34
EVALUASI SISTEM PROTEKSI PEMBUMIAN TRANSFORMATOR
15 MVA TERHADAP GANGGUAN SATU FASA KE TANAH
SUBIANTO
Dosen Tetap Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Palembang
ABSTRAK
Transformator merupakan suatu alat listrik yang dapat mengkonversi dan mengubah energi listrik dari suatu rangkaian ke rangkaian listrik yang lainnya melalui gandengan magnet bekerja berdasarkan prinsip induksi elektro magnetik,dan berfungsi untuk menyalurkan daya atau tenaga dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya. Transformator menggunakan prinsip hukum induksi faraday dan hukum lorentz dalam menyalurkan daya, dimana arus bolak balik yang mengalir mengelilingi suatu inti besi maka inti besi itu akan berubah menjadi magnet. Dan apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu belitan maka pada kedua ujung belitan tersebut akan terjadi beda potensial. Dalam bidang teknik elektro transformator di gunakan sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban.
Kebutuhan beban yang semakin meningkat menyebabkan kebutuhan akan daya listrik semakin besar salah satu factor yang perlu di perhatikan adalah gangguan pada transformator baik gangguan satu fasa,dua fasa ataupun tiga fasa.Pada penelitian ini dilakukan suatu evaluasi sistem pembumian/pentanahan terhadap gangguan satu fasa ke tanah,serta setting rele gangguan pada transformator daya 15 MVA,hal ini di lakukan untuk menghindari kerusakan pada transformator 15 MVA tersebut.
Kata Kunci : Gangguan,Satu Fhasa,Setitng Rele,Transformator
1. PENDAHULUAN
Latar Belakang
Fitzgerald, A.E, Charles Kingsley Junior, Stephen D. Umans dan Djoko Achyanto. 1997,“Mesin-Mesin Listrik edisi keempat”,Jakarta, ; Penerbit Erlangga.
Suatu sistem tenaga listrik yang baik akan memenuhui beberapa kriteria kualitas diantaranya keadalan dan faktor ekonomis, tenaga listrik merupakan salah satu sumber energi yang sangat penting bagi industri maupun kebutuhan manusia sehari-hari dengan pesatnya pertumbuhan penduduk dan perindustrian semakin membutuhkan tenaga listrik, oleh karena itu diperlukan system koordinasi pengaman yang handal dan bermutu baik supaya pelayanan ke masyarakat atau konsumen dapat terjamin.
35
a
N
N
E
E
2 1 2 1 Prinsip dasar Kerja Transformator.Gambar : Prinsip kerja transformator
Rangkaian ekivalen Transformator
V i R X N i R X i 1
E
2E
N i R X V ZL 2 2 2 2 1 1 1 1 1 c c m m o i 2 Gambar : Pemodelan transformator ke bentuk rangkaian listrikDari pemodelan pada gambar didapat hubungan sebagai berikut : 1 1 1 1 1 1 E I .R I X V 2 2 2 2 2 2 V I .R I X E
Pemodelan rangkaian pada gambar tersebut dapat disederhanakan menjadi rangkaian eksak yang dilukiskan sebagai berikut :
36
Eksitasi pada transformator.V1 Ic Im Xm Io Rc ) ( I E I IO M E1 L 2
(a)
(b)
IcGambar : Eksitasi pada transformator
Keterangan :
(a) Rangkaian ekivalen eksitasi (b) Diagram vector arus eksitasi
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Gangguan Satu Fasa Atau Gangguan Tunggal Ketanah dari Hubungan
Singkat Komponen Tidak Simetris.
Vasudevan, Krishna, G. Sridhara Rav, Sasidhara Rao. 1998, “Transformator”,(http://upload.wilkimedia.org/commons/thumb/transformator_flux.gif). Diakses tanggal 1 November 2011.Ib = Ic = Va = 0
Ia1, = Ia2 = Ia0
Dengan menggantikanIa2 dan,Ia0dengan = Ia1 pada persamaan, maka di dapat :
2 1 1 1 0 1 2 1 0 V V 1 Z E 1 Z 1 Z Va a a a a a a
KarenaVa =Va0 Va1Va20 , selesaikan persamaan untuk Ia1 dan di peroleh : Ia = 3 Ia1 = 2 1 0
3
Z
Z
Z
E
a
Jadi besar arus gangguan satu fasa ke tanah adalah :
If = Ia 2 1 0
3
Z
Z
Z
E
a
Persamaan-persamaan tersebut adalah persamaan-persamaan khusus untuk suatu gangguan tunggal dari saluran ke tanah. Persamaan-persamaan tersebut digunakan:
37
Gambar : Diagram rangkaian di asumsikan terjadi gangguan pada fasa a untuk suatu gangguan tunggal dari saluran ke tanah pada terminal suatu transformator yang tidak di
bebani yang netralnya di tanahkan.
Gambar 3.2. Hubungan jala urutan suatu transformator yang tidak dibebani untuk Suatu gangguan tunggal dari saluran ke tanah pada fasa a pada terminal transformator.
2.2. Diagram Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah
Rumus umum :
Menentukan Impedansi ekivalen ( Z1Ekiv dan Z2Ekiv )
𝑍2𝐸𝑘𝑖𝑣 = 𝑘𝑉2 𝑍1 = 𝑘𝑉 2 𝑍2 Menentukan Reaktansi Transformator
XT = % × Xin Z1 = Z2 = Z2Ekiv + XT
Menentukan Reaktansi Urutan Nol
38
Z0Ekiv = XT0 + 3 RN 𝐼𝑓 = 3.𝐾𝑣 3 𝑍1 + 𝑍2 + 𝑍0 𝐴Perhitungan Setting Rele Gangguaan.PT. PLN (PERSERO). 2009, “Dasar-Dasar Sistem Proteksi Tegangan Tinggi”, Palembang, ; PT. PLN (Persero) PUSDIKLAT.
Cara menentukan setelan arus primer dengan mengetahui If dan berapa % arus gangguan dengan rumus :
Ip = % × I Cara menetukan setelan sekunder dengan rumus :
𝐼𝑠= 𝐼𝑝 𝑥
1 𝑅𝐴𝑇𝐼𝑂𝐶𝑇
Setelan waktu gangguan tanah dengan menggunakan rumus : 𝑡 = 0,14 𝑥 𝑡𝑚𝑠 𝐼𝑓 𝐼𝑆𝐸𝑇 0,02 − 1
3. METODE PENELITIAN
3.1. Umum
Dalam metode penelitian secara umum menjelaskan :
a. Subjek dan objek penelitian :
Penelitian ini di lakukan untuk mempermudah dan untuk mengetahuai apa bila nantinya terjadi gangguan pada transformator 15 MVA tersebut.Adapun system pentanahan pada transformator 15 MVA menggunakan NGR (Netral Grounding Resistansi) sedangkan titik yang di tanahkan pada transformator 15 MVA adalah titik netral dari transformator tersebut.
b,Tempat Penelitian.
Penelitian di lakukan dengan observasi langsung ke lapangan di PT.PLN (persero) Gardu Induk Bungaran,yang bertempat di Jln.Bungaran Palembang Propinsi Sumatera Selatan.
c. Waktu Pelaksanan Penelitian.
Adapun waktu pelaksanaan penelitian di PT.PLN (persero) Gardu Induk Bungaran ini di lakukan pada tanggal 27 Mei sampai dengan 30 juli,sehingga didapatkan data transformator yang di butuhkan adalah sebesar 15 MVA.
39
Sumber data merupakan pendukung untuk mengerjakan dan menentukan suatu pokok permasalahan dalam suatu laporan.Berdasarkan teknik pengambilan data terbagi atas dua jenis yaitu data primer dan data sekunder.Pada penelitian ini di gunakan data sekunder.
Data sekunder adalah data yang diambil secara langsung misalnya data yang di peroleh dengan cara bertanya langsung dengan nara sumber dan data yang diperoleh dari buku atau dari suatu dokumen.Adapun data yang di dapat adalah:
Data tentang transformator,data operasional transformator pada saat operasional dan data arus dan tegangan.
3.3. Teknik Pengambilan Data
Adapun teknik pengambilan data-data ini di lakukan dengan beberapa cara yaitu : a. Teknik Wawancara :
b. Teknik Observasi : c. Teknik Dokumen
3.4. Metode Analisa Data
Metode analisa data adalah metode dengan menggunakan data-data pada wilayah kerja di PT.PLN (persero) Gardu Induk Bungaran Palembang.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Perhitungan Impedansi Ekivalen ( Z
1Ekivdan Z
2Ekiv)
Impedansi input ( Xin ) Xin = 𝑘𝑉2 𝑀𝑉𝐴 Xin = 202 15 Xin = 26.66 Ω
Daya di sisi 70 kV = Daya di sisi 20 kV
𝑘𝑉2 𝑍1 = 𝑘𝑉2 𝑍2 =20 2 702 × 26,66 Z2Ekiv = 2,17 Ω
40
XT = % × XinXT = 9,61 % × 26,66 XT = 2.56 Ω
Perhitungan Impedansi ( Z1 dan Z2) Z1 = Z2 = Z2Ekiv + XT
= 2,17 + 2,56 = 4,73 Ω
Sehingga di dapat impedansi Z1 = Z2 sebesar 4,73 Ω
Perhitungan Reaktansi Urutan Nol ( XT0 )
XT0 = 3 × XT = 3 × 2,56 XT0 = 7,68 Ω
Untuk mengetahui reaktansi tahanan netral dengan persamaan 3 RN 3 RN = 3 × 40
3 RN = 120 Ω
Z0Ekiv = XT0 + 3RN = 7,68 + 120 Z0Ekiv = 127,68 Ω
Sehingga di dapat impedansi Z0 sebesar 127,68 Ω
Perhitungan Arus Gangguan Satu Fasa Ke Tanah
0 2 1
3
/
.
3
Z
Z
Z
Kv
I
f
68
,
127
73
,
4
73
,
4
3
20000
3.
= 34682 .08 137,14 If = 252,89 APerhitungan Setting Rele Gangguan Tanah Setelan Arus ( primer )= 10% × 252,89
= 25,28 A Jadi setelan arus primer sebesar 25,28 A Setelan Arus (sekunder ) = 25,28 × 1
𝑅𝐴𝑇𝐼𝑂𝐶𝑇
= 25,28 × 5
41
Arus sekunder sebesar = 0,21 ASetelan Waktu Rele Gangguan Tanah t = 0,14×𝑡𝑚𝑠 ( If Iset )0,02−1 0,6 = 0,14×𝑡𝑚𝑠 ( 252,89 0,21 )0,02−1 = 0,14 0,1 = 0,6 1,4
Tms = 0,428 jadi di bulatkan 0,5 detik
5. PENUTUP
1. Besarnya arus gangguan hubungan singkat satu fasa ke tanah adalah If= 253,63 Ampere, time multiple setting tms = 0,5 detik.
2. Setelah diketahui besarnya arus gangguan maka akan di ketahui pula nilai setting rele atau time multiple setting (Tms)
3. Penanggulangan masalah arus gangguan satu fasa ketanah Sympahathetic Tripping dapat menggunakan karakteristik setting rele gangguan tanah Didalam merencanakan sistem pengaman yang baik, sudah tentu terdapat kesulitan-kesulitan dan biasanya kesulitan yang ditemui adalah penyedian data-data perhitungan yang akurat, dengan tersedianya data-data perhitungan yang lebih lengkap, maka dapat dilakukan perencanaan sistem pengaman yang lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
1. Fitzgerald, A.E, Charles Kingsley Junior, Stephen D. Umans dan Djoko Achyanto. 1997,“Mesin-Mesin Listrikedisi ke empat”,Jakarta, ; Penerbit Erlangga.
2. Kadir, Abdul. 1981,“Transformator”,Jakarta, ; Penerbit Pradnya Paramita. 3. Kadir, Abdul. 1997,“Distribusi Listrik”,Jakarta, ; Penerbit Pradnya Paramita.
4. Lumbantobing, Panusur SM. 2011,”Penetapan Posisi Tap Transformator”, (http://dunia.listrik.com/2008/sistem-distribusi-tenaga-listrik.html). diakses tanggal 9 November 2011.
5. PT. PLN (PERSERO). 2009, “Dasar-Dasar Sistem Proteksi Tegangan Tinggi”, Palembang, ; PT. PLN (Persero) PUSDIKLAT.
42
6. Vasudevan, Krishna, G. Sridhara Rav, Sasidhara Rao. 1998, “Transformator”,(http://upload.wilkimedia.org/commons/thumb/transformator_flux.gif). Diakses tanggal 1 November 2011.
