ISSN: 2579-4510(online) ISSN: 2085-6458(print)
http://dx.doi.org/10.46964/justti.v13i2.737
Analisis Kerja Relay OCR pada Jaringan Distribusi Tegangan Menengah
20 kV Penyulang T-13 GI Tengkawang
Dewi Narsen1, Suratno2, Abdurrahim3 123)Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Samarinda Jl. Dr. Ciptomangunkusumo Samarinda Kalimantan Timur, Indonesia
email: 2)suratnopolnes@gmail.com
Abstrak - Masalah proteksi adalah hal yang penting dalam menjaga pendistribusian tenaga listrik secara kontinu pada sistem distribusi. Dengan sistem proteksi, deteksi ketika terjadi suatu gangguan dapat dilakukan secepat mungkin untuk mengisolasi bagian yang terganggu sehingga tidak mempengaruhi seluruh sistem. Sistem proteksi berperan penting dalam peningkatan keandalan sistem listrik pada jaringan tegangan menengah 20 kV GI Tengkawang. Melihat masalah itu, penelitian analisis Over Current Relay (OCR) di jaringan distribusi tegangan menengah 20 kV penyulang T-13 GI Tengkawang penting untuk dilakukan. Adanya penggunaan perangkat lunak ETAP 12.6.0 sangat membantu untuk merencanakan diagram satu garis, menghitung arus hubungan pendek minimum dan maksimum, serta simulasi operasi OCR. Pengaturan OCR diperoleh dari hasil perhitungan secara manual dengan karakteristik standard inverse, pick up 0,5 detik, time dial 1,29 detik, instan 19,51 dan time delay 0,8 detik. Berdasarkan simulasi, OCR bekerja dengan baik dan mampu mengatasi gangguan dengan secepat mungkin.
Kata-kata Kunci : Gangguan hubung pendek, Over Current Relay (OCR), , standard inverse, serta ETAP
12.6.0.
1. Pendahuluan
Kontinuitas distribusi listrik menjadi prioritas untuk dijaga karena berhubungan langsung ke konsumen melalui penyulang tegangan menengah sebagai sarananya. Akan tetapi, gangguan sering terjadi pada penyulang tersebut akibat gangguan hubung pendek baik 1 fasa ke tanah, 2 fasa, dan 3 fasa karena konduktor telanjang yang dipasang bebas di udara terutama pada sistem distribusi di Indonesia. Gangguan hubung pendek tersebut dapat bersifat sementara dan permanen. Sehingga, untuk membatasi penyebaran gangguan tersebut, sangat diperlukan sebuah sistem proteksi yang dapat mengatur relay proteksi tersebut agar memenuhi kriteria yaitu, memiliki sifat sensitivitas, keandalan, selektifitas, dan kecepatan yang baik.
Penentuan pengaturan Over Current Relay (OCR) dapat dilakukan dengan melakukan analisis gangguan hubung pendek terlebih dahulu. Pada penelitian ini software Electric Transient and Analysis Program (ETAP) 12.6 digunakan untuk melakukan simulasi. Suatu analisa gangguan hubung pendek harus dilakukan dengan memperhatikan seberapa besar arus saat terjadi gangguan hubung pendek dengan observasi pada setiap titik dalam saluran. Dari observasi tersebut, perhitungan pengaturan relay OCR dilakukan secara manual menggunakan nilai arus di setiap titik pada saluran tersebut. Lokasi pemasangan relay OCR yaitu pada penyulang T-13 Gardu Induk Tengkawang.
2. Tinjauan Pustaka
A. Tinjauan Umum
Gangguan hubung pendek sering terjadi pada sistem distribusi. Adapun jenis gangguan hubung pendek antara lain gangguan hubung pendek satu fasa ke tanah, dua fasa, antar fasa, maupun tiga fasa. Gangguan hubung pendek ini menimbulkan permasalahan pada sistem distribusi antara lain timbulnya arus lebih yang dapat mengakibatkan rusaknya peralatan secara sekuensial yang mengarah pada terhentinya pelayanan listrik ke sisi konsumen bila tidak segera diatasi melalui pengaturan pengaturan relai yang tepat pada feeder sisi pengiriman. Sehingga, untuk menjaga kualitas dan keandalan penyaluran tenaga listrik, perakatan-peralatan listrik harus dilengkapi dengan perlindungan dari gangguan hubung pendek. Berdasarkan permasalahan tersebut, pengaturan pengaturan relay OCR untuk gangguan satu fasa ke tanah, gangguan antar fasa dan pemeriksaan waktu kerja relai OCR akan diteliti untuk dapat menentukan pengaturan yang tepat ketika terjadi gangguan [1].
Untuk mengatasi gangguan di sistem tenaga listrik dibutuhkan sistem pengaman yang baik. Gangguan sendiri adalah sebuah keadaan tidak normal, yang terjadi akibat gangguan hubung pendek. Sistem proteksi pada suatu jaringan tenaga listrik berfungsi untuk mengurangi terjadinya gangguan yang mungkin timbul pada jaringan tenaga listrik. OCR merupakan salah satu peralatan pengaman yang dipasang pada transformator untuk mendeteksi dampak terjadinya gangguan hubung pendek yaitu arus lebih. Untuk menentukan pengaturan peralatan
pengaman ini, data primer berupa parameter transformator dan pengaturan relay pada gardu induk harus diketahui untuk kemudian disimulasikan di ETAP 12.6.0 dan ISA-TDMS [2].
B. Sistem Distribusi Tenaga Listrik
Pada sistem tenaga listrik, pembangkit terhubung denan pelangan/konsumen melalui sistem distribusi. Mengingat jumlah konsumen yang harus dilayani tersebar di seluruh wilayah distribusi, jaringan distribusi lebih besar volume infrastruktur fisiknya bila padankan dengan jaringan transmisi. Berbanding lurus dengan infrastruktur fisik, jumlah gangguan yang terjadi pada sistem distribusi (sekian kali per seratus km per tahun) menjadi jauh lebih tinggi apabila dibandingkan dengan jumlah gangguan pada jaringan transmisi [3].
C. Gangguan Pada jaringan Distribusi
Gangguan yang mempengaruhi menurunnya keandalan suatu jaringan distribusi dapat terjadi pada peralatan maupun pada system jaringan itu sendiri. Tipe gangguan dapat dikategorikan menjadi gangguan internal dan gangguan eksternal. Adapun gangguan hubung pendek dapat terjadi dari keduanya (gangguan internal dan eksternal). Gangguan hubung pendek dan analisa perhitungannya adalah sebagai berikut.
a) Gangguan Hubung pendek
Gangguan hubung pendek terjadi akibat terhubungnya dua titik yang mempunyai potensial berbeda secara kebetulan atau disengaja yang menyebabkan suatu hubungan abnormal yang mengakibatkan impedansi yang relatif rendah dan menyebabkan arus berlebih secara abnormal [4]. b) Analisa perhitungan Arus Hubung pendek
Untuk memperhitungkan gangguan hubung pendek dilakukan suatu analisa sistem operasi dari sistem tenaga listrik yang mengalami gangguan hubung pendek. Dalam penelusuran analisa ini akan diperoleh nilai besaran listrik seperti impedansi (Z) dan arus (I) akibat terjadinya gangguan hubung pendek. Perhitungan hubung pendek yang dilakukan ini bertujuan untuk menentukan arus maksimum dan minimum gangguan dan tegangan dari pengaman, relay dan pemutus yang direncanakan pada lokasi yang berbeda agar lebih responsif memberikan perlindungan pada sistem terhadap kondisi abnormal.
Ada tiga jenis gangguan hubung pendek yang mungkin terjadi di sistem tenaga listrik, yaitu:
1.
Gangguan hubung pendek satu fasa ke tanah.2.
Gangguan hubung pendek fasa ke fasa3.
Gangguan hubung pendek tiga fasaDimana, arus gangguan (I) dari ketiga jenis gangguan hubung pendek tersbut merupakan hubungan antara tegangan kerja (v) dan impedansi (z) yang dapat dihitung melalui persamaan berikut:
𝐼 =
𝑉𝑍 (1)
Impedansi sumber (z) pada sisi bus 20 kV dapat dihitung bila impedansi sumber pada bus 150 kV telah diketahui. Sehingga, impedansi sumber pada bus 150 kV dapat diketahui melalui persamaan berikut:
Xs = (𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐻𝑉𝑇 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜)2
𝐷𝑎𝑦𝑎 ℎ𝑢𝑏𝑢𝑛𝑔 𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒𝑘 (2)
Dimana, Xs adalah impedansi sumber (Ω).
Arus gangguan hubung pendek pada sisi 20 kV dapat dihitung setelah didapatkan impedansi sumber di sisi 20 kV. Sehingga, impedansi pada 20 kV dihitung melalui konversi dari impedansi pada 150 kV melalui persamaan (3). Sebelum melakukan perhitungan impedansi sumber, MVA hubung pendek 3 fasa pada bagian primer di gardu induk dapat dihitung melalui persamaan (4) yaitu:
Xs = (20) 2
(150)2 x Xs (sisi 150 kV) (3) MVAhs3Ø = √3 x I hs3Ø x kV primer (4) dimana,
I hs3Ø: Arus hubung pendek tiga fasa sisi primer gardu induk (A)
MVAhs3: MVA hubung pendek tiga fasa sisi primer gardu induk (MVA)
kV primer: Tegangan pada sisi primer gardu induk (V) Kemudian, data hubung pendek bus primer trafo perlu diketahui untuk mengkalkulasikan impedansi. Kalkulasi tersebut disajikan di persamaan (5).
Xs : 𝑘𝑉2
𝑀𝑉𝐴 (5)
Dimana,
Xs : Impedansi sumber (Ω)
kV2 : Tegangan pada sisi 150 kV (V)
MVA : MVA hubung pendek pada sisi 150 kV (MVA)
Nilai tahanan (ohm) pada sisi tegangan 150 kV adalah nilai impedansi sumber, tetapi akibat gangguan hubung pendek terjadi pada sisi tegangan 20 kV, maka impedansi sumber tersebut harus diubah ke sisi 20 kV dengan cara sebagai berikut: Xs (pada sisi 20 kV) =
𝑘𝑉 (𝑠𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟)2
𝑘𝑉 (𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟)2 x Xs (pada sisi 150 kV) (6) Metoda untuk memperhitungkan arus gangguan hubung pendek pada tipe hubung pendek satu fasa ke tanah, antar fasa, dan tiga fasa dapat dilakukan melalui perhitungan seperti:
a. Arus hubung pendek satu fasa ke tanah Nilai arus hubung pendek satu fasa ke tanah dapat diketahui melalui sistem pentanahan yang digunakan dengan menyertakan zero sequence impedance atau impedansi urutan nol (Z0). Pada Gambar 1, dapat dilihat ilustrasi arus hubung pendek If, dengan diikuti persamaan (7) untuk menghitung arus hubung pendek satu fasa ke tanah.
Gambar 1 Gangguan Hubung pendek Satu fasa Ke Tanah [6]
I 1φ to ground = Vf
Z1+ Z2 + Z0 (7)
Keterangan :
Z0 = zero sequence impedance yang diamati dari titik gangguan
Z1 = positive sequence impedance yang diamati dari titik gangguan
Z2 = negative sequence impedance yang diamati dari titik gangguan
Vf = Tegangan di titik gangguan sesaat sebelum terjadi gangguan
b. Arus hubung pendek antar fasa
Besarnya arus gangguan hubung pendek antar fasa memiliki karakteristik yaitu arus saluran tidak memiliki komponen impedansi urutan nol (Z0), karena terjadinya hubung pendek tidak terhubung dengan tanah. Gambar 2 menunjukkan skema arus hubung pendek antar fasa, dengan perhitungan arus hubung pendek antar fasa pada persamaan (8).
Gambar 2 Gangguan Hubung pendek Antar fasa [6]
I2φ = Vf
Z1+ Z2 (8)
c. Arus hubung pendek tiga fasa
Gangguan hubung pendek tiga fasa dapat dikelompokkan sebagai gangguan simetri. Di mana, nilai arus dan tegangan pada setiap fasa tetap dalam keadaan seimbang, walaupun setelah adanya gangguan. Arus hubung pendek tiga fasa dapat dihitung dalam persamaan (9) dan diilustrasikan dalam Gambar 3 sebagai berikut. [6]:
Gambar 3 Gangguan Hubung pendek Tiga fasa [6] I3φ = Vf
Z1 (9)
D. Proteksi
Sistem pengaman (sistem proteksi) adalah sekelompok perangkat pengaman secara lengkap yang terdiri dari perangkat pengaman utama dan
beberapa perangkat pendukung lainnya Sekering atau fuse merupakan sistem proteksi utama yang dipasang untuk mengamankan sistem. Selanjutnya sistem pengaman utama dipadukan dengan relay beban lebih (over load) atau relay tegangan kurang (under load) yang kemudian dipadukan dengan sistem proteksi dengan relay arus lebih (OCR) [7].
E. Pengaman/Proteksi Pada Jaringan Distribusi Untuk menghindari/memperkecil terjadinya gangguan di sistem tenaga listrik terutama pada jaringan distribusi dilakukan dengan memasang sistem pengaman seperti relay pengaman. Pemasangan sistem pengaman ini mempunyai untuk mencegah terjadinya kerusakan peralatan akibat terjadinya gangguan. Diharapkan dengan dengan kecepatan dan ketepatan respon dari sistem proteksi, kerusakan peralatan yang dipengaruhi oleh gangguan-gangguan tersebut dapat diminimalkan. F. Relay Pengaman
Relay pengaman atau proteksi merupakan sebuah peralatan pengaman yang digunakan untuk mengetahui adanya gangguan atau kondisi abnormal yang tejadi pada sistem tenaga listrik dan akan memberikan informasi dan perintah untuk membuka pemutus jaringan secara otomatis atau untuk memisahkan peralatan atau bagian dari sistem yang terjadi gangguan dari sistem utama. Kerja dari relay proteksi penting untuk diperhatikan agar kelangsungan kerja dari suatu sistem tenaga listrik berjalan normal dan gangguan yang terjadi dapat lebih cepat dan sesegera mungkin dapat diminimalisir dan ditangani, sehingga tidak menimbulkan dampak negatif yang lebih merugikan.
G. Relay Arus Lebih (Over Current Relay) Relay Arus Lebih atau merupakan seperangkat peralatan pengaman yang berfungsi mendeteksi adanya arus yang melebihi batasan pengaturan dari peralatan yang telah ditetapkan. OCR harus dapat bekerja sesuai jangka waktu yang telah diatur sebelumnya. Kemampuan deteksi arus lebih OCR bergantung pada transformator arus. Selanjutnya, OCR dapat menjatuhkan pemutus (PMT) pada sisi tegangan rendah dan tinggi dari suatu transformator tenaga. Pada OCR di set pada mode low set untuk mendeteksi gangguan antar fasa, dan memiliki karakteristik waktu inverse sehingga ketika arus gangguan terdeteksi semakin besar, maka waktu kerja relay menjadi semakin cepat. OCR juga dapat diatur untuk bekerja seketika (instantaneous) dengan fungsi high set. Waktu kerja pada kondisi inverse OCR harus sesuai dengan standar IEEE, IEC, atau ANSI [10].
H. Pengaturan Relay OCR pada Kondisi Waktu Inverse (Low Pengaturan)
Untuk mengatur Relay OCR dengan waktu kerja inverse, berbagai parameter pengaturan yang harus diatur yaitu pengaturan pick up dan pengaturan time dial. Pada kondisi ini, pengaturan pick up berfungsi sebagai barikade untuk membatasi arus beban maksimum pada peralatan agar tidak sampai melewati batas arus maksimum beban. Pada saat menentukan pengaturan pick up OCR, arus yang bersumber dari OCR haruslah lebih besar daripada arus beban maksimum. Dimana besar arus pick up dapat ditentukan berdasarkan pemilihan tap [11]. Penentuan nilai tap dihitung melalui persamaan (10) sebagai berikut
𝑡𝑎𝑝 = 𝐼𝑆𝑒𝑡
𝐶𝑇 𝑃𝑟𝑖𝑚𝑎𝑟𝑖 (10)
dimana, Iset merupakan arus pick up (dalam satuan Ampere).
Menurut standar British BS 142-1983, batasan pengaturan OCR dimulai dari 1,05 s/d 1,3 Iset. Nilai full load ampere (FLA) adalah arus beban maksimum untuk peralatan yang ada. Pengaturan time dial pada sistem ini dirujuk sebagai penentu waktu operasi OCR. Persamaan (11) menampilkan rumusan untuk pengatur time dial pada pengaturan relay OCR waktu inverse yaitu:
td = 𝑘 ×𝑇
𝛽×[(𝐼𝑠𝑒𝑡 𝐼 )𝛼−1] (11)
Keterangan :
Td = waktu operasi (detik) T = time dial
I = nilai arus (A) Iset = arus pick up (A) K, α, β = koefisien inverse 1, 2, 3
Tabel 1 menunjukkan besaran nilai koefisien dari perhitungan nilai time dial untuk beragam kurva inverse.
Tabel 1 Harga α dan β Untuk Karakteristik Inverse [12]
Kurva Karakteristik α Β Standart Inverse 0,02 0,14 Very Inverse 1,0 13,3 Longtime Inverse 1,0 120 Extremely Inverse 2,0 80
I. Relay OCR pada Waktu Instant (Pengaturan High)
Relay OCR dengan waktu instan dapat digunakan untuk mengamankan sistem tenaga listrik supaya terlindungi dari gangguan hubung pendek, yang disebabkan oleh skala arus gangguan yang paling minimum. Di mana, pengaturan OCR ditetapkan pada waktu instan dengan hubung pendek minimum, pada kondisi ini contohnya yaitu, arus hubung pendek antar fasa selama 30 siklus. Supaya ketika terjadi gangguan hubung pendek pemutus tenaga dapat mengalami fenomena trip dengan
cepat, nilai hubung pendek minimum antar fasa haruslah lebih besar dari pengaturan arus OCR, yaitu 0,8 Isc minimum ≥ Iset.
Terjadi kondisi khusus untuk pengaman feeder yang dipisahkan oleh transformator dimana berbagai kondisi tertentu yang sangat perlu diperhatikan pada pengaturan OCR waktu instant juga berlaku. Koordinasi pengaman dapat digolongkan menjadi dua daerah kerja yaitu tegangan rendah (LV) dan tegangan tinggi (HV) yang dapat ditentukan dengan pengaturan pick up, yaitu Isc max bus B ≤ Iset ≤ 0,8 Isc min A.
Arus hubung pendek tiga fasa maksimum pada titik B bernilai Isc max bus B, dan arus hubung pendek pada titik A bernilai 0,8 Isc min A. Merupakan hal yang memungkinkan untuk menentukan langsung pengaturan time delay di OCR, berdasarkan standar IEEE 243-1986. Pada pengaturan tersebut, waktu kerja relay hingga terbukanya pemutus tenaga terjadi selama 0,2 detik sampai dengan 0,4 detik, dengan asumsi sebagai berikut [11]:
Waktu circuit breaker (CB) trip (2 - 5 siklus) :0,04-0,1 detik.
Overterval dari relay :0.1 detik Faktor keamanan :0,12-0,22 detik J. ETAP 12.6.0
Salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk mendesain dan menganalisas sistem tenaga listrik adalah ETAP (Electric Transient and Analysis Program) power station 12.6.0. Dimana sebuah sistem tenaga listrik dapat disimulasikan di ETAP dengan model yang sesuai dengan parameter atau besaran-besaran listrik sebenarnya.
3. Metodologi Penelitian A. Metode Pengambilan Data
Proses pengumpulan data pada penelitian ini melalui beberapa tahapan yaitu sebagai berikut: 1. Metode Observasi Lapangan, yaitu metode
pengambilan data teknis yang berkaitan dengan analissi di instansi terkait.
2. Metode Wawancara dan Diskusi, yaitu metode untuk memperoleh data melalui wawancara lapangan dengan pengawas serta rekan kerja yang berada pada lokasi penelitian.
3. Metode Studi Literatur, yaitu metode pengumpulan data yang bersumber dari referensi baik dari buku-buku maupun karya ilmiah terpercaya yang membahas data yang diperoleh dan praktik yang dilakukan di studi ini.
B. Lokasi dan Waktu
Penelitian ini dilaksanakan di PT. PLN ULTG Samarinda GI Tengkawang. Pengumpulan data yang relevan untuk penelitian ini dilakukan selama empat bulan (Februari hingga Mei 2020).
4. Hasil dan Pembahasan
A. Jaringan Distribusi 20 kV di Gardu Induk, Tengkawang
Tenaga listrik dari gardu induk (GI) yang disalurkan ke pelanggan merupakan Jaringan Teganan Menengah (JTM) dengan tegangan 20 kV. Penyaluran tersebut dilakukan menggunakan penghantar saluran udara tegangan menengah. Pada titik-titik tertentu di jaringan distribusi, dipasang transformator distribusi yang berfungsi menurunkan tegangan sehingga menjadi 380/220 V.
B. Menghitung Impedansi Pada Sumber
Pada sisi primer 150 kV gardu induk (GI) Tengkawang, data hubung pendek berfungsi untuk mengkalkulasi nilai impedansi sumber pada saluran yang melalui dua tahapan yaitu perhitungan impedansi sumber untuk sisi tegangan tinggi 150 kV dan menengah 20 kV. Diketahui, arus hubung pendek di sisi primer gardu induk (GI) Tengkawang adalah 10,06 kA. Sehingga, perhitungan nilai daya ketika terjadi hubung pendek tiga fasa di sisi primer gardu induk (GI) Tengkawang adalah sebagai berikut:
MVA hs3ϕ = √3 × I hs3ϕ × kVprimer MVA hs3ϕ = √3 × 10,06 × 150 MVA hs3ϕ = 2613,664 MVA C. Impedansi Sumber di Sisi 150 kV
Impedansi sumber di sisi 150 kV dapat diketahui dengan MVA hubung pendek pada bus primer trafo, sehingga perhitungan impedansi sumber pada sisi 150 kV adalah seperti ditunjukkan di bawah ini: Xs = 𝑘𝑉2 𝑀𝑉𝐴 Xs = 1502 2613,664 Xs = 8,60 Ω (sisi primer)
D. Perhitungan Nilai Reaktansi Trafo Tenaga Nilai reaktansi urutan negatif, urutan positif, dan urutan nol dalam ohm dikalkulasi dengan nilai reaktansi transformer. Transformator tenaga unit 4 untuk GI Tengkawang memiliki nilai reaktansi 12,5 %. Nilai reaktansi transformator dalam ohm (Ω) 100 % pada trafo 20 kV perlu dihitung mengikuti persamaan – persamaan di bawah ini:
XT_100% = 𝑘𝑉2
𝑀𝑉𝐴 = 202
60 = 6,66 Ω
Keterangan:
XT_100% = Impedansi Transformator Tenaga (Ω) kV2 = Tegangan Belitan Sekunder
Transformator Tenaga (Ω)
MVA = Kapasitas Daya Trafo Tenaga (MVA) Adapun reaktansi transformator tenaga untuk urutan positif, negatif dan urutan nol dapat dihitung, yaitu: 1. Nilai reaktansi urutan positif, urutan negatif
(XT1 = XT2 )
XT = 12,5 % × 6,66 = 0,8325 Ω (urutan positif dan urutan negatif)
2. Nilai reaktansi urutan nol (XT0)
XT0 = 3 × XT = 3 × 0,8325 = 2,4975 (urutan nol) E. Analisis Hubung pendek
ETAP 12.6.0 digunakan untuk membangun model analisis hubung pendek yang bertujuan untuk melihat besaran arus hubung pendek di setiap bus. Selanjutnya, pengaturan relay OCR ditentukan. Dalam perhitungan arus hubung pendek, perlu diketahui dua parameter yaitu arus hubung pendek maksimum dan arus hubung pendek minimum. Hubung pendek maksimum dan minimum dapat diketahui dari durasi siklusnya yaitu 30 siklus untuk hubung pendek minimum dan saat siklus 1,5, siklus 4, dan siklus 1
2 , untuk hubung pendek maksimum
yang merupakan hubung pendek tiga fasa. Berikut adalah analisis detail terkait hubung pendek minimum dan maksimum.
a) Hubung pendek Minimum
Nilai arus hubung pendek minimum dipakai untuk mengatur pengaturan pick up OCR kondisi instan. Hal ini bertujuan agar relay OCR dapat bekerja secara instan atau sesuai dengan time delay yang telah diatur jika terjadi gangguan hubung pendek pada arus gangguan minimum khususnya penyulang T-13. Tabel 2 berikut menunjukan arus gangguan hubung pendek minimum 2 fasa pada saat 30 siklus.
Tabel 2 Data Hubung pendek Minimum
No ID Bus Tegangan (kV) Isc minimum
30, cyle (kA) 1 Bus A 150 8,712 2 Bus B 150 8,712 3 Bus 1 150 8,712 4 Bus 2 150 8,712 5 Bus 5 150 8,712 6 Bus 6 20 10,138
b) Hubung pendek Maksimum
Arus hubung pendek maksimum akan terjadi ketika gangguan hubung pendek 3 fasa. Nilai pick up, time dial, dan pick up curve instan ditentukan dari nilai arus gangguan hubung pendek 3 fasa. Tabel 3 menunjukan arus gangguan hubung pendek minimum 3 fasa pada saat siklus 1
2 .
Tabel 3 Data Hubung pendek Maksimum
No ID Bus Tegangan (kV) Isc minimum 30, cyle (kA) 1 Bus A 150 10,060 2 Bus B 150 10,060 3 Bus 1 150 10,060 4 Bus 2 150 10,060 5 Bus 5 150 10,060 6 Bus 6 20 11,707
F. Simulasi Hubung pendek Dengan ETAP 12.6.0 Simulasi gangguan hubung pendek di ETAP 12.6.0 dilakukan setelah semua parameter hubung pendek yaitu impedansi diinput ke dalam setiap komponen sistem tenaga listrik di model ETAP. Gambar 4 menunjukan model rangkaian sebelum diproses di ETAP 12.6.0.
Gambar 4 Single Line sebelum di running
Gambar 5 menunjukkan gambar rangkaian setelah diproses di ETAP 12.6.0.
Gambar 5 Single Line setelah di running G. Perhitungan Pengaturan Relay OCR Pada
Penyulang T-13
Adapun spesifikasi Relay T-13 adalah sebagai berikut:
Dimana pengaturan Time Dial Set adalah sebagai berikut: 𝑡𝑑 = [ 𝑘 [𝐼𝑠𝑐 max 𝑏𝑢𝑠 6𝐼𝑠 ] ∝ − 1 ] × 𝑇 𝛽 Waktu yang diinginkan td =0,8 s
0,8 = [ 0,14 [11.707300 ] 0,02 − 1 ] × 𝑇 2,97 𝑇 = 1,29 s
Kemudian, dipilih time dial sebesar 1,29 detik, sehingga:
High set current pengaturan (I>>)
𝐼𝑠𝑐 max 𝑏𝑢𝑠 6 𝐶𝑇 In < Iset < 0,8 ×𝐼𝑠𝑐 min 𝑏𝑠𝑢 6 𝐶𝑇 In 11.707 600 In < Iset < 0,8 ×10.138 600 In 19,51 In < I set < 13, 51 In
Iset sebesar 19,51 x In dan Time delay sebesar 0,8 detik dipilih berdasarkan kurva star.
H. Perbandingan Hasil Perhitungan dan Data Lapangan
Tabel 4 Data Lapangan Pengaturan Relay OCR Penyulang T-13
Tabel 5 Data Hasil Perhitungan Pengaturan Relay OCR Penyulang T-13
Gambar 6 Kurva relay menurut data hasil perhitungan.
Relay OCR bekerja sesuai yang direncanakan yaitu untuk melindungi peralatan saat terjadi gangguan hubung pendek yang ditunjukkan pada Gambar 6. Variabel bebas dengan mengacu pada perhitungan telah digunakan pada kurva tersebut yang menunjukan arus kerja relay OCR terhadap waktu. Pengaturan time dial 1,29 detik, pick up 0,5 detik, instan 19,51 detik dan time delay 0,8 detik saat karakteristik inverse. Jika arus yang melewatinya tinggi, akan mengakibatkan waktu pemutusan yang semakin rendah.
Gambar 7 Kurva operasi OCR hasil simulasi ETAP 12.6.0
Pada Gambar 7, relay OCR tidak menunjukan nilai yang sesuai standard. Kurva tersebut dihasilkan dari pengaturan relay pada ETAP 12.6.0 mode inverse menggunakan variabel tetap tanpa mengganti nilai apapun dengan pengaturan time dial 3,35 detik, pick up 0,125 detik, instan 40 detik dan time delay 0,01 detik.
I. Simulasi Operasi Relay OCR Dengan ETAP 12.6.0
Setelah pengaturan relay OCR yang diatur dihitung secara manual, maka dilakukan simulasi gangguan hubung pendek di jaringan tegangan menengah GI Tengkawang pada penyulang T-13, untuk gangguan hubung pendek tiga fasa, hubung pendek dua fasa, hubung pendek dua fasa ke tanah dan hubung pendek satu fasa ke tanah. Namun, beberapa jenis gangguan tersebut, gangguan hubung pendek tiga fasa dipilih karena memiliki arus terbesar yang bersifat destruktif (dapat merusak) peralatan yang terdapat di GI Tengkawang, khususnya penyulang T-13. Gambar 8 menunjukan simulasi gangguan hubung pendek pada ETAP 12.6.0.
Gambar 8 Simulasi kerja relay OCR
Gambar 9 Report sequence trip
Ditunjukkan pada Gambar 7 bahwa ketika terjadi gangguan hubung pendek pada penyulang T-13, CBT-13 untuk trip akibat komando dari relay OCR. Sehingga, pada Gambar 8, pada relay OCR di penyulang T-13 mendeteksi gangguan hubung pendek tiga fasa terdeteksi memiliki nilai arus gangguan yaitu 11.707 kA dan memberikan perintah ke CBT-13 untuk trip setelah 0,8 detik.
5. Kesimpulan
Kesimpulan yang diperoleh dari hasil pembahasan sebelumnya adalah sebagai berikut:
Operasi relay OCR menghasilkan analisis ditentukan pengaturan relay OCR pada penyulang T-13 GI Tengkawang adalah sebagai berikut:
Pengaturan relay OCR berdasarkan perhitungan yaitu pick up 0,5 detik, time dial 1,29 detik, time delay 0,8 detik dan instan 19,51 detik; pengaturan relay OCR hasil simulasi ETAP 12.6.0 mendapat pengaturan pick up 0,1255 detik, time dial 3,35 detik, time delay 0,01 detik, dan instan 40 detik; pengaturan waktu pemutusan relay OCR untuk Gardu Induk Tengkawang yang ditempatkan di penyulang T-13 dapat diketahui besar arus hubung pendek maksimum dan minimum dari simulasi ETAP 12.6.0.
Berdasarkan hasil penelitian ini terdapat beberapa saran sebagai berikut:berdasarkan hasil simulasi dan perhitungan, pengaturan relay OCR telah terbukti bahwa relay bekerja dengan baik, sehingga dapat memberikan perlindungan dari arus hubung pendek dengan responsif khususnya untuk kasus studi di Gardu Induk Tengkawang penyulang T-13; pengembangan model hubung pendek dengan ETAP 12.6.0 masih diperlukan mengingat pentingnya pengaturan sistem pengaman dalam bidang kelistrikan.
REFERENSI
[1] Novi Gusti Pahiyanti Dkk, "Proteksi Arus Lebih Pada Penyulang Lenguh (SKTM) Dan Penyulang Aum (SUTM)," Energi & Kelistrikan, vol. 7, no. 2, p.144, Desember 2015.
[2] Garuh Andi Pramata, "Analisa Koordinasi OCR (Over Current Relay) Dengan Menggunakan Simulasi ETAP 12.6.0 & ISA-TDMS Pada Gardu Induk Jajar," no. Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, 2018.
[3] F.J Tasiam, Proteksi Sistem Tenaga Listrik. Yogyakarta: Teknosian, 2017.
[4] Muh. Harjunang Dkk, "Analisis Gangguan Hubung pendek Simetri Dan Tidak Simetri Pada Jaringan Distribusi 20 kV Di Gardu Induk Panakkukang," Seminar Nasional Teknik Elektro dan Informatika (SNTEI), vol. 2, pp. 402-405, September 2018. [5] Haris Ikhwan Abdullah, "Analisis Gangguan Hubung
pendek Pada Penyulang H2 Tegangan Menengah 20 kV Di Gardu Induk Harapan Baru Menggunakan Program ETAP 12.0," Analisis Gangguan Hubung pendek Pada Penyulang H2 Tegangan Menengah 20 kV Di Gardu Induk Harapan Baru Menggunakan Program ETAP 12.0, 2019.
[6] Ana Tri Wijayanti, "Analisa Gangguan Pada Penyulang Benteng Di Gardu Induk Bukit Siguntang Rayon Rivai Palembang," no. Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Sriwijaya, 2014.
[7] Pandjaitan Bonar, Praktik-Praktik Proteksi Sistem Tenaga Listrik. Yogyakarta: Penerbit : Andi Yogyakarta, 2012.
[8] Wahyudi Sarimun, Proteksi Sistem Distribusi Tenaga Listrik, Pertama ed.: Garamond, 2012. Novi Gusti Pahiyanti Dkk, "Proteksi Arus Lebih Pada Penyulang Lenguh (SKTM) Dan Penyulang Aum (SUTM)," Energi & Kelistrikan, vol. 7, no. 2, p.144, Desember 2015.
[9] Ali Akmal Dkk, "Studi Pengaturan Relay Arus Lebih Dan Relay Hubung Tanah Penyulang Timor 4 Pada Gardu Induk ," Jurnal Infotronik, vol. 2, no. 1 pp. 34-43, Juni 2017.
[10] Hendra Marta Yudha, Rele Proteksi Prinsip dan Aplikasi : Jurusan Teknik elektro Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya, 2008.
[11] Agung Prasetyo, "Analisis Kinerja Relay Arus Lebih Pada PLTU Embalut PT. Cahaya Fajar Kaltim Unit 1 X 60 MW Dengan Simulasi," Politeknik Negeri Samarinda, 2019.
![Gambar 3 Gangguan Hubung pendek Tiga fasa [6]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/2263724.3562691/3.893.128.423.613.1079/gambar-gangguan-hubung-pendek-tiga-fasa.webp)
