ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT
TRANSFORMATOR 30 MVA DENGAN PENTANAHAN NGR DI
GI PANAKKUKANG
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Diploma Tiga (D-3) Program Studi Teknik Lisrik
Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Ujung Pandang
MUH NURSYAM 321 14 036
PROGRAM STUDI D-3 TEKNIK LISTRIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG
MAKASSAR
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Laporan Tugas Akhir dengan judul “ANALISIS GANGGUAN HUBUNG
SINGKAT TRANSFORMATOR 30 MVA DENGAN PENTANAHAN NGR DI GI PANAKKUKANG” Oleh Muh Nursyam 321 14 036.
Telah layak dan siap untuk diseminarkan sebagai salah satu syarat guna
memperoleh gelar Diploma Tiga (D-3) di Politeknik Negeri Ujung Pandang.
Makassar, September 2017
Mengesahkan,
Pembimbing I Pembimbing II
Aksan, S.T ., M.T. Agus Salim S.T., M.T.
NIP: 19660601 199003 1 001 NIP: 19670816 199503 1 001
Mengetahui, Ketua Program Studi,
Purwito, S.T ., M.T. NIP: 19660719 199003 1 001
iii
HALAMAN PENERIMAAN
Pada hari ini, ………. tanggal September 2017 panitia ujian sidang tugas akhir,
telah menerima dengan baik hasil Tugas Akhir oleh:
NAMA : MUH NURSYAM
NIM : 321 14 036
Judul Tugas Akhir
“ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT TRANSFORMATOR 30 MVA DENGAN PENTANAHAN NGR DI GI PANAKKUKANG”
Makassar, September 2017
Panitia Ujian Sidang Tugas Akhir
1. Dr., Alimin, M.Pd. Ketua (………)
2. Purwito, S.T., M.T. Sekertaris (………)
3. Nurhayati, S.Si., M.T. Anggota (………)
4. Ruslan S.T., M.T. Anggota (………)
5. Aksan, S.T., M.T. Pembimbing 1 (………)
iv
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan
karunia dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini
yang berjudul “ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT
TRANSFORMATOR 30 MVA DENGAN PENTANAHAN NGR DI GI PANAKKUKANG”.
Selama penulisan Tugas Akhir ini, banyak pengalaman berharga serta ilmu
yang bermanfaat yang diperoleh. Maka pada kesempatan ini, penulis mengucapkan
banyak terima kasih kepada semua pihak atas bimbingan, motivasi, dan saran yang
telah diberikan kepada penulis, antara lain:
1. Bapak Dr. Ir. H. Hamzah Yusuf, M.Si. selaku Direktur Politeknik Negeri
Ujung Pandang.
2. Bapak Moch. Munip, selaku Manager PT PLN (Persero) Tragi Panakkukang
3. Staf dan Pegawai PT PLN (Persero) Tragi Panakkukang.
4. Ibu Dr. Ir. Hafsah Nirwana M.T., sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro
Politeknik Negeri Ujung Pandang.
5. Bapak Purwito, S.T., M.T. sebagai Kepala Program Studi Teknik Listrik.
6. Bapak Aksan, S.T., M.T., selaku pembimbing utama dan Bapak Agus
Salim, S.T., M.T. yang mana keduanya dengan penuh kesabaran
memberikan bantuan, dorongan dan bimbingan sejak awal penyusunan
v
7. Segenap Dosen dan Staf pengajar jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri
Ujung Pandang.
8. Kedua orang tua tercinta yang selalu mendoakan dan mendukung penulis
dengan penuh kasih sayang.
9. Saudara-saudari kelas 3B Teknik Listrik.
10. Teman – teman Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro.
Penulis menyadari dalam penulisan Tugas Akhir ini masih terdapat banyak
kekurangan. Karena penulis merupakan mahasiswa yang mempunyai keterbatasan
ilmu pengetahuan dan juga sebagai manusia biasa yang tidak luput dari kesalahan.
Maka dari itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi
memajukan pihak penulis, maupun bagi kemajuan ilmu pengetahuan.
SemogaTugas Akhir ini dapat memberikan informasi dan ilmu bermanfaat
bagi para pembacanya, serta semoga amal baik semua pihak yang telah membantu
mendapat balasan yang setara dari Allah SWT.Amin.
Makassar, September 2017
vi
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN SAMPUL ...i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
HALAMAN PENERIMAAN ... iii
KATA PENGANTAR ...iv
DAFTAR ISI ...vi
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR GAMBAR ...xi
DAFTAR LAMPIRAN ... xiii
SURAT PERNYATAAN...xiv
RINGKASAN ... xv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Ruang Lingkup Kegiatan ... 3
1.4 Tujuan Kegiatan ... 3
1.5 Manfaat Kegiatan ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1 Gardu Induk ... 4
2.1.1 Pengertian Gardu Induk ... 4
2.1.2 Peralatan Gardu Induk ... 5
1) Transformator Tenaga ... 5
2) Pemutus Tenaga ... 6
3) Transformator Arus (Current Transformer) ... 6
4) Transformator Tegangan (Voltage Transformer) ... 7
vii
6) Lightning Arrester (LA) ... 8
2.2 Panel Tegangan Menengah ... 9
2.2.1 Komponen – Komponen Kubikel ... 9
2.3 Sistem Pentanahan Titik Netral ... 10
2.3.1 Neutral Grounding Resistor ... 10
2.4 Relay Proteksi Penyulang ... 13
2.4.1 Relay Arus Lebih (OCR) ... 13
2.4.2 Relay Gangguan Tanah (GFR) ... 13
2.4.3 Nilai Setelan Relay ... 14
1) Setelan Arus ... 14
2) Setelan Waktu ... 15
2.5 Gangguan Hubung Singkat ... 16
1) Komponen Urutan Positif... 16
2) Komponen Urutan Negatif ... 16
3) Komponen Urutan nol ... 16
2.5.1 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat ... 17
1) Menghitung Impedansi Sumber ... 17
2) Menghitung Impedansi Transformator... 17
3) Menghitung Impedansi Penyulang ... 19
4) Menghitung Impedansi Ekuivalen Jairngan ... 19
5) Gangguan Hubung Singkat 3 Phasa ... 21
6) Gangguan Hubung Singkat 2 Phasa ... 22
7) Gangguan Hubung Singkat I Phasa ke Tanah ... 23
2.6 DigSiLeNT PowerFactory 15.1.7 ... 24
2.7 Software Mathcad ... 25
BAB III METODE KEGIATAN ... 26
3.1 Tempat dan Waktu Kegiatan ... 26
3.2 Alat dan Bahan ... 26
3.3 Prosedur Kegiatan ... 26
3.4 Teknik Pengumpulan Data ... 27
viii
3.4.2 Wawancara ... 28
3.4.3 Dokumentasi ... 28
3.5 Teknik Analisis Data ... 28
BAB IV HASIL DAN DESKRIPSI ... 29
4.1 Hasil Kegiatan ... 29
4.1.1 Data Peralatan ... 29
1) Single Line Diagram Gardu Induk Panakkukang ... 29
2) MVA Hubung Singkat ... 31
3) Transformator #1 GI Panakkukang ... 31
4) Data Penyulang Hertasning Baru ... 32
5) Data Jaringan Penyulang Hertasning Baru... 33
6) Data NGR Transformator #1 GI Panakkukang ... 35
7) Data Relay OCR / GFR Penyulang Hertasning Baru ... 36
4.2 Deskripsi Kegiatan ... 37
4.2.1 Perhitungan Arus Hubung Singkat ... 37
1) Menghitung Impedansi Sumber ... 37
2) Menghitung Impedansi Transformator... 38
3) Menghitung Impedansi Penyulang ... 38
4) Menghitung Impedansi Ekuivalen Jaringan ... 39
5) Menghitung Gangguan Hubung Singkat ... 41
4.2.2 Menghitung Koordinasi OCR / GFR Penyulang Hertasning Baru ... 43
1) Setting OCR Penyulang Hertasning Baru ... 43
2) Setting GFR Penyulang Hertasning Baru... 47
3) Setting OCR Incoming Penyulang ... 48
4) Setting GFR Incoming Penyulang ... 50
4.2.3 Simulasi Gangguan dan Koordinasi Relay Penyulang Hertasning Baru ... 54
1) Simulasi Gangguan ... 54
2) Simulasi Koordinasi Relay ... 58
4.2.4 Penyebab Besarnya Arus Hubung Singkat 1 Phase – Ground Penyulang Hertasning Baru... 61
ix BAB 5 PENUTUP ... 64 5.1 Kesimpulan ... 64 5.2 Saran ... 65 DAFTAR PUSTAKA ... 66 LAMPIRAN ... 67
x
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Keuntungan dan Kerugian NGR Tahanan Rendah dan Tinggi ... 11
Tabel 2 Nilai Konstanta α dan β ... 15
Tabel 3 Spesifikasi Transformator ... 31
Tabel 4 Spesifikasi Kubikel Penyulang Hertasning Baru ... 32
Tabel 5 Spesifikasi Penghantar JTM Penyulang Hertasning Baru ... 33
Tabel 6 Impedansi Urutan Penghantar AAAC... 33
Tabel 7 Data Spesifikasi NGR Transformator #1 GI Panakkukang ... 35
Tabel 8 Data Relay OCR / GFR Penyulang ... 36
Tabel 9 Nilai Impedansi Penyulang Urutan Negatif dan Positif ... 39
Tabel 10 Nilai Impedansi Urutan Nol Penyulang ... 39
Tabel 11 Data Impedansi Ekuivalen Jaringan Urutan Positif dan Negatif ... 40
Tabel 12 Data Impedansi Ekuivalen Jaringan Urutan Nol... 40
Tabel 13 Nilai Arus Hubung Singkat 3 Phasa ... 41
Tabel 14 Nilai Arus Hubung Singkat 2 Phasa ... 42
Tabel 15 Nilai Arus Hibung Singkat 1 Phasa ke Tanah... 43
Tabel 16 Perbandingan Setting Relay Hasil Perhitungan dan Data Lapangan... 51
Tabel 17 Tabel Perbandingan Simulasi dan Perhitungan Hubung Singkat ... 57
Tabel 18 Pengaruh Resitansi NGR terhadap Gangguan Hubung Singkat 1 Phasa- Tanah ... 62
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Gardu Induk... 4
Gambar 2 Transformator Tenaga ... 5
Gambar 3 Jenis – jenis PMT ... 6
Gambar 4 Transformator Arus (Current Transformator) ... 7
Gambar 5 Transformator Tegangan ... 7
Gambar 6 Pemisah (PMS) ... 8
Gambar 7 Light Arrester (LA) ... 8
Gambar 8 Kubikel Tegangan Menengah ... 9
Gambar 9 Neutral Grounding Resistor ... 12
Gambar 10 Rangkaian Ekuivalen Hubung Singkat 3 Phasa ... 21
Gambar 11 Rangkaian Ekuivalen Hubung Singkat 2 Phasa ... 22
Gambar 12 Rangkaian Ekuivalen Hubung Singkat 1 Phasa Tanah ... 23
Gambar 13 Bagan Alir Prosedur Kegiatan... 27
Gambar 14 Single Line Gardu Induk Panakkukang ... 30
Gambar 15 Transformator #1 Gardu Induk Panakkukang ... 31
Gambar 16 Kubikel Penyulang Hertasning Baru ... 33
Gambar 17 Peta Penyulang Hertasning Baru ... 34
Gambar 18 Skema Gangguan Penyulang Hertasning Baru ... 37
Gambar 19 Kurva karakteristik OCR / GFR Hasil Perhitungan ... 52
Gambar 20 Kurva karakteristik OCR / GFR Existing ... 53
Gambar 21 Simulasi dan Calculate Output Gangguan 3 Phasa ... 54
xii
Gambar 23 Simulasi dan Calculate Output Gangguan 1 Phasa ke Tanah ... 56
Gambar 24 Simulasi Kerja Relay OCR Outgoing... 58
Gambar 25 Report Simulasi Kerja Relay OCR Outgoing ... 59
Gambar 27 Simulasi Kerja Relay OCR Incoming... 59
Gambar 28 Report Simulasi Kerja Relay OCR Incoming ... 60
Gambar 29 Gangguan 1 Phasa-tanah Penyulang Hertasning Baru ... 61
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Simulasi Gangguan ... 68
Lampiran 2 Data Gangguan ... 80
Lampiran 3 Dokumentasi Pemeliharaan ... 83
xiv
SURAT PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama : Muh. Nursyam
NIM : 32114036
Menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa segala pernyataan dalam
Laporan Tugas Akhir ini yang berjudul “ANALISIS GANGGUAN HUBUNG
SINGKAT TRANSFORMATOR 30 MVA DENGAN PENTANAHAN NGR DI GI PANAKKUKANG” merupakan gagasan dan hasil karya saya sendiri dengan
arahan komisi pembimbing, dan belum pernah diajukan dalam bentuk apapun pada
perguruan tinggi dan instansi manapun.
Semua data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan secara jelas dan
dapat diperiksa kebenarannya. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari
karya yang diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam naskah dan
dicantumkan dalam laporan tugas akhir ini.
Jika pernyataan saya tersebut diatas tidak benar, saya siap menanggung resiko
yang ditetapkan oleh Politeknik Negeri Ujung Pandang.
Makassar, 29 September 2017 Muh. Nursyam 32114036
xv
RINGKASAN
Muh Nursyam. Analisis Gangguan Hubung Singkat Transformator 30 MVA dengan Pentanahan NGR di GI Panakkukang. (Aksan, S.T., M.T./ Agus
Salim, S.T., M.T.)
Transformator tenaga adalah suatu peralatan listrik yang berfungsi mentransformasikan tenaga listrik dari tegangan tinggi ke tegangan yang lebih rendah maupun sebaliknya, yang mampu mengalirkan daya sesuai dengan kapasitasnya. Transformator memiliki NGR (Neutral Grounding Resistor) yang membatasi besarnya arus gangguan fasa ke tanah apabila terjadi gangguan pada sisi sekunder trafo. Kegagalan NGR dalam menjalankan fungsinya dapat menyebabkan besarnya arus gangguan hubung singkat phasa-tanah, hal ini dapat menyebabkan gangguan pada transformator tenaga sehingga terjadi pemadaman yang besar pada sistem kelistrikan yang disuplai transformator tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk menjelaskan sebab besarnya gangguan hubung singkat pada penyulang serta menjelaskan bagaimana koordinasi relay proteksi yang terpasang untuk mengamankan peralatan ketika terjadi gangguan hubung singkat.
Penelitian ini di fokuskan di penyulang Hertasning Baru yang disuplai oleh transformator 30 MVA GI Panakkukang ini. Data yang dikumpulkan yaitu data transformator, NGR, Relay, dan data penyulang. Data – data yang dikumpulkan diperoleh dengan teknik wanwancara, dan observasi serta dokumentasi di PT. PLN (Persero) Tragi Panakkukang Makassar. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah perhitungan manual menggunakan aplikasi Mathcad dan menggunakan aplikasi DigSILENT Powerfactory 15.1.7 untuk simulasi gangguan hubung singkat serta koordinasi relay proteksi pada penyulang.
Berdasarkan Hasil penelitian ini diperoleh nilai arus hubung singkat 3 phasa, 2 phasa, dan 1 phasa-tanah sesuai perhitungan terbesar yaitu 6225 A, 5417 A, 287,95 A serta koordinasi relay proteksi penyulang terlihat dari waktu kerja relay sisi outgoing lebih cepat dibandingkan sisi incoming ketika terjadi gangguan.
Kata kunci: transformator, Neutral Grounding Resistor, arus hubung singkat, koordinasi, relay proteksi, penyulang.
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Listrik sudah menjadi salah satu kebutuhan utama masyarakat di era yang
modern ini. Dalam penyalurannya sampai ke konsumen energi listrik disalurkan
dari sumber listrik yaitu Pembangkit (PLTU, PLTA, PLTD, dll) kemudian di
salurkan ke sistem transmisi pada tegangan 70 kV, 150 kV atau 500 kV (Tegangan
tinggi) untuk disalurkan ke gardu induk. Di Gardu Induk inilah tenaga listrik di
transformasikan untuk disalurkan kepelanggan listrik.
Salah satu gardu induk yang ada di kota Makassar adalah gardu induk
Panakkukang. Gardu Induk Panakkukang ini merupakan Gardu Induk yang
melayani beban listrik hampir seluruh kota Makassar, bahkan merupakan salah satu
Gardu Induk yang melayani beban terbesar di pulau Sulawesi dengan total beban
sebesar 450 MW. Dengan kondisi seperti ini tentunya sistem tenaga listrik harus
dapat mempunyai keandalan yang baik, yang secara kontinyu dapat melayani
kebutuhan energi listrik. Salah satu penunjangnya adalah sistem proteksi dan
pentanahan yang baik demi mengamankan sistem dari gangguan.
Salah satu gangguan dalam penyaluran tenaga listrik adalah gangguan
hubung singkat. Hubung singkat terjadinya ketika konduktor / penghantar
bertegangan terhubung dengan penghantar bertegangan atau terhubung dengan
penghantar netral (ground) secara langsung. Pada gangguan hubung singkat antar
2
trasformator serta impedansi pada saluran sedangkan untuk gangguan hubung
singkat antara penghantar dengan netral (ground) tergantung pada pentanahan titik
netral transformator tenaga yang terpasang. Di GI Panakkukang sendiri dipasang
pentanahan pada titik netral transformator tenaga dengan sistem pentanahan NGR
(netral grounding resistor) dengan tahanan sebesar 40-ohm yang mana dapat
membatasi besarnya arus gangguan hubung singkat phase-ground sampai 300 A.
Namun bagaiamana pada kondisi abnormal dimana besar arus hubung
singkat phase-ground meningkat drastis melebihi batas yang telah dihitung. Seperti
pada kasus trip penyulang Hertasning Baru yang disuplai dari transformator 30
MVA dengan sistem pentanahan NGR 40-Ohm pada tanggal 6 Maret 2017 dimana
besar arus gangguan phasa ketanah yang terukur sampai ribuan ampere. Hal ini
merupakan masalah serius karena nilai arus gangguan yang sangat besar dapat
menyebabkan kerusakan peralatan pada gardu induk itu sendiri seperti pada kasus
meledaknya kabel tanah dan voltage transformer pada penyulang incoming GI
Tanjung Bunga tanggal 13 Maret 2017 akibat besarnya gangguan singkat
phase-ground yang terjadi.
Oleh karena itu studi analisis hubung singkat serta koordinasi relay proteksi
sangatlah perlu untuk dibahas. Atas dasar inilah penulis tertarik mengangkat
penelitian dengan judul “Analisis Gangguan Hubung Singkat Transformator 30 MVA dengan Pentanahan NGR di GI Panakkukang”.
3
1.2 Rumusan Masalah
1. Apa penyebab besarnya arus gangguan hubung singkat 1 phasa ketanah
pada penyulang Hertasning Baru?
2. Bagaimana koordinasi relay proteksi untuk mengamankan sistem saat
terjadi gangguan hubung singkat pada penyulang Hertasning Baru?
1.3 Ruang Lingkup Kegiatan
Penelitian ini difokuskan pada analisis gangguan hubung singkat di sisi
sekunder transformator 30 MVA dengan Pentanahan NGR 40-Ohm pada kasus
trip penyulang Hertasning Baru dengan level arus gangguan hubungyang
sangat besar pada tanggal 06 maret 2017 Pukul 01:44 WITA.
1.4 Tujuan Kegiatan
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah
1. Menentukan besar arus gangguan hubung singkat yang dapat terjadi
pada penyulang Hertasning Baru.
2. Menetukan koordinasi relay proteksi dalam mengamankan gangguan
hubung singkat pada penyulang Hertasning Baru.
1.5 Manfaat Kegiatan
Adapun manfaat penelitian yang dilakukan, yaitu:
1. Dapat menghitung besar arus gangguan saat terjadi gangguan hubung
singkat pada jaringan 3 phasa khususnya pada jaringan distribusi.
2. Dapat menentukan setting relay arus lebih dan relay gangguan tanah agar
sistem proteksi bekerja dengan baik sehingga stabilitas tenaga listrik dapat
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.4 Gardu Induk
2.4.1 Pengertian Gardu Induk
Gardu induk merupakan suatu instalasi yang terdiri dari sekumpulan
peralatan listrik yang disusun menurut pola tertentu dengan pertimbangan teknis,
ekonomis serta keindahan.
Fungsi dari gardu induk adalah sebagai berikut:
a. Mentransformasikan tenaga listrik tegangan tinggi yang satu ketegangan yang lainnya atau tegangan menengah.
b. Pengukuran pengawasan operasi serta pengaturan pengamanan dari sistem tenaga listrik.
c. Pengaturan daya ke gardu – gardu lainnya melalui tegangan tinggi dan gardu distribusi melalui feeder tegangan menengah.
Pada dasarnya gardu induk terdiri dari saluran masuk dan dilengkapi
dengan transformator tenaga, peralatan ukur, peralatan penghubung dan lainnya
yang saling menunjang.
5
2.1.2 Peralatan Gardu Induk
1) Transformator tenaga
Transformator tenaga adalah suatu peralatan listrik yang berfungsi
mentransformasikan tenaga listrik dari tegangan tinggi ke tegangan yang
lebih rendah maupun sebaliknya pada frekuensi yang sama, yang mampu
mengalirkan daya sesuai dengan kapasitasnya. Prinsip kerja transformator
menggunakan “prinsip elektromagnetik yaitu hukum ampere dan induksi
faraday, dimana perubahan arus atau medan listrik dapat membangkitkan
medan magnet dan perubahan medan magnet / fluks dapat membangkitkan
tegangan induksi” (PT. PLN Persero, 2014:1).
Bagian – bagian transformator antara lain:
a. Inti besi e. Belitan (Wiring)
b. Konservator f. Minyak Isolasi Transformator dan
c. Bushing g. Pendingin
d. Tap Changer h. Proteksi Transformator
6
2) Pemutus Tenaga
Berdasarkan IEV (International Electrotechnical Vocabulary) 441 – 14 – 20 disebutkan bahwa Circuit Breaker (CB) atau pemutus tenaga
(PMT) merupakan peralatan saklar / switching mekanis, yang mampu
menutup, mengalirkan dan memutus arus beban dalam kondisi normal serta
mampu menutup, mengalirkan (dalam periode waktu tertentu) dan memutus
arus beban dalam kondisi abnormal seperti kondisi gangguan hubung
singkat (short circuit).
Gambar 2.3 Jenis – jenis PMT
Sumber: PT. PLN (Persero) SK-Dir 0520, 2014
3) Transformator Arus (Current Transformer)
Transformator arus (Current transformer) yaitu peralatan yang
digunakan untuk melakukan pengukuran besaran arus pada instalasi tenaga
listrik disisi primer (TET, TT dan TM) yang berskala besar dengan
melakukan transformasi dari besaran arus yang besar menjadi besaran arus
7
Gambar 2.4 Transformator Arus (Current Transformator) Sumber: PT. PLN (Persero) SK-Dir 0520, 2014
4) Transformator Tegangan (Voltage Transformer)
Transformator tegangan adalah peralatan yang mentransformasi
tegangan sistem yang lebih tinggi ke suatu tegangan sistem yang lebih
rendah untuk kebutuhan peralatan indikator, alat ukur / meter dan relay.
Gambar 2.5 Transformator Tegangan
Sumber: PT. PLN (Persero) Buku O&M, 2014
5) PMS (Disconnecting Switch)
PMS / Pemisah atau disconnecting switch merupakan suatu
8
rangkaian listrik dalam kondisi bertegangan atau tidak bertegangan tanpa
arus beban.
Gambar 2.6 Pemisah (PMS)
Sumber: PT. PLN (Persero) SK-Dir 0520, 2014
6) Lightning Arrester (LA)
Lightning Arrester (LA) merupakan peralatan yang berfungsi untuk melindungi peralatan listrik lain dari tegangan surja (baik surja hubung
maupun surja petir).
Gambar 2.7 Lightning Arrester
9
2.2 Panel Tegangan Menengah
Panel tegangan menengah adalah seperangkat peralatan listrik yang dipasang
pada Gardu Induk yang berfungsi sebagai pembagi, pemutus, penghubung,
pengontrol dan pengaman sistem penyaluran tenaga listrik tegangan menengah.
Gambar 2.8 Kubikel Tegangan Menengah
2.2.1. Komponen – Komponen Kubikel
Kubikel Tegangan Menengah terdiri dari komponen utama dan komponen
pendukung. Komponen utamanya, antara lain yaitu:
a. PMT (Pemutus) c. Transformator Arus (CT)
b. Rel d. Transformator Tegangan (VT)
Sedangkan komponen pendukung pada Kubikel yaitu:
a. Relay dan Meter c. Pemanas (Heater)
10
2.3 Sistem Pentanahan Titik Netral
Dalam pengoperasian instalasi tenaga listrik, seringkali mengalami
gangguan hubung singkat phasa ke-tanah baik hubung singkat secara langsung
maupun melalui tahanan. Dalam kondisi gangguan ke-tanah, akan terjadi fenomena
gejala-gejala “busur listrik ke tanah (arching ground)” yang sangat berbahaya
karena menimbulkan tegangan lebih transient yang pada akhirnya dapat merusak
peralatan instalasi. Pada sistem tenaga listrik tegangan menengah dan tegangan
tinggi, diperlukan sistem pentanahan melalui titik netral transformator, baik secara
langsung (solid grounding) maupun melalui tahanan (Neutral Grounding Resistor).
2.3.1 Neutral Grounding Resistor (NGR)
Salah satu metoda pentanahan titik netral adalah menggunakan NGR.
NGR merupakan sebuah tahanan yang dipasang serial dengan netral sekunder
pada transformator sebelum terhubung ke ground / tanah. Tujuan dipasangnya
NGR adalah untuk mengontrol besarnya arus gangguan yang mengalir dari sisi
netral ke tanah. Berdasarkan ketetapan SPLN 26:1980 mengenai besar tahanan
pentanahan sebagai berikut:
a. Tahanan rendah 12-ohm dan arus gangguan tanah maksimum 1000 ampere
dipakai pada jaringan kabel tanah.
b. Tahanan rendah 40-ohm dan arus gangguan maksimum 300 ampere
dipakai pada jaringan saluran udara dan campuran saluran udara dengan
kabel tanah.
c. Tahanan tinggi 500-ohm dan arus gangguan maksimum 25 ampere dipakai
11
Berikut ini daftar keuntungan dan kerugian NGR dengan tahanan rendah dan
tahanan tinggi.
Tabel 2.1 Keuntungan dan Kerugian NGR Tahanan Rendah dan Tinggi
Tahanan Keuntungan Kerugian
Rendah (12 Ω & 40 Ω)
Besar arus gangguan phasa ke tanah relatif lebih kecil dibandingkan dengan sistem pentanahan langsung.
Timbulnya rugi – rugi daya pada tahanan pentanahan selama terjadinya gangguan phasa ke tanah.
Arus gangguan satu phasa ketanah maksimum dapat di tentukan memilih nilai tanahan NGR, sehingga tidak melebihi arus nominal transformator dan tidak merusak ketahanan pelindung kabel tegangan menengah (shielding SKTM).
Masih dimungkinkan adanya bahaya gradient voltage yang tidak diproteksi oleh relay. Koordinasi setting relay
gangguan tanah masih dapat digrading berdasarkan arus dan waktu kerja.
Tidak diperlukan relay proteksi yang terlalu mahal.
Besar arus gangguan satu phasa ke-tanah sangat kecil, aman terhadap sentuhan benda sekitarnya.
Timbulnya rugi-rugi daya pada tahanan pentanahan selama terjadinya gangguan phasa ke tanah.
12
Tahanan Keuntungan Kerugian
Tinggi
(500 Ω) Kerusakan peralatan instalasi (transformator, kabel) akibat arus gangguan dapat diminimalisasi.
Karena arus gangguan ke tanah sangat kecil, sehingga relay proteksi gangguan tanah lebih mahal, perlu relay arah. Koordinasi relay proteksi hubung tanah, hanya dapat di grading berdasarkan waktu kerja (definite time).
Dalam kondisi sistem
open circuit,
dimungkinkan kondisi relay kurang selektif.
13
2.4 Relay Proteksi Penyulang 2.4.1 Relay Arus Lebih
Relay arus lebih / Over Current Relay (OCR) dengan nomor relay 50/51 merupakan proteksi utama busbar penyulang untuk jenis gangguan antar phasa.
Relay arus lebih dan gangguan tanah yang terpasang pada kopel lebih berfungsi sebagai pembatasan arus pada bay kopel. Proteksi ini bekerja dengan cara
mendeteksi besaran arus pada daerah yang diamankan. Apabila besaran arus
tersebut melampaui setting relay, relay akan bekerja membuka PMT setelah waktu
tundanya tercapai.
2.4.2 Relay Gangguan Tanah
Relay gangguan tanah / Ground Fault Relay (GFR) dengan nomor relay 50N/51N merupakan proteksi utama busbar penyulang untuk gangguan phasa –
tanah. Di wilayah kerja PLN terdapat tiga jenis pentanahan netral 20 kV yaitu
dengan tahanan rendah, langsung dan dengan tahanan tinggi. Penyetelan relay
gangguan tanah transformator mempertimbangkan faktor sebagai berikut:
a. Pola pentanahan netral transformator.
b. Ketahanan termis tahanan netral transformator (NGR).
c. Ketahanan termis shielding kabel disisi 20 kV (khususnya pada sistem
dengan netral yang ditanahkan langsung atau dengan NGR rendah).
d. Sensitivitas relay terhadap gangguan tanah.
e. Pengaruh konfigurasi belitan transformator (dilengkapi belitan delta /
14
2.4.3 Nilai Setelan Relay
Dalam melakukan penyetelan relay parameter – parameter yang harus disetel
meliputi:
1) Setelan Arus
Untuk setelan arus dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:
𝐼𝑆𝑒𝑡(𝑃) = (1,05 ≤ 1.3) 𝑥 𝐼 𝑛... (1) Keterangan:
ISet(P) = Arus setting pada sisi primer CT (A). In = Arus nominal (A)
Nilai setelan tersebut adalah nilai setelan primer trafo arus. Untuk
mendapatkan nilai setelan sekunder yang dapat disetkan pada relay arus
lebih, maka harus dihitung dengan menggunakan data ratio:
𝐼𝑠𝑒𝑡(𝑆) = 𝐼𝑆𝑒𝑡(𝑃)∗ 1
𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝐶𝑇 ... (2) Untuk nilai arus nominal
a. Sisi Penyulang
1. Untuk setting OCR nilai In yang digunakan yaitu nilai dari beban maksimum yang di suplai oleh penyulang tersebut.
2. Untuk setting GFR nilai In yang digunakan yaitu:
8% dari nilai gangguan hubung singkat 1 phasa ketanah terkecil
b. Sisi Incoming
1. Untuk setting OCR nilai In yang digunakan yaitu nilai arus nominal transformator yang di peroleh melalui persamaan:
15
𝐼𝑛 𝑇𝑟𝑎𝑓𝑜 =
𝑘𝑉𝐴
√3∗𝑘𝑉𝑝ℎ−𝑝ℎ ... (3)
Keterangan
In Trafo = Arus nominal transformator (A) kVA = Daya transformator (kVA)
kVph-ph = Tegangan phasa – phasa sisi sekunder (kV) 2. Untuk setting GFR nilai In yang digunakan yaitu:
10% dari nilai gangguan hubung singkat 1 phasa ketanah terkecil
2) Setelan Waktu
Setelan waktu relay inverse dihitung dengan menggunakan rumus
kurva waktu Vs arus. Rumus ini bermacam – macam sesuai dengan desain
pabrik pembuat relay, maka rumus kurva waktu dari standar British adalah
sebagai berikut: 𝑇𝑀𝑆 = 𝑡 ∗ ( 𝐼𝑓𝑎𝑢𝑙𝑡 𝐼𝑠𝑒𝑡 ) 𝛼 − 1 𝛽 ... (4) Keterangan
𝑇𝑀𝑆 = Time Multiple Setting (s) 𝑡 = Waktu tunda (s)
𝐼𝑓𝑎𝑢𝑙𝑡 = Arus gangguan hubung singkat (A) 𝛼, 𝛽 = Konstanta
Tabel 2.2 Nilai Konstanta α dan β
Jenis Kurva α β
Standard Inverse (SI) 0,02 0,14
Very Inverse (VI) 1 13,2
16
2.5 Gangguan Hubung Singkat
Berdasarkan ANSI / IEEE standar 100-1992, “Gangguan didefenisikan
sebagai suatu kondisi fisis yang disebabkan kegagalan suatu perangkat, komponen, atau suatu elemen untuk bekerja sesuai fungsinya”. Untuk mengetahui besarnya
arus hubung singkat terbesar yang mungkin terjadi harus mengetahui beberapa hal
terlebih dahulu, yaitu: Komponen simetri adalah suatu cara atau metode yang secara
matematik akan mempermudah dalam menganalisa sistem tak seimbang phasa
banyak.
a. Komponen Urutan Positif
Terdiri dari 3 fasor yang sama besarnya, terpisah satu dengan yang lain dalam
phasa terbesar 120o, dan mempunyai urutan phasa yang sama seperti fasor-fasor aslinya.
b. Komponen Urutan Negatif
Terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya, terpisah satu dengan yang lain
dalam phasa sebesar 120o dan mempunyi urutan phasa yang berlawanan dengan phasa-phasa aslinya.
c. Komponen Urutan Nol
Merupakan komponen yang terdiri dari tiga fasor yang sama
besarnya dan tidak ada pergeseran phasa antara fasor yang satu dengan
17
2.5.1 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat
Berdasarkan standar PUIL 2000, “Arus hubung singkat adalah arus lebih
yang diakibatkan oleh gangguan impedansi yang sangat kecil mendekati nol antara dua penghantar aktif yang dalam kondisi operasi normal berbeda potensialnya.”
Untuk menghitung arus hubung singkat pada sistem, pertama hitung impedansi
sumber (reaktansi) dalam hal ini diambil dari data hubung singkat maksimum pada
bus 150 kV, kedua menghitung reaktansi transformator tenaga, ketiga menghitung
impedansi penyulang, keempat menghitung impedansi ekuivalen, dan yang terakhir
mensubtitusikan nilai impedansi ekuivalen ke persamaan arus hubung singkat.
1) Menghitung Impedansi Sumber
Adapun rumus dasar perhitungan impedansi sumber yang
dikemukakan oleh Yulistiawan, dkk (2012: 87) adalah:
𝑍𝑠 = 𝑘𝑉2
𝑀𝑉𝐴ℎ𝑠 ... (5)
Keterangan:
Zs = Impedansi sumber (Ω)
kV = Tegangan pada rating kV
MVAhs = Short circuit level transformator tenaga 2) Menghitung Impedansi Transformator
Untuk menghitung Impedansi transformator, digunakan rumus:
Zt =
𝑘𝑉2
𝑀𝑉𝐴 (𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜) ... (6) Keterangan:
Zt = Impedansi transformator (Ω)
18
a. Impedansi urutan positif, negatif (Zt1 = Zt2)
𝑍𝑡1 = % 𝑍𝑡 ∗ 𝑍𝑡 ... (7) Keterangan:
Zt1 = Impedansi urutan positif transformator (Ω) %Zt = Persentasi impedansi transformator (Ω)
Untuk impedansi transformator nilai yang diambil adalah
komponen reaktansi karena nilai resistansi pada transformator
dianggap sangat kecil.
b. Impedansi Urutan Nol (Zt0)
Reaktansi urutan nol ini didapat dengan memperhatikan data
transformator tenaga itu sendiri yaitu dengan melihat kapasitas belitan
delta yang ada dalam transformator itu:
1. Untuk transformator tenaga dengan hubungan belitan ∆/Y dimana
kapasitas belitan deta sama besar dengan kapasitas belitan Y, maka
Xt0 = Xt1.
2. Untuk transformator tenaga dengan belitan Yyd dimana kapasitas
belitan delta (d) biasanya sepertiga dari kapasitas belitan Y (belitan
yang dipakai untuk menyalurkan daya, sedangkan belitan delta tetap
ada di dalam tetapi tidak dikeluarkan kecuali satu terminal delta
untuk ditanahkan), maka nilai Xt0 = 3Xt1.
3. Untuk transformator tenaga dengan hubungan YY dan tidak
mempunyai belitan delta di dalamnya, maka besarnya Xt0 berkisar antara 9 s/d 14 Xt1.
19
3) Menghitung Impedansi Penyulang
Impedansi penyulang ini dihitung tergantung dari besarnya
impedansi per meter penyulang yang bersangkutan, dimana besar nilainya
ditentukan dari konsfigurasi tiang yang digunakan untuk jaringan SUTM
(Saluran Udara Tegangan Menengah) atau dari jenis kabel tanah untuk
jaringan SKTM (Saluran Kabel Tegangan Menengah). Rumus perhitungan
dikemukakan oleh Yulistiawan, dkk (2012: 91)
Z
1 = Z2 = % panjang x Panjang penyulang x (R1 + jX1) ... (8) Keterangan:
Z1 = Impedansi urutan positif (Ω)
Z2 = Impedansi urutan negatif (Ω)
4) Menghitung Impedansi Ekuivalen Jaringan
Perhitungan yang akan dilakukan disini adalah perhitungan
besarnya nilai impedansi positif (Z1 eq), negatif (Z2 eq), dan nol (Z0 eq) dari titik gangguan sampai ke sumber, sesuai dengan urutan di atas. Karena dari
sumber ke titik gangguan impedansi yang terbentuk adalah tersambung seri,
maka perhitungan Z1eq dan Z2eq dapat langsung menjumlahkan impedansi-impedansi tersebut.
Sedangkan untuk perhitungan Z0eq dimulai dari titik gangguan sampai ke transformator tenaga yang netralnya ditanahkan. Untuk
menghitung Z0eq ini, diumpamakan transformator tenaga yang terpasang mempunyai hubungan Yyd, dimana mempunyai nilai Xt0 = 3Xt1.
20
Adapun rumus perhitungan Z1eq dan Z2eq dikemukakan oleh Yulistiawan, dkk (2012: 85)
Z1 eq = Z2 eq = Z1s + Z1t + Z1 penyulang ... (9) Keterangan:
Z1s = Hitungan impedansi sumber (Ω) Z1t = Hitungan impedansi transformator (Ω) Z1 penyulang= Tergantung dari lokasi gangguan (Ω)
Lokasi gangguan diasumsikan terjadi pada 0% 25%, 50%, 75%
dan 100% panjang penyulang, maka Z1 eq dan Z2 eq yang didapat juga pada lokasi tersebut.
Perhitungan Z0 eq:
Z0 eq = Zt0 + 3RN + Z0 penyulang ... (10) Keterangan:
RN = Pentanahan netral pada transformator (Ω)
Karena lokasi gangguan diasumsikan terjadi pada 0% 25%, 50%,
75% dan 100% panjang penyulang, maka Z0 eq yang didapat juga pada lokasi tersebut. Setelah mendapatkan impedansi ekuivalen sesuai dengan lokasi
gangguan, selanjutnya perhitungan arus gangguan hubung singkat dapat
dihitung dengan menggunakan rumus dasar seperti dijelaskan sebelumnya,
hanya saja impedansi ekuivalen mana yang dimasukkan ke dalam rumus
dasar tersebut adalah tergantung dari hubung singkat 3 phasa, 2 phasa atau
21
5) Gangguan Hubung Singkat 3 phasa
Gambar 2.10 Rangkaian Ekuivalen Hubung Singkat 3 Phasa
Kemungkinan terjadinya gangguan 3 phasa adalah putusnya salah
satu kawat phasa yang letaknya paling atas pada transmisi atau distribusi,
dengan konfigurasi kawat antar phasanya disusun secara vertikal.
Kemungkinan terjadinya memang sangat kecil, tetapi dalam analisanya
tetap harus diperhitungkan.
Kemungkinan lain adalah akibat pohon yang cukup tinggi dan
berayun sewaktu angin kencang, kemudian menyentuh ketiga kawat pada
transmisi atau distribusi. Gangguan hubung singkat 3 phasa dapat dihitung
dengan menggunakan rumus hukum ohm yang dikemukakan oleh
Yulistiawan, dkk (2012: 92) I3phasa= 𝐸𝑓𝑎𝑠𝑎 𝑍1 𝑒𝑞 = 𝑉𝑝ℎ 𝑍1 𝑒𝑞 = 20000 √3 𝑍1 𝑒𝑞 = 11547 𝑍1 𝑒𝑞 ... (11) Keterangan:
I3phasa = Arus gangguan hubung singkat 3 phasa (A) Vph = Tegangan phasa-netral sistem 20 kV =
20000 √3 (V) Z1 eq = Impedansi Ekuivalen Jaringan Urutan Positif (Ω)
22
6) Gangguan Hubung Singkat 2 phasa
Gambar 2.11 Rangkaian Ekuivalen Hubung Singkat 2 Phasa
Kemungkinan terjadinya gangguan 2 phasa disebabkan oleh
putusnya kawat phasa tengah pada transmisi atau distribusi. Kemungkinan
lainnya adalah dari rusaknya isolator di transmisi atau distribusi sekaligus 2
phasa. Gangguan seperti ini biasanya mengakibatkan 2 phasa ke tanah.
Gangguan hubung singkat 2 phasa dapat dihitung dengan menggunakan
rumus sebagai berikut yang dikemukakan oleh Yulistiawan, dkk (2012: 94)
I1phasa = 𝑉𝑝ℎ−𝑝ℎ 𝑍1𝑒𝑞+ 𝑍2𝑒𝑞 = 20000 𝑍1𝑒𝑞+ 𝑍2𝑒𝑞 ... (12) I2phasa = 𝑉𝑝ℎ−𝑝ℎ 2 𝑥 𝑍1𝑒𝑞 ... (13) Keterangan
I2phasa = Arus gangguan 2 phasa (A) Vph-ph = Tegangan antar phasa (V)
23
7) Gangguan Hubung Singkat 1 Phasa ke tanah
Gambar 2.12 Rangkaian Ekuivalen Hubung Singkat 1 Phasa Tanah
Kemungkinan terjadinya gangguan satu phasa ke tanah adalah back
flashover antara tiang ke salah satu kawat transmisi dan distribusi. Sesaat setelah tiang tersambar petir yang besar walaupun tahanan kaki tiangya
cukup rendah namun bisa juga gangguan phasa ke tanah ini terjadi sewaktu
salah satu kawat phasa transmisi / distribusi tersentuh pohon yang cukup
tinggi dll. Berikut rumus yang dikemukakan oleh Yulistiawan, dkk (2012:
92):
I1 phasa ke tanah = 3 x I0 ... (14) Keterangan:
I0 = Arus Urutan Nol (A)
Sehingga arus gangguan hubung singkat 1 phasa ketanah dapat dihitung
sebagai berikut: I1phasa = 3𝑥20000 √3 𝑍1 𝑒𝑞+ 𝑍2 𝑒𝑞 + 𝑍0 𝑒𝑞 ... (15) Keterangan:
24
2.6 DigSileNT PowerFactory 15.1.7
DigSileNT merupakan akronim dari DIgital SImuLation of Electrical NeTworks. DigSileNT adalah sebuah program komputer rekayasa untuk analisis transmisi distribusi, dan sistem tenaga listrik industri. Software ini telah dirancang
sebagai paket perangkat lunak yang terintegrasi dan interaktif canggih
didedikasikan untuk sistem tenaga listrik dan analisis control dalam rangka
mencapai tujuan utama dan perencanaan dan operasi optimalisasi. (DigSileNT
PowerFactory 15 User Manual, 2014). Fitur utama termasuk:
a. Fungsi inti PowerFactory: definisi, modifikasi dan organisasi kasus rutinitas numerik inti, dan fungsi dokumentasi output.
b. Garis grafis dan data penaganan kasus tunggal interaktif terpadu.
c. Elemen daya sistem dan database pada studi kasus-kasus dasar.
d. Fungsi perhitungan terintegrasi (misalnya garis dan perhitungan parameter mesin berdasarkan informasi geometris atau papan nama / nameplate).
e. Sistem tenaga konfigurasi jaringan dengan akses interaktif atau terhubung
f. /online ke sistem SCADA.
g. Interface yang generik untuk sistem pemetaan berbasis komputer (DigSileNT PowerFactory 15 User Manual, 2014).
Beberapa fungsi yang tersedia dalam DigSileNT powerfactory adalah
analisis aliran beban / loadflow analysis, perhitungan arus pendek / short-circuit
calculation, analisis harmonik / harmonic analysis, koordinasi proteksi / protection coordination, perhitungan stabilitas / stability calculation, dan analisis modal / modal analysis.
25
2.7 Software Matchad
Software Matchad merupakan suatu program yang sangat mudah dipergunakan terutama dalam hal visualisasi karena dapat menerangkan perhitungan kebentuk
yang lebih mudah dipahami. Matchad sebagai alat untuk memvalidasi sebuah
perhitungan yang biasanya dipergunakan seperti excel ke dalam bentuk yang dapat
mudah dipahami bukan hanya dalam bentuk angka-angka saja.
Representasi berupa penurunan rumus – rumus akan sangat membantu dalam
memahami sesuatu. Untuk menggunakan Matchad kita dapat munuliskan apa saja
pada cursor merah yang berbentuk silang. Tulisan kita akan dikelilingi oleh persegi
26
BAB III
METODE KEGIATAN
3.1 Tempat Dan Waktu Kegiatan
Penelitian Tugas Akhir ini dilakukan di kantor PT. PLN (Persero) UPT
Sistem Sulselrabar Unit Transmisi dan Gardu Induk Panakkukang dimulai dari
tanggal 16 Februari 2017 hingga 16 Mei 2016 serta di kampus Politeknik Negeri
Ujung Pandang.
3.2 Alat Dan Bahan
a. Relai OCR dan GFR tipe Micom P123
b. Software Mathcad
c. Software DigSilenNT Power Factory
3.3 Prosedur Kegiatan
Kegiatan dimulai dengan mengenali masalah yang akan dibahas dalam hal ini
tentang perhitungan arus gangguan hubung singkat dan koordinasi relay proteksi
penyulang, kemudian mengumpulkan data – data yang dibutuhkan seperti data
teknis transformator, MVA hubung singkat, data penyulang, data jaringan
distribusi, dan rasio CT yang terpasang melalui teknik observasi, wawancara dan
dokumentasi di tempat kegiatan, setelah data yang dibutuhkan lengkap kemudian
dilakukan pengolahan data, yaitu memilah data yang diperlukan dalam proses
perhitungan. Setelah itu dilakukan perhitungan dan analisis data untuk menegetahui
penyebab besarnya arus hubung singkat yang terjadi setelah itu dilakukan simulasi
27
kesimpulan. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada Gambar 3.1 Bagan Alir Prosedur
Kegiatan. Mulai Selesai Mengenali Masalah Mengumpulkan Data Pengambilan Data Analisa Data Data Lengkap? Kesimpulan Tidak Pengolahan Data Simulasi Ya
Gambar 3.1 Bagan Alir Prosedur Kegiatan
3.4 Teknik Pengumpulan Data 3.4.1 Observasi
Dalam hal ini observasi dilakukan dengan cara mengamati kegiatan
karyawan dalam memonitoring dan mengoperasikan transformator tenaga
30MVA dan penyulang Tragi Panakkukang serta ikut terjun kelapangan
dalam proses pemeliharan dan perbaikan oleh staff OPHAR Tragi
28
3.4.2 Wawancara
Dalam hal ini penulis melakukan diskusi kepada beberapa karyawan
dari Tragi Panakkukang dan pihak yang berwenang di perusahaan
menyangkut tentang data-data yang dbutuhkan dan permasalahan yang
terjadi terkait gangguan hubung singkat serta pengoperasian transformator
tenaga 30 MVA PT PLN (Persero) Tragi Pannakkukang Makassar.
3.4.3 Dokumentasi
Pengambilan data dengan metode dokumentasi / study literatur
dilakukan dengan cara mengumpulkan materi-materi yang berhubungan
dengan judul tugas akhir baik itu yang berasal dari buku ajar, internet,
laporan- laporan OJT di kantor maupun buku panduan yang kami dapat di
tempat penelitian.
3.5 Teknik Analisis Data
Analisa data dilakukan untuk memahami data yang diperoleh dari proses
pengumpulan data. Proses ini dapat diketahui bahwa sebuah sistem masih dapat
bekerja dengan baik atau tidak khususnya pada penyulang Hertasning.
Dalam melakukan analisis penulis menggunakan software Mathcad untuk
perhitungan nilai arus gangguan hubung singkat dan DigSilent PowerFactory untuk
membuat simulasi gangguan hubung singkat dan koordinasi relay OCR dan GFR.
Sehingga dapat diketahui penyebab besarnya arus gangguan hubung singkat pada
penyulang serta bagaimana waktu kerja relay ketika terjadi gangguan pada setiap
29
BAB IV
HASIL DAN DESKRIPSI
Penelitian ini difokuskan pada perhitungan arus gangguan hubung singkat
serta koordinasi relay OCR / GFR pada penyulang Hertasning Baru yang disuplai
dari tranformator tenaga #1 Gardu Induk Panakkukang Makassar dengan
pentanahan NGR (Neutral Grounding Resistor) pada sisi sekunder sebesar 40 Ohm.
Perhitungan hubung singkat dilakukan untuk menetukan besar arus hubung singkat
yang dapat terjadi ketika terjadi gangguan (3 phasa, 2 phasa, dan 1 phasa ketanah).
Dan perhitungan koordinasi OCR / GFR dilakukan untuk menetukan setting relay
yang tepat untuk mengamankan sistem saat terjadi gangguan hubung singkat.
4.1 Hasil Kegiatan
4.1.1 Data Peralatan
Data peralatan yang dikumpulkan digunakan untuk keperluan perhitungan
arus hubung singkat serta koordinasi relay OCR / GFR. Adapun data – data yang
telah kami kumpulkan untuk proses perhitungan hubung singkat dan koordinasi
relay OCR / GFR penyulang Hertasning Baru Gardu Induk Panakkukang Makassar ini meliputi:
1) Single Line Diagram Gardu Induk Panakkukang
Gardu Induk Panakkukang disuplai melalui Line Transmisi
Tello-Panakkukang #1 dan Line Transmisi Tello-Tello-Panakkukang #2 dengan sistem
30
Gambar 4.1 Single Line Gardu Induk Panakkukang
31
2) MVA Hubung Singkat
Data MVA hubung singkat merupakan data arus hubung singkat
maksimum yang dapat terjadi pada sisi 150 kV transformator yaitu arus
hubung singkat 3 phasa pada Bus 150 kV tragi Panakkukang sebesar 1803
MVA. Data ini diperoleh dari Base Case Sistem Sulselrabar Februari 2017
pada Software DigSileNT yang dibuat oleh pihak UPB SULSELRABAR.
3) Transformator #1 Gardu Induk Panakkukang
Transformator tenaga disini berfungsi untuk mentranformasikan
daya listrik, dengan merubah besarnya tegangan dari 150 kV menjadi 20
kV, sedangkan frekuensinya tetap. Berikut spesifikasi Transformator #1 GI
Panakkukang:
Tabel 4.1 Spesifikasi Transformator
Transformer
Merk : Unindo
Type : 016 / BAD - DIR / VII / 2003
Serial No. : P30 Lec 315 01
Instr. Manual : IM 315
HV / TT LV / TR Tersier
Rated Power ONAN / ONAF 18 / 30 18 / 30 - MVA
Rated Voltage 150 20 10 kV
System Highest Voltage 170 24 12 kV
Rated Current ONAN / ONAF 69.28 / 115.47 519.62 / 866.03 75 / 28 A
Insulation Level
Line (Bil / Frequency Test) 650 / 275 125 / 50 75 / 28 kV
Neutral (Bil / Frequency Test) 95 / 38 125 / 50 - kV
Impedance Voltage HV - LV : 12.18%
Reference Power : 30 MVA
Standard : IEC 76
Freq : 50 Hz
Type of Cooling : ONAN / ONAF
Vector Group : Ynyn0 (D5)
32
Gambar 4.2 Transformator #1 Gardu Induk Panakkukang
4) Data Penyulang Hertasning Baru
Tabel 4.2 Spesifikasi Kubikel Penyulang Hertasning Baru
F. HERTASNING BARU BOX
Merk : Takaoka
Rated Voltage : 24 kV
Frequency : 50 Hz
Rated Insul Level : 50/125 KV
Rated Current Busbar : 1600 A
Rated short time current : 12.5 KA 1 S
Standard : IEC - 298- 1969 Ratio CT : 400 / 1 A PMT Merk : Siemens Rated Voltage : 24 KV Shortcircuit Current : 25 kA Up : 125 kV Frequency : 50 Hz/60 Hz Rated Current : 1250 A
Shortcircuit time limit : 3 s
Mass : 85 Kg
Data Beban
Beban Puncak : 305 A
33
Gambar 4.3 Kubikel Penyulang Hertasning Baru
5) Data Jaringan Penyulang Hertasning Baru
Tabel 4.3 Spesifikasi Penghantar JTM Penyulang Hertasning Baru
Jenis penghantar : AAAC
Panjang Jaringan : 12.71 km
Luas Penampang : 150 mm2
Sumber: Tragi Panakkukang Makassar, 2017
Tabel 4.4 Impedansi Urutan Penghantar AAAC
Luas
Penampang Jari-Jari Urat GMR
Impedansi Urutan Positif Impedansi Urutan Nol mm2 mm mm Ohm/Km Ohm/Km 16 2.2563 7 1.638 2,0161+J0,4036 2,1641+J1,6911 25 2.8203 7 2.0475 1,2903+J0,3895 1,4384+J1,6770 35 3.3371 7 2.4227 0,9217+J0,3790 1,0697+J1,6665 50 3.9886 7 2.8967 0,6452+J0,3678 0,7932+J1,6553 70 4.7193 7 3.4262 04608+J0,3572 0,6088+J1,6447 95 5.4979 19 4.1674 03096+J0,3449 0,4876+J1,6324 120 61,791 19 4.6837 0,2688+J0,3376 0,4168+J1,6324 150 6.9084 19 5.2365 0,2162+J0,3305 0.3631+J1,6180 185 7.6722 19 5.8155 0,1744+J0,3239 0,3224+J1,6114 240 8.7836 19 66238 0,1344+J0,3158 0,2824+J1,6034 Sumber: SPLN 64 1985 “Petunjuk Pemilihan dan Penggunaan Pelebur pada Sistem Distribusi
34
Gambar 4.4 Peta Penyulang Hertasning Baru
35
6) Data NGR Transformator #1 GI Panakkukang
NGR (Neutral Grounding Resistor) merupakan komponen yang
berfungsi untuk menbatasi jumlah arus hubung singkat 1 phasa ke tanah.
Transformator #1 GI Panakkukang menggunakan NGR dengan nilai Resistansi 40 Ω, sesuai standar membatasi jumlah arus hubung singkat 1
phasa ketanah maksimum 300 A.
Berikut data spesifikasi NGR Transformator #1 GI Panakkukang:
Tabel 4.5 Data Spesifikasi NGR Tranformator 1 GI Panakkukang
Type : G20.0300.10.S.LH.00.TT Serial : 0 NE 0407011 - 1 / 002 Date : W 40 / 04 System Voltage : 20 kV Rated Voltage : 12 kV Rated Frequency : 50 Hz Rated Current : 300 A
Rated Time : 10 Sec
Resistance : 40 Ohm of Temperature 20 ˚c
Temp. Rise : 600 ˚c
Weight : 310 Kg
CT NGR
Merk : Sairt Chamond
Ith : 100 X In I Dyn : 2.5 X Ith Ts : 620 IEC 44 - 1 Type Mode : At M20 - 3 Ratio : 300 / 5 A Burden : 30 VA Class : 10 P 20 Insulation : 24 / 50 / 125 KV
36
7) Data Relay OCR / GFR Penyulang Hertasning Baru
Relay OCR / GFR disini berfungsi untuk mengamankan peralatan dari gangguan simetri maupun asimetri. Dimana relay OCR / GFR memiliki peran
yang berbeda. Relay arus lebih (50/51) adalah peralatan yang dapat
merasakan adanya arus lebih yang disebabkan karena adanya gangguan
hubung singkat maupun adanya beban berlebih (overload) yang dapat
merusak peralatan yang berada di wilayah proteksi dalam hal ini antara Phasa
ke Phasa. Sedangkan, relay GFR (50N/51N) mendeteksi adanya hubung
singkat ke tanah.
Berikut spesifikasi relay OCR / GFR pada Penyulang Hertasning Baru:
Table 4.6 Data Relay OCR / GFR Penyulang
Penyulang Hertasning Baru
Merek/Tipe Micom / P123
Data Relay OCR GFR
Set Relay 1 A 0.1 A
Aktual (Batas Maks) 400 A 40 A
Waktu Setting 0.1 0.1 Momen 5X 6X Kurva Karakteristik SI SI Rasio CT 400/1 A Incoming Merek/Type GE / MIF II
Data Relay OCR GFR
Set Relay 0,8 0,05
Aktual (Batas Maks) 960 60
Waktu Setting 0,175 0,175
Momen Block Block
Kurva Karakteristik SI SI
Rasio CT 1200/5
37
4.2 Deskripsi Kegiatan
4.2.1 Perhitungan Arus Hubung Singkat
Perhitungan arus hubung singkat ini dilakukan untuk mengetahui jumlah arus
hubung singkat yang mengalir pada rangkaian ketika terjadi gangguan hubung
singkat. Adapun jenis gangguan hubung singkat yang akan di hitung meliputi:
a. Hubung singkat 3 phasa.
b. Hubung singkat 2 phasa.
c. Hubung singkat 1 phasa ke tanah.
Dari data yang telah dikumpulkan diatas maka dibuatlah skema gangguan
penyulang Hertasning Baru untuk memudahkan proses perhitungan arus hubung
singkat.
Gambar 4.5 Skema Gangguan Penyulang Hertasning Baru
Adapun tahapan – tahapan yang dilakukan untuk menghitung arus gangguan
hubung singkat ini yaitu:
1) Menghitung Impedansi Sumber
Data MVA hubung singkat di GI Panakkukang sebesar 1803 MVA.
38
sisi 20 kV. Untuk menghitung simpedansi sumber (Reaktansi) digunakan
persamaan: 𝑍𝑠 = 𝑘𝑉2 𝑀𝑉𝐴ℎ𝑠 𝑍𝑠(𝑠𝑖𝑠𝑖 20𝑘𝑉) = 20 2 1803 𝑍𝑠(𝑠𝑖𝑠𝑖 20𝑘𝑉) = 0,222𝑗 Ω
2) Menghitung Impedansi Transformator
Pada Tabel 4.1 nilai impedansi transformator sebesar 12.18% dengan
type belitan YNyn0(D5) maka nilai reaktansi urutan positif, reaktansi urutan
negatif , dan reaktansi urutan nol transformator adalah:
a. Reaktansi Urutan Positif = Reaktansi Urutan Negatif
𝑍𝑇1/𝑍𝑇2 = %𝑍𝑇 ∗ ( 𝑘𝑉2 𝑀𝑉𝐴𝑇 ) 𝑍𝑇1/𝑍𝑇2 = 12,18% ∗20 2 30 𝑍𝑇1/𝑍𝑇2 = 1,624𝑗 Ω
b. Reaktansi Urutan Nol
𝑍𝑇0 = 3 ∗ 𝑍𝑇1 𝑍𝑇0 = 4.827𝑗 Ω
3) Menghitung Impedansi Penyulang
Berdasarkan Tabel 4.3 dan Tabel 4.4 Penyulang Hertasning Baru
Menggunakan Penghantar Kawat AAAC dengan luas penampang 150 mm2 dengan panjang jaringan 12.71 km sehingga nilai impedansi urutan positif,
39
𝑍1𝑗 = 0,2162 + 0,3305𝑗 ∗ 12.71 𝑍1𝑗 = 2.748 + 4.201𝑗
𝑍0𝑗 = 0.3631 + 𝐽1,6180 ∗ 12.71 𝑍0𝑗 =
4.615 + 20.565𝑗
Lokasi gangguan diasumsikan berada jarak 0%, 25%, 50%, 75%, dan
100% jaringan sehingga nilai impedansi penyulang adalah:
a. Impedansi Urutan Positif dan Negatif Penyulang
Tabel 4.7 Nilai Impedansi Penyulang Urutan Negatif dan Positif
Panjang Impedansi Jaringan (Z1j / Z2j)
0% 0
25% 0,687 + 1,05j Ω
50% 1.374 + 2,1j Ω
75% 2,061 + 3,15j Ω
100% 2.748+4.201j Ω
b. Impedansi Urutan Nol Penyulang
Tabel 4.8 Nilai Impedansi Urutan Nol Penyulang
Panjang Impedansi Jaringan (Z0j)
0% 0
25% 1,154 + 5,141j Ω
50% 2,308 + 10.282j Ω
75% 3,461 + 15,424j Ω
100% 4,615 + 20,565j Ω
4) Menghitung Impedansi Ekuivalen Jaringan
Berdasarkan Gambar 4.6, Gambar 4.7, dan Gambar 4.8 maka nilai
impedansi ekuivalen urutan jaringan adalah:
a. Impedansi Ekuivalen Jaringan Urutan Positif
𝑍 1𝑒𝑞 = 𝑍𝑠 + 𝑍1𝑇+ 𝑍1𝑗 = 0,222𝑗 + 1,624𝑗 + 𝑍1𝑗 𝑍1𝑒𝑞 = 1,846𝑗 + 𝑍1𝑗
40
Nilai impedansi urutan positif penyulang sama dengan nilai
impedansi urutan negatif penyulang maka impedansi ekuivalen urutan
positif dan negatif jaringan di setiap titik gangguan adalah:
Tabel 4.9 Data Impedansi Ekuivalen Jaringan Urutan Positif dan Negatif
Panjang Impedansi Ekuivalen Jaringan (Z1eq / Z2eq)
0% 1,846j Ω
25% 0,687 + 2,896j Ω
50% 1.374 +3,946j Ω
75% 2,061 + 4,996j Ω
100% 2,748 + 6,047j Ω
b. Impedansi Ekuivalen Jaringan Urutan Nol
Untuk impedansi ekuivalen urutan nol nilai tahanan pembumian
titik netral transformator atau NGR diperhitungkan. Berdasarkan Tabel
4.5 nilai resitansi NGR (RN) sebesar 40 Ω maka impedansi ekuivalen urutan nol jaringan adalah:
𝑍0𝑒𝑞 = 3𝑅𝑁 + 𝑍0𝑇 + 𝑍0𝑗 𝑍0𝑒𝑞 = 120 + 4,827𝑗 + 𝑍0𝑗
Nilai impedansi urutan nol jaringan disubtitusikan kepersamaan sehingga diperoleh nilai impedansi ekuivalen jaringan:
Tabel 4.10 Data Impedansi Ekuivalen Jaringan Urutan Nol
Panjang Impedansi Ekivalen Jaringan (Z0eq)
0% 120 + 4,827j Ω
25% 121,154 + 9,968j Ω
50% 122,308 + 15,109j Ω
75% 123,461 + 20,251j Ω
41
5) Menghitung Gangguan Hubung Singkat
a. Hubung Singkat 3 Phasa
Untuk menghitung gangguan hubung singkat 3 phasa
digunakan persamaan:
𝐼3𝑓𝑎𝑠𝑎 =𝑉𝑝ℎ 𝑍1𝑒𝑞
𝐼3𝑓𝑎𝑠𝑎 =20000/√3 𝑍1𝑒𝑞
Kemudian kita subtitusikan nilai impedansi ekuivalen jaringan
urutan positif pada Tabel 4.9
Tabel 4.11 Nilai Arus Hubung Singkat 3 Phasa
Panjang Rumus Arus Hubung Singkat 3ф
0% 𝐼3𝑓𝑎𝑠𝑎 = 20000/√3 1,846j 6255 A 25% 𝐼 3𝑓𝑎𝑠𝑎 = 20000/√3 0,687 + 2,896j 3879 A 50% 𝐼3𝑓𝑎𝑠𝑎 = 20000/√3 1.374 + 3,946j 2763 A 75% 𝐼3𝑓𝑎𝑠𝑎 = 20000/√3 2,061 + 4,996j 2136 A 100% 𝐼3𝑓𝑎𝑠𝑎 = 20000/√3 2,748 + 6,047j 1739 A
b. Gangguan Hubung Singkat 2 Phasa
Untuk menghitung gangguan hubung singkat 2 phasa
digunakan persamaan berikut:
𝐼2𝑓𝑎𝑠𝑎 = 𝑉𝑝ℎ−𝑝ℎ 𝑍1𝑒𝑞 + 𝑍2𝑒𝑞
𝐼2𝑓𝑎𝑠𝑎 = 20000 𝑍1𝑒𝑞+ 𝑍2𝑒𝑞
42
Karena nilai Z1eq = Z2eq Maka
𝐼2𝑓𝑎𝑠𝑎 =
20000 2 ∗ 𝑍1𝑒𝑞
Berdasarkan Tabel 4.9 maka nilai arus hubung singkat 2 phasa di
setiap titik gangguan adalah:
Tabel 4.12 Nilai Arus Hubung Singkat 2 Phasa
Panjang Rumus Arus Hubung Singkat 2ф
0% 𝐼2𝑓𝑎𝑠𝑎 = 20000 2 ∗ 1,846𝑗 5417 A 25% 𝐼2𝑓𝑎𝑠𝑎 = 20000 2 ∗ (121,154 + 9,968j) 3359 A 50% 𝐼2𝑓𝑎𝑠𝑎 = 20000 2 ∗ (1.374 + 3,946j) 2393 A 75% 𝐼2𝑓𝑎𝑠𝑎 = 20000 2 ∗ (2,061 + 4,996j) 1850 A 100% 𝐼2𝑓𝑎𝑠𝑎 = 20000 2 ∗ (2,748 + 6,047j) 1505 A
c. Gangguan Hubung Singkat 1 Phasa ke Tanah
Untuk gangguan hubung singkat 1 phasa ketanah digunakan
persamaan berikut:
𝐼1𝑓𝑎𝑠𝑎 = 3 ∗ 𝑉𝑝ℎ
𝑍1𝑒𝑞 + 𝑍2𝑒𝑞 + 𝑍0𝑒𝑞 𝐼1𝑓𝑎𝑠𝑎 = 34641,016
𝑍1𝑒𝑞 + 𝑍2𝑒𝑞 + 𝑍0𝑒𝑞 Karena nilai Z1eq = Z2eq maka
𝐼1𝑓𝑎𝑠𝑎 = 34641,016 2𝑍1𝑒𝑞+ 𝑍0𝑒𝑞
43
Adapun besar nilai arus gangguan 1 phasa ketanah untuk setiap titik
gangguan adalah:
Tabel 4.13 Nilai Arus Hibung Singkat 1 Phasa ke Tanah
Panjang Rumus Arus HS 1ф
0% 𝐼1𝑓𝑎𝑠𝑎 = 34641,016 (2 ∗ 1,846𝑗) + 120 + 4,827j 287,95 A 25% 𝐼1𝑓𝑎𝑠𝑎 = 34641,016 (2 ∗ (121,154 + 9,968j)) + 121,154 + 9,968j 280,41 A 50% 𝐼1𝑓𝑎𝑠𝑎 = 34641,016 (2 ∗ (1.374 + 3,946j)) + 122,308 + 15,109j 272,435 A 75% 𝐼1𝑓𝑎𝑠𝑎 = 34641,016 (2 ∗ (2,061 + 4,996j)) + 123,461 + 20,251j 264,196 A 100% 𝐼1𝑓𝑎𝑠𝑎 = 34641,016 (2 ∗ (2,748 + 6,047j)) + 124,615 + 25,392 255,837 A
4.2.2 Menghitung Koordinasi OCR / GFR Penyulang Hertasning Baru
Perhitungan koordinasi ini dilakukan untuk menentukan setting waktu relay
untuk trip ketika terjadi gangguan, baik itu gangguan 3 phasa, 2 phasa maupun
gangguan 1 phasa ke tanah. Pada perhitungan ini akan akan di tentukan setting pada
sisi penyulang Hertasning serta pada sisi Incoming.
1) Setting OCR Penyulang Hertasning Baru
Untuk setting relai yang terpasang di penyulang dihitung berdasarkan
arus beban maksimum, untuk relai inverse di setting sebesar 1.05 s/d 1.1 x In. Dan 1,2 s/d 1,3 x In untuk relay definite Berdasarkan Tabel 4.6, diketahui mempunyai karakteristik standard inverse. Maka untuk penyetelan arus dan
waktunya dapat dihitung sebagai berikut :
a. Arus Setting
Nilai setelan arus relay arus lebih yang terpasang pada sisi
44
oleh penyulang agar relay tidak bekerja ketika terjadi beban puncak.
Berdasarkan Tabel 4.2 arus beban maksimum yang mengalir di
Penyulang Hertasning Baru sebesar 305 ampere, menurut Zulkarnaini
dan Mohammad Iqbal (2015:81) penyetelan arus pada bagian primer
dan sekunder sebagai berikut:
𝐼𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 = 305 A, CT 400:1 𝐼𝑠𝑒𝑡 (𝑃) = 1,1 ∗ 𝐼𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 = 1,1 ∗ 305 𝐼𝑠𝑒𝑡 (𝑃) = 335,5 A 𝐼𝑠𝑒𝑡 (𝑆)= 𝐼𝑠𝑒𝑡 (𝑃)∗ 1 𝑅𝑎𝑠𝑖𝑜 𝐶𝑇 = 335,5 ∗ 1 400 𝐼𝑠𝑒𝑡 (𝑆)= 0,8 𝐴 b. Arus Momen
Arus momen adalah arus yang menyebabkan relay bekerja
instantaneous. Penyetelan arus momen sisi penyulang tergantung pada kapasitas transformator tenaga yang dipasang, dapat dilihat pada Tabel
4.1 bahwa kapasitas trafo 30 MVA. Sehingga arus momen dapat
dihitung sebagai berikut:
𝐼𝑛 𝑇𝑟𝑎𝑓𝑜 = 𝑘𝑉𝐴 √3 ∗ 𝑘𝑉𝑝ℎ−𝑝ℎ
= 30000 √3 ∗ 20
45
𝐼𝑛 𝑇𝑟𝑎𝑓𝑜 = 866,03 𝐴
Dengan memanfaatkan hasil perhitungan arus nominal
transformator tenaga diatas, dan berdasarkan Tabel 4.6 dapat dihitung
arus momen pada sisi penyulang sebagai berikut:
𝐼𝑚 = 0,8 ∗ 5 ∗ 𝐼𝑛 𝑇𝑟𝑎𝑓𝑜 = 0,8 ∗ 5 ∗ 866,03
𝐼𝑚 = 3464,12 𝐴 (Dengan setelan waktu kerja 0,01 detik) Penyetelan Arus Momen Pada Bagian Sekunder
𝐼𝑚 (𝑆) = 𝐼𝑚 𝐼𝑠𝑒𝑡 (𝑃) =3464,12 396,5 𝐼𝑚 (𝑆) = 8.74 𝐴 c. Penyetelan Waktu
Arus gangguan yang dipilih untuk menentukkan besarnya
penyetelan TMS relay arus lebih sisi penyulang yaitu arus gangguan
hubung singkat tiga phasa terbesar. Arus gangguan ini diambil sebagai
titik koordinasi antara relay arus lebih disisi outgoing penyulang
dengan relay arus lebih disisi Incoming 20 kV.
Waktu kerja paling hilir yang ditetapkan t: 0,25 detik. Keputusan
ini diambil agar relay tidak sampai trip lagi akibat adanya arus naik
(inrush current) dari transformator – transformator distribusi yang
sudah tersambung di jaringan distribusi, pada saat PMT penyulang
46
Waktu kerja relay dengan t = 0,25 s maka:
𝑇𝑀𝑆 = 𝑡 ∗ ( 𝐼𝑓𝑎𝑢𝑙𝑡 𝐼𝑠𝑒𝑡 ) 𝛼 − 1 𝛽 = 0,25 ∗ ( 6255 396,5 ) 0,02 − 1 0,14 𝑇𝑀𝑆 = 0,1 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘
Untuk pengecekan waktu kerja yang dipilih pada gangguan 3
phasa pada penyulang dimulai dari lokasi 35% panjang penyulang,
karena lokasi tersebut berada diluar nilai arus instantaneous relay arus
lebih sisi penyulang dalam hal ini dipilih 50%. Sehingga dapat dihitung
sebagai berikut: 𝑡 = 𝛽 ∗ 𝑇𝑀𝑆 ( 𝐼𝑓𝑎𝑢𝑙𝑡 𝐼𝑠𝑒𝑡 ) 𝛼 − 1 = 0,14 ∗ 0,1 (2763 335,5 ) 0,02 − 1 𝑡 = 0,35 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘
Untuk waktu kerja yang dipilih pada gangguan 2 phasa pada
penyulang. Dipilih pada lokasi 25 % sehingga dapat dihitung sebagai
berikut: 𝑡 = 𝛽 ∗ 𝑇𝑀𝑆 ( 𝐼𝑓𝑎𝑢𝑙𝑡 𝐼𝑠𝑒𝑡 ) 𝛼 − 1 = 0,14 ∗ 0,1 (3359,623 396,5 ) 0,02 − 1 𝑡 = 0,32 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘
47
2) Setting GFR Penyulang Hertasning Baru
Untuk setelan arus di penyulang menggunakan pedoman yaitu setelan
arus gangguan tanah di penyulang diset 8% x arus gangguan tanah terkecil di
penyulang tersebut. Hal ini dilakukan untuk menampung tahanan busur api.
a. Arus Setting 𝐼𝑆𝑒𝑡(𝑃) = 8% ∗ (𝑔𝑎𝑛𝑔𝑔𝑢𝑎𝑛 𝑑𝑖 100% 𝑝𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝑝𝑒𝑛𝑦𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔) = 0,08 ∗255,837 𝐼𝑆𝑒𝑡(𝑃) = 20,5 𝐴 𝐼𝑆𝑒𝑡(𝑆)= 20,5 𝐴 ∗ 1 400 𝐼𝑆𝑒𝑡(𝑆)= 0,05 A b. Arus Momen
Untuk Arus momen sesuai Tabel 4.6 maka nilai arus ketika relay
GFR bekerja secara instan yaitu:
𝐼𝑚 = 6 ∗ 𝐼𝑠𝑒𝑡
𝐼𝑚 = 306 𝐴 (Dengan waktu kerja 0,01 detik)
c. Penyetelan Waktu
Arus gangguan yang dipilih untuk menentukan besarnya setting
TMS relay GFR sisi penyulang 20 kV transformator tenaga yaitu arus
gangguan hubung singkat satu phasa ke tanah maksimum. waktu kerja
paling hilir yang ditetapkan t = 0.3 detik sehingga diperoleh setting
