lagi bias hanya mengandalkan besaran pengukuran tungal. Untuk dapat melakukan proteksi secara efektif maka prangkat proteksi perlu mampu merespon besaran-besaran listrik lain seperti besar daya, sudut fasa, frekuensi, teganggan ataupun impedansi jaringan yang berguna untuk menentukan arah dan jarak gangguan. Sebagaimana diketahui, pada dasarnya besaran listrik terdiri dari bilangan-bilangan kompleks yang perlu diukur oleh elemen-elemen pengukuran suatu rele proteksi.

2.2 Relai Proteksi[1]

Relay proteksi adalah susunan peralatan yang direncanakan untuk dapat merasakan atau mengukur adanya gangguan. Relay proteksi mulai merasakan adanya ketidak normalan pada peralatan atau bagian dari sistem tenaga listrik dan secara otomatis memberi perintah untuk membuka pemutus tenaga untuk memisahkan peralatan atau bagian dari sistem yang terganggu dengan memberi isyarat berupa lampu dan bel. Relay proteksi dapat merasakan atau melihat

adanya gangguan pada peralatan yang diamankan dengan mengukur atau membandingkan besaran-besaran yang diterimanya Dengan besaran-besaran yang telah ditentukan, Relay proteksi kemudian mengambil keputusan untuk seketika ataupun dengan perlambatan waktu membuka pemutus tenaga. Pemutus tenaga umumnya dipasang pada generator, transformator daya, saluran transmisi, saluran distribusi. supaya masing-masing bagian sistem dapat dipisahkan sedemikian rupa sehingga sistem lainya tetap dapat beroperasi secara normal.

2.3 Fungsi Relay Proteksi [7]

Relay proteksi bertugas menunjukan lokasi dan jenis gangguannya. Dengan data tersebut akan memudahkan analisa dari gangguannya. relay hanya

memberi tanda adanya gangguan atau kerusakan jika terjadi gangguan atau kerusakan tersebut tidak membahayakan atau melebihi nilai setting.

Berdasarkan tugas relay proteksi maka fungsi relay proteksi yang dapat disimpulkan adalah : a. Merasakan, mengukur dan menentukan bagian

sistem yang terganggu serta memisahkan bagian yang terganggu sehingga sistem yang tidak terganggu dapat beroperasi secara normal. b. Mengurangi Kerusakan pada sistem yang

terganggu.

c. Mengurangi dampak gangguan terhadap sistem yang lain atau mencegah meluasnya gangguan.

2.4 Jenis Relay Berdasarkan Karakteristik Waktu [8]

a. Relay arus lebih sesaat (instantaneous)

Adalah relay arus lebih yang tidak mempunyai waktu tunda/waktu kerja sesaat. Relay bekerja pada gangguan yang paling dekat dengan lokasi dimana relay terpasang atau dibedakan berdasarkan level gangguan secara lokasi sistem.

Gambar 2.4. Karakteristik Waktu Seketika

(Instantaneous) [8]

b. Relay arus lebih definite (definite time)

Adalah relay dimana waktu tundanya tetap, tidak tergantung pada besarnya arus gangguan. Jika arus gangguan telah melebihi arus settingnya berapapun besarnya arus gangguan relay akan bekerja dengan waktu yang tetap.

Gambar 2.5. Karakteristik Waktu tertentu (Definite)

[8]

c. Relay arus lebih inverse (inverse time)

Adalah relay dimana waktu tundanya mempunyai karakteristik tergantung pada besarnya arus gangguan. Jadi semakin besar arus gangguan maka waktu keja relay akan semakin cepat, arus gangguan berbanding terbalik dengan waktu kerja relay.

Gambar 2.6. Karakteristik Waktu Terbalik

(Inverse)[8]

Pada relay jenis ini karakteristik kecuraman waktu-arus dikelompokan menjadi :

a. Normal Inverse b. Very Inverse c. Long Inverse

d. Extremly Inverse

2.5. Gangguan Hubung Singkat

Gangguan hubungan singkat yang mungkin terjadi dalam jaringan (Sistem kelistrikan) yaitu :

1. Gangguan hubungan singkat tiga fasa 2. Gangguan hubungan singkat dua fasa

3. Gangguan hubungan singkat satu fasa ke tanah Semua gangguan hubungan singkat, arus gangguan dihitung dengan menggunakan persamaan 2.1 :

I =𝑉

𝑍 ... (2.1)

Keterangan :

I = Arus yang mengalir pada hambatan Z (A). V = Tegangan sumber (V).

Z = Impedansi jaringan, nilai ekivalen dari seluruh impedansi di dalam jaringan dari

sumber tegangan sampai titik gangguan (ohm).

2.6. Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat

Perhitungan arus gangguan hubung singkat adalah analisa suatu sistem tenaga listrik pada saat keadaan gangguan hubung singkat, Perhitungan ini digunakan untuk memperoleh nilai besaran – besaran listrik yang dihasilkan sebagai akibat gangguan hubung singkat. Gangguan hubung singkat dapat di definisikan sebagai gangguan yang terjadi akibat adanya penurunan kekuatan dasar isolasi (basic insulation strength) antara sesama kawat fasa atau antara kawat fasa dengan tanah. 2.7 Menghitung Impedansi [11] 2.7.1 Impedansi Sumber 𝑍𝑠 = kV2 MVA ... (2.2) Keterangan :

ZS = Impedansi Sumber (ohm)

kV2 _{= Tegangan sisi primer trafo tenaga (kV)}

MVA = Data hubung singkat di bus 150 kV (MVA)

2.7.2 Impedansi Transformator

𝑍𝑡 = kV2

MVA x Zpv ... (2.3)

Keterangan :

Zt = Impedansi trafo tenaga (ohm)

kV2 _{= Tegangan sisi sekunder trafo tenaga (kV)}

MVA = Kapasitas daya trafo tenaga (MVA) Zpv = Impedansi trafo yang diketahui

2.7.3 Impedansi Penyulang

A. Urutan positif dan urutan negatif

Z1 = Z2 = panjang penyulang (km) x Z1 / Z2 (ohm) ... (2.4) Keterangan :

Z1 = Impedansi urutan positif (ohm) Z2 = Impedansi urutan negatif (ohm)

B. Urutan nol

Zo = panjang penyulang (km) x Zo (ohm)… (2.5) Keterangan :

Zo = Impedansi urutan nol (ohm)

2.6.6 Impedansi Ekivalen Jaringan

A. Urutan positif dan urutan negatif (Z1eq = Zeq)

Z 1eq = Z 2eq = Zs1+Zt1+Z1(penyulang)…..(2.6)

Keterangan :

Z1eq = Impedansi ekivalen jaringan urutan positif

(ohm)

Z2eq = Impedansi ekivalen jaringan urutan negatif

(ohm)

Zs1 = Impedansi sumber sisi 20 kV (ohm)

Zt1 = Impedansi trafo tenaga urutan positif dan

negatif (ohm)

Z1 = Impedansi urutan positif dan negatif (ohm)

B. Urutan nol

Z0eq = Zt0 + 3RN + Z0 penyulang ... (2.7)

Keterangan :

Z0eq = Impedansi ekivalen jaringan nol (ohm)

Zt0 = Impedansi trafo tenaga urutan nol

(ohm)

RN = Tahanan tanah trafo tenaga (ohm) Zo = Impedansi urutan nol (ohm)

2.8 Over Curent Relay (OCR)

Relay arus lebih atau yang lebih dikenal dengan OCR (Over Current Relay) merupakan peralatan yang mendeteksi adanya arus lebih yang disebabkan oleh adanya gangguan hubung singkat atau overload yang dapat merusak peralatan sistem tenaga yang berada dalam wilayah proteksinya. Rele arus lebih ini digunakan hampir pada seluruh pola pengamanan sistem tenaga listrik, relay Arus lebih dapat digunakan sebagai pengaman utama ataupun pengaman cadangan.

2.8.1 Prinsip Kerja OCR[2]

Prinsip kerja relay OCR adalah bedasarkan adanya arus lebih yang dirasakan relay, baik disebabkan adanya gangguan hubung singkat atau overload (beban lebih) untuk kemudian memberikan perintah trip ke PMT sesuai dengan karakteristik waktunya.

2.8.2 Setting OCR[2] 1. Arus setting OCR

Iset (prim)= 1,05 x Inominal trafo ... (2.8)

2.9 Ground Fault Relay (GFR)

Rele hubung tanah yang lebih dikenal dengan GFR ( Ground Fault Relay ) pada dasarnya mempunyai prinsip kerja sama dengan rele arus lebih ( OCR ) namun memiliki perbedaan dalam kegunaannya. Bila rele OCR mendeteksi adanya hubungan singkat antara phasa, maka GFR mendeteksi adanya hubung singkat ke tanah.

2.9.1 Prinsip Kerja GFR

Pada kondisi normal beban seimbang Ir, Is, It sama besar, sehingga pada kawat netral tidak timbul

arus dan relay hubung tanah tidak dialiri arus. Bila terjadi ketidakseimbangan arus atau terjadi gangguan hubung singkat ke tanah, maka akan timbul arus urutan nol pada kawat netral, sehingga relay hubung tanah akan bekerja.[10]

2.9.2 Setting GFR 1. Arus setting GFR

Iset (prim)= 0,2 x Inominal trafo ... (2.9)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Gambaran Umum Gardu Induk Srondol

Penyulang SRL-01 di suplai dari Gardu Induk srondol Trafo 1. Gardu Induk Srondol terdapat 2 trafo yang mensuplai 10 penyulang. Trafo 1 berkapasitas 60 MVA dan 30 MVA. Trafo 1 mensuplai penyulang SRL-01, SRL-02, SRL-07, SRL-09, dan SRL-10. Sedangkan trafo II mensuplai penyulang SRL-03, SRL-04, SRL-05, SRL-07 dan SRL-09. Pada tugas akhir ini hanya difokuskan pada penyulang SRL-01 GI Srondol pada trafo 1.

3.2 Diagram Alir

3.3 Karakteristik Gardu Induk Srondol 3.3.1 Data Trafo Tenaga

Merk = Mitsubishi Daya = 60 MVA Tegangan = 150/20 KV Impedansi ( Z % ) = 13% Teg Primer = 150 KV Teg Sekunder = 20 KV Ratio CT Trafo = 2000/5 Arus Nominal Trafo = 1732,1 Hub Belitan Trafo = Ynyn0(d)

3.3.2 Data OCR Sisi Incoming 20 KV

Merk = AREVA

Tipe = MICOM P122

No Seri = 1508507 Karakteristik = Standart Inverse I Nominal = 1 A

Tms = 0,25

Ratio C/T = 2000/1

3.3.3 Data GFR Sisi Incoming 20 KV

Merk = AREVA

Tipe = INC-MICOM P122 No Seri = 1508507

Karakteristik = Standart Inverse I Nominal = 1 A

Tms = 0,40

Ratio C/T = 2000/1

3.3.4 Data OCR Sisi Penyulang 20 KV

Merk = AREVA

Tipe = MICOM P123

Jarak penyulang = 10,452 km Karakteristik = Standart Inverse I Nominal = 5 A

Tms = 0,18

Ratio C/T = 600/5

3.3.5 Data GFR Sisi Penyulang 20 KV

Merk = AREVA

Tipe = MICOM P123

Jarak penyulang = 10,452 km Karakteristik = Standart Inverse I Nominal = 5

Tms = 0,25

Ratio C/T = 600/5

3.4 Single Line Diagram penyulang SRL-01

3.6 Simulasi Etap

BAB IV

HASIL DAN ANALISIS 4.1 Perhitungan Impedansi Sumber

𝑍𝑠(𝑠𝑖𝑠𝑖 150 𝑘𝑉)= 𝑘𝑉(𝑠𝑖𝑠𝑖 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜)2 𝑆𝐶(𝑆ℎ𝑜𝑟𝑡 𝐶𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡)𝑀𝑉𝐴 = 150 2 7570,79= 2,9719 𝑂ℎ𝑚 𝑍𝑠(𝑠𝑖𝑠𝑖 20𝑘𝑉)= 202 1502 × 2,9719 = 0,0528 ohm

4.2 Perhitungan Reaktansi Trafo

𝑍𝑡(𝑝𝑑𝑎 100 %)= 𝑘𝑉2𝑠𝑖𝑠𝑖 𝑏𝑢𝑠 2 𝑀𝑉𝐴 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜 x Zpu 𝑍𝑡(𝑝𝑎𝑑𝑎 100 %)= 202 60 𝑥 13% = 0,866 ohm

4.4 Perhitungan Impedansi Penyulang

Dari data yang diperoleh pada penyulang SRONDOL hanya menggunakan jenis penghantar satu buah tipe kabel yaitu AAAC 240 mm2_{. Panjang}

penyulang = 10,452 km, dengan panjang AAAC 240 mm2 _{= 10,452. Menurut SPLN 64 : 1985 [10]:}

Z1 = Z2(AAAC) = (0,1344+j0,3158) Ω / km

Z0(AAAC) = (0,2824 + j1,6034) Ω / km

a. Urutan Positif dan Negatif

Tabel 4.1 Impedansi Penyulang Urutan Positif &

Negatif

Jarak (m)

Impedansi Penyulang (Z1&Z2)

0 (O) x 0,1344 + j0,3158 = 0 2,613 (2,613) x (0,1344 + j0,3158) = 0,3511 + j0,8251 Ohm 5,226 (5,226) x (0,1344 + j0,3158) = 0,7023 + j1,6503 Ohm 7,839 (7,839) x (0,1344 + j0,3158) = 1,0535 + j2,4755 Ohm 10,452 (10,452) x (0,1344 + j0,3158) = 1,4047 + j3,3007 Ohm b. Urutan Nol

Tabel 4.2 Inpedansi Penyulang Urutan Nol

Jarak (m) Impedansi Penyulang (Z0) 0 (O) x (0,2824 + j1,6034) = 0 2,613 (2,613) x (0,2824 + j1,6034) = 0,7379 + j4,1896 Ohm 5,226 (5,226) x (0,2824 + j1,6034) = 1,4758 + j8,3793 Ohm 7,839 (7,839) x (0,2824 + j1,6034) = 2,2137 + j12,5690 Ohm 10,452 (10,452) x (0,2824 + j1,6034) = 2,9516 + j16,7587 Ohm

4.5 Perhitungan impedansi Ekivalen Jaringan

a. Perhitungan Z1eq dan Z2eq adalah

Z1eq=Z2eq= Zs(sisi 20 kV) + ZiT + Z1 penyulang

= j0,0528 + j0,864 + 0,0192 + Z1 penyulang

= j0,9168 + 0,0192 + Z1 penyulang

Karena lokasi gangguan diasumsikan terjadi pada 0%, 25%, 50%, 75%, dan 100% panjang penyulang, maka Z1 eq (Z2 eq) yang didapat adalah :

Tabel 4.3 Impedansi Ekivalen Z1 eq (Z2 eq)

Jarak (km)

Impedansi Penyulang Z1eq (Z2eq)(Ω)

0 j1,368 + 0,0192 Ohm 2,613 J0,9168 + 0,0192 + 0,3511 + j0,8251 = 0,3703 + j 1,7419 5,226 J0,9168 + 0,0192 + 0,7023 + j1,6503 = 0,7215 + j 2,5671 7,839 J0,9168 + 0,0192 + 1,0535 + j2,4755 = 1,0727 + j3,3923 10,452 J0,9168 + 0,0192 + 1,4047 + j3,3007 = 1,4239 + j4,2175

b. Perhitungan Z0 eq sebagai berikut :

Z0eq = Zot + Z0 penyulang

=j8,64 + 0,0192 + Z0 penyulang

Untuk lokasi gangguan di 0%,25%,50%,75%, dan 100% panjang penyulang, maka perhitungan Z0 eq

menghasilkan :

Tabel 4.4 Impedansi Ekivalen Z0e

(% Panjang) Impedansi Z0e 0 j8,64 + 0,0192 Ohm 25 j8,64 + 0,0192 + 0,7379 + j4,1896 = 0,7571 + j12,8296 Ohm

50

j8,64 + 0,0192 + 1,4758 +

j8,3793 = 1,495 + j17,0193 Ohm

75

j8,64 + 0,0192 + 2,137 +

j12,5690 = 2,1562 + j21,209 Ohm

100

j8,64 + 0,0192 + 2,9516 +

j16,7587 = 2,9708 + j25,3987

Ohm

4.5 Menghitung Arus Gangguan Hubung Singkat

Jarak

(km)

Arus Hubung Singkat (A)

3 fasa

2 fasa

1 fasa

0

12592,134

2 A

10905,1132

A

3307,4102

A

2,613

6484,0733

A

5615,3748

A

2114,5771

A

5,226

4338,6825

A

3750,144 A

1550,109

A

7,839

3245,4881

A

2810,6764

A

1223,1059

A

10,452 2594,0261 A 2246,4935 A 1009,0482 A

4.6 Setting OCR dan GFR

Diketahui pada penyulang GI Srondol,

trafo arus yang terpasang mempunyai rasio

600/5 ampere, dan arus beban maksimum

pada penyulang tersebut dan relai arus lebih

dengan

karakteristik

standart

Inverse

(normaly inverse).

4.6.1 Setelan Relai Disisi Penyulang 20 kV

4.6.1.1 Setting OCR (Over Current Relay)

A. Setelan Arus

I set(primer)

= 1,25 x I beban

= 1,25 x 277,12

= 346,4 Ampere

B. Setelan TMS (Time Multiplier Setting)

𝑡 =

0,14. 𝑇𝑚𝑠

(

𝐼

𝑓𝑎𝑢𝑙𝑡

_𝐼

𝑠𝑒𝑡

)

0,02

− 1

0,3 =

0,14. 𝑇𝑚𝑠

(

12592,1342

_346,4

)

0,02

− 1

0,3 = Tms x 1,878

Tms =

0,3 1,878

Tms = 0,159

4.6.1.2 Setting GFR (Ground Fault Relay)

A. Setelan Arus

Iset (primer) = 10% x (gangguan di 100%

panjang penyulang)

=0,1 x 1009,0482

= 100,904 A

B. Setelan TMS (Time Multiplier Setting)

Arus gangguan yang dipilih untuk

menentukan besarnya setting TMS relay

GFR sisi penyulang 20 kV transformator

tenaga yaitu arus gangguan hubung singkat

satu fasa di 0% panjang penyulang. Waktu

kerja paling hilir yang ditetapkan t = 0,3

detik.

[11]

𝑡 =

0,14.𝑇𝑚𝑠 (𝐼𝑓𝑎𝑢𝑙𝑡 𝐼𝑠𝑒𝑡 ) 0,02 −1

0,3 =

0,14. 𝑡𝑚𝑠

(

3307,4102

_{100,904 )}

0,02

− 1

0,3 = tms x 1,936

Tms =

0,3 1,936

= 0,154

4.6.2 Setting Relai di Sisi Incoming 20 Kv

4.6.2.1 Setting OCR (Over Current Relay)

A. Setelan Arus

Arus nominal trafo pada sisi 20 kV :

𝐼

𝑛 (𝑠𝑖𝑠𝑖 20 𝑘𝑉)

=

𝑘𝑉𝐴

𝑘𝑉√3

=

60000 𝐴

20√3

= 1732 A

𝐼

_{𝑠𝑒𝑡 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒}

= 1,25 . 𝐼

_{𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛}

= 1,25 x 1732

= 2165 A

B. Setelan TMS (Time Multiplier Setting)

𝑡 =

0,14. 𝑇𝑚𝑠

(

𝐼

𝑓𝑎𝑢𝑙𝑡

_𝐼

𝑠𝑒𝑡

)

0,02

− 1

0,7 =

0,14 𝑥 𝑇𝑚𝑠

(

12592,1342

₂₁₆₅

)

0,02

− 1

0,7 = Tms x 3,906 ,

Tms =

0,7 3,906

= 0,179

4.6.2.2 Setting GFR (Ground Fault Relay)

A. Setting Arus

Iset (primer) = 8% x ( arus gangguan

tanah terkecil)

= 0,08 x 1009,0482

= 80,723 Ampere

B. Setelan TMS (Time Multiplier Setting)

t

=

0,14 𝑥 𝑇𝑚𝑠 (𝐼𝑓𝑎𝑠𝑎_{𝐼𝑠𝑒𝑡}) −1

0,7

=

0,14 𝑥 𝑇𝑚𝑠 (3307,4102_80,723 ) −1

0,7

= Tms x 1,816

Tms

=

0,7 1,816

= 0,385

4.7 Pemeriksaan Waktu Relai

4.7.1 Waktu Kerja Relai pada Gangguan 3 Fasa Tabel 4.6 Pemeriksaan Waktu Kerja Relai Arus Lebih

untuk Gangguan 3 Fasa

Jarak (km) Waktu Kerja Relai Incoming (detik) Waktu Kerja Relai Penyulang (detik) Selisih Waktu (detik) 0 0,699 - - 2.613 1,129 - - 5,226 1,789 1,772 0,017 7,839 3,082 0,486 2,596 10,452 6,918 0,541 6,377

4.7.2 Waktu kerja relai pada gangguan 2 fasa

Tabel 4.7 Pemeriksaan Waktu Kerja Relai Arus Lebih untuk Gangguan 2 Fasa

Jarak (km) Waktu Kerja Relai Incoming (detik) Waktu Kerja Relai Penyulang (detik) Selisih Waktu (detik) 0 0,76 - - 2,613 1,302 - - 5,226 2,26 0,456 1,804 7,839 4,788 0,52 4,268 10,452 33,89 0,584 33,306 0,02 0,02

4.7.3 Waktu kerja relai gangguan tanah :

Tabel 4.8 Pemeriksaan Waktu Kerja Relai Arus Lebih untuk Gangguan 1 Fasa ke Tanah Jarak (km) Waktu Kerja Relai Incoming (detik) Waktu Kerja Relai Penyulang (detik) Selisih Waktu (detik) 0 0,699 - - 2,613 0,798 - -

5,226

0,885

3,839

2,954

7,839

0,964

4,213

3,249

10,452

1,04

4,574

3,534

4.8 Simulasi gangguan menggunakan perangkat Software etap 12.6.0

Gambar 4.1 Rangkaian Penyulang SRL=01

pada ETAP

Simulasi ini menggunakan software

ETAP 12.60 dengan fitur short circuit analisys, dengan cara memberikan gangguan pada bus dan memilih bus atau beban mana yang akan di berikan gangguan tersebut.

Gambar 4.2 setting relay OCR dan GFR pada ETAP

sisi incoming

Gambar 4.3 setting relay OCR dan GFR pada ETAP

sisi penyulang

a. Gangguan pada sisi incoming

Gambar 4.4 Hasil Simulasi ETAP Gangguan Pada

Sisi Incoming

Pada Gambar 4.4 menunjukan simulasi koordinasi menggunakan ETAP dengan fungsi Short-circuit-analysis , ketika arus gangguan hubung singkat terjadi pada sekitar 25 % panjang penyulang, maka relay pada sisi incoming merespon dan memerintahkan circuit breaker untuk mengeksekusi arus gangguan dengan memutus atau menghilangkan arus gangguan tersebut. Simulasi ini juga dapat mengetahui besarnya arus gangguan hubung singkat yang terjadi pada sistem. Jika gangguan sudah dapat diatasi atau dihilangkan, maka relay akan seggera melakukan reset atau kembali pada posisi awal. Hal ini Arus gangguan hubung singkat

Relay dan Circuit breaker sisi incoming

dilakukan agar relay dapat bekerja secara normal kembali jika gangguan sudah diatasi atau dihilangkan.

Gambar 4.5 Grafik Arus Gangguan 3 Fasa pada

Sekitar 25% Panjang Penyulang

Gambar 4.6 Grafik Arus Gangguan 2 Fasa pada

Sekitar 25% Panjang Penyulang

Gambar 4.7 Grafik Arus Gangguan 1 Fasa ke Tanah

pada Sekitar 25% Panjang Penyulang

b. Gangguan pada sisi penyulang

Gambar 4.8 Hasil Simulasi ETAP Gangguan Pada

Sisi Penyulang

Pada Gambar 4.6 menunjukan simulasi koordinasi menggunakan ETAP dengan fungsi Short-circuit-analysis , ketika arus gangguan hubung singkat terjadi pada sekitar 75 % panjang penyulang, maka relay pada sisi penyulang akan merespon dan memerintahkan circuit breaker untuk mengeksekusi arus gangguan dengan memutus atau menghilangkan arus gangguan tersebut dan relay pada sisi incoming sebagai backup bila relay pada sisi penyulang tidak bisa mengatasi arus gangguan yang terjadi. Jika gangguan arus hubung singkat sudah dapat diatasi atau dihilangkan, maka relay akan seggera melakukan reset atau kembali pada posisi awal. Hal ini dilakukan agar relay pada dapat bekerja secara normal kembali jika gangguan sudah diatasi atau dihilangkan.

Relay dan Circuit breaker sisi penyulang Arus gangguan hubung singkat

Gambar 4.9 Grafik Arus Gangguan 3 fasa pada

Sekitar 75% Panjang Penyulang

Gambar 4.10 Grafik Arus Gangguan 2 fasa pada

Sekitar 75% Panjang Penyulang

Gambar 4.11 Grafik Arus Gangguan 1 fasa ke Tanah

pada Sekitar 75% Panjang Penyulang

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan

1. Besar arus gangguan 3 fasa di 0% =12592,1342 A, 25% = 6484,0733 A, 50% = 2338,68,25 A, 75% = 3245,4881 A, 100% = 2594,0261 A. Besar arus gangguan 2 fasa di 0% =10905,1132 A, 25% = 5615,3748 A, 50% = 3750,144 A, 75% = 2810,6764 A, 100% = 2246,4935 A. Besar arus gangguan 1 fasa ketanah di 0% = 3307,4102 A, 25% = 2114,5771 A, 50% = 1550,109 A, 75% = 1223,1059 A, 100% = 1009,0482 A.

2. Hasil perhitungan setelan OCR dan GFR adalah : N O Setelan Incoming Penyulang OCR GFR OCR GFR 1 I(primer) 2165 A 80,723 A 346,4 A 100,904 A 2 Tms 0,179 detik 0,385 detik 0,159 detik 0,154 detik 3. Hasil analisa dari perhitungan manual dan data

dilapangan, maka dapat disimpulkan bahwa secara keseluruhan setting OCR-GFR masih dalam kondisi baik.

5.2 Saran

1. Agar dapat mengoptimalkan kerja OCR dan GFR sebaiknya dilakukan pemeliharaan berkala. 2. Diharapkan penelitian selanjutnya tidak hanya

melakukan perhitungan dan simulasi pada satu penyulang saja. Tapi, membahas semua penyulang yang ada pada Gardu Induk Srondol.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Bonar pandjaitan, (2012), Praktik-Praktik Proteksi Sistem Tenaga Listrik, Yogyakarta : Penarbit ANDI

[2] Wahyudi, S. N., (2008), Proteksi dan Power Quality, Workshop Operasi dan Pemeliharaan Distribusi, PT. PLN Pusdiklat, Jakarta.

[3] Gonen, T., (2011), Electric Power Distribution System Engineering, Second Edition, California State University, California. [4] Zulkarnaini, (2014),” EVALUASI KOORDINASI OVER CURRENT RELAY (OCR) DAN GROUND FAULT RELAY (GFR) PADA FEEDER GH LUBUK BUAYA”, Vol.16 No.1, ISSN : 1693-752X [5] Sulasno. 1993. Analisa Sistem Tenaga Tenaga

Listrik. Setya Wacana : Semarang. Hal: 200

[7] Hazairin, Samaulan. (2004). Dasar-Dasar Sistem Proteksi Tenaga Listrik. Polsri: Padang. [8] Wahyudi, Sarimun. 2012. Proteksi Sistem

Distribusi Tenaga Listrik. Garamond: Bekasi.

[9] Ari Amiral Putra, (2014), Tentang ETAP (Electrical Transient Analyzer Program) Power Station, https://dunia-electrical.blogspot.co.id/2014/12/tentan g-etap-electrical-transient.html, diakses Juli 2017

[10] Grid, A., (2011), Network Protection & Automation Guide, Protective Relays, Measurement & Control, Alstom Grid, London

[11] Stevenson, W. D., (1982), Elements of Power System Analysis, Fourth Edition, Mc Graw-Hill Book Co, Singapore.

[12] __________, (2005), Pembangkitan energi Listrik, Penerbit Erlangga, Jakarta

[13] ______________ SPLN 64 : 1985, Petunjuk Pemilihan dan Penggunaan Pelebur pada Sistem Distribusi Tegangan Menengah, PT. PLN (Persero), Jakarta.

[14] ______________ SPLN 12 : 1978, Pedoman Penerapan Sistem Distribusi 20 kV, Fasa-Tiga, 4-Kawat, PT. PLN (Persero), Jakarta.

[15] ______________ SPLN 2 : 1978, Pentanahan Netral Sistem Transmisi, Sub-transmisi dan Distribusi Beserta Pengamanannya, PT. PLN (Persero), Jakarta.