Studi Analisa Koordinasi Relai GFR Incoming Busbar 20 Kv dan GFR Saluran Dalam Mengamankan Gangguan Satu Phasa Ketanah di Transformator 3 Gardu Induk Kapal.

(1)

i

SKRIPSI

STUDI ANALISA KOORDINASI

RELAI GFR INCOMINGBUSBAR 20 KV DAN GFR SALURAN UNTUK MENGAMANKAN GANGGUAN SATU PHASA KETANAH

DI TRANSFORMATOR 3 GARDU INDUK KAPAL

I GEDE KRISNAYOGA KUSUMA NIM. 0904405043

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

(2)

(3)

ii

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS

Tugas Akhir/Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk

telah saya nyatakan dengan benar.

Nama : I Gede Krisnayoga Kusuma

NIM : 0904405043

Tanda Tangan : ...

(4)

iii

STUDI ANALISA KOORDINASI

RELAI GFR INCOMINGBUSBAR 20 KV DAN GFR SALURAN UNTUK MENGAMANKAN GANGGUAN SATU PHASA KETANAH

DI TRANSFORMATOR 3 GARDU INDUK KAPAL

Tugas Akhir/Skripsi ini Diajukan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata 1 (S1) dalam Jurusan Teknik Elektro pada Fakultas Teknik Universitas Udayana

I GEDE KRISNAYOGA KUSUMA 0904405043

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

(5)

iv UCAPAN TERIMA KASIH

“Om Swastiastu”,

Puja dan puji syukur penulis panjatkan ke hadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa Tuhan Yang Maha Esa atas karunia_Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini, dengan judul “ STUDI ANALISA KOORDINASI RELAI GFR INCOMING BUSBAR 20 KV DAN GFR SALURAN UNTUK MENGAMANKAN GANGGUAN SATU PHASA KETANAH DI TRANSFORMATOR 3 GARDU INDUK KAPAL”.

Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 pada Program Studi Teknik Elektro, Konsentrasi Sistem Tenaga Listrik, Universitas Udayana.

Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materiil. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Bapak Ir. I Ngakan Putu Gede Suardana, MT., Ph.D, selaku Dekan Fakultas

Teknik Universitas Udayana.

2. Bapak Wayan Gede Ariastina, ST. M.Eng.Sc., Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana.

3. Bapak Wayan Gede Ariastina, ST. M.Eng.Sc., Ph.D, selaku Pembimbing Akademik

4. Bapak Ir. I Gede Dyana Arjana, MT, selaku Dosen pembimbing I usulan skripsi atas bimbingannya selama penulis menyelesaikan studi.

(6)

v

saran yang diberikan sehingga penulisan usulan skripsi ini bisa selesai tepat pada waktunya.

Penulis menyadari masih terdapat kekurangan dalam skripsi ini, saran-saran yang membangun sangat diharapkan untuk menyempurnakan skripsi ini. Akhir kata penulis mengharapkan semoga skripsi ini dapat memberikan kontribusi dalam pengembangan ilmu pengetahuan yang bermanfaat bagi kita semua.

“Om Santih Santih Santih Om”,

Denpasar, Januari 2016

Penulis.

(7)

vi

ABSTRAK

Gangguan yang terjadi pada sistem distribusi umumnya disebabkan oleh gangguan hubung singkat yang menimbulkan arus lebih, salah satunya gangguan hubung singkat satu phasa ke tanah. Gangguan satu phasa ke tanah yang terjadi pada penyulang seharusnya diamankan pada peyulang oleh relai gangguan tanah. Namun karena kesalahan koordinasi, gangguan pada penyulang dirasakan juga sampai pada sisi incoming trafo sehingga relai gangguan tanah pada sisi incoming 20 kV memerintahkan PMT sisi 20 kV di trafo terbuka.

Waktu kerja relai gangguan tanah di penyulang Peguyangan adalah selama 0,25 detik. Sementara waktu kerja relai gangguan tanah di incoming 20 kV adalah selama 0,5 detik. Ini menandakan bahwa perbedaan waktu kerja relai sebesar 0,25 detik sudah dianggap selektif.

Koodinasi relai GFR dalam mengamankan daerah gangguan harus secara bertahap. Dimana nilai waktu kerja relai gangguan tanah di pangkal harus lebih lama dari pada waktu kerja relai gangguan tanah pada penyulang. Ini bertujuan agar kerja relai gangguan tanah bekerja sesuai urutannya, sehingga kesalahan dalam pengamanan dapat dihindarkan dan tidak mengakibatkan meluasnya daerah yang terganggu.

(8)

vii

ABSTRACT

Disruption of the distribution system is generally caused by a short circuit that causes overcurrent , one single phase short circuit to ground . Single phase to ground disturbances that occurred at the feeder should be secured in peyulang by ground fault relays . However, due to an error of coordination , interference with the feeder perceived also to the incoming side of the transformer so that ground fault relays on the incoming 20 kV ordered PMT 20 kV at the transformer side open.

Working time ground fault relays in feeders Peguyangan to work is for 0.25 seconds. While working time ground fault relays in the incoming 20 kV for 0.5 seconds. This indicates that differences in work time relay by 0.25 seconds is considered selective.

GFR relay coordination in a secure area of interference must be gradual. Where the value of working time ground fault relays in the base should be longer than the time ground fault relays working on a feeder . It aims to work ground fault relays working order, so that errors can be avoided in the security and do not lead to the spread of disturbed areas.

(9)

viii DAFTAR ISI

JUDUL _... _i

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS_{... ii}

PERSYARATAN GELAR _{... iii}

2.2.1 Dasar- Dasar Sistem Pengamanan ... 5

2.2.2 Fungsi Relai Pengaman ... 6

2.2.3 Syarat – Syarat Relai Pengaman ... 6

2.2.4 Daerah Proteksi ( Protective Zone) ... 8

2.2.5 Bagian - Bagian Sistem Pengaman ... 9

2.2.6 Jenis – Jenis Gangguan ... 17

2.2.6.1 Gangguan Pada Transformator ... 17

2.2.6.2 Gangguan Pada Jaringan ... 18

2.2.7 Relai Arus Lebih ( Over Current Relai ) ... 20

(10)

ix

2.2.7.2 Relai Arus Lebih Seketika ( Instantaneous ) ... 21

2.2.7.3 Relai Arus Lebih Waktu Tertentu ( Definite Time ) ... 22

2.2.7.4 Relai Arus Lebih Waktu Terbalik ( Inverse Time ) ... 23

2.2.8.5 Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Arus Lebih (OCR). 23 2.2.9 Relai Hubung Tanah ( GFR ) ... 24

2.2.9.1 Prinsip Kerja GFR ( ground fault relay ) ... 24

2.2.9.2 Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Hubung Tanah (GFR) ... 24

2.2.10 Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Waktu ... 25

2.2.11 Relai OCR dan GFR ... 26

2.2.12 Prinsip Dasar Perhitungan Arus Hubung Singkat 20 kV ... 27

2.2.13 Relai Arus Lebih Waktu Tertentu Dibandingkan Dengan Waktu Terbalik ... 29

2.2.14 ETAP Powerstation 12.6.0 ... 31

BAB III METODE PENELITIAN_{... 36}

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian... 36

3.2 Sumber dan Jenis Data Penelitian ... 36

4.1 Sistem Pengaman Pada Saluran Distribusi Penyulang Peguyangan ... 39

4.2 Setting Pengaman Transformator 3di Gardu Induk Kapal ... 41

4.2.1 Perhitungan Arus Hubung Singkat di Penyulang 20 kV ... 41

4.2.2 Setting Arus dan Waktu pada OCR dan GFR Sisi Penyulang 20 kV ... 43

4.2.3 Setting Arus dan Waktu pada OCR dan GFR Sisi Incoming 20 kV ... 46

4.3 Analisa Hasil Perhitungan ... 48

4.3.1 Hasil Perhitungan Setting Arus Relai OCR dan GFR ... 48

(11)

x

BAB V PENUTUP _{... 51}

5.1 Simpulan ... 51

5.2 Saran ... 51

(12)

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil perhitungan dari Arus hubung singkat ... 48 Tabel 4.2 Hasil perhitungan setting arus dan waktu OCR penyulang dan

incoming 20 kV ... 49 Tabel 4.3 Hasil perhitungan setting arus dan waktu GFR penyulang dan

(13)

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Zona proteks ... 9

Gambar 2.2 Sistem proteksi sederhana ... 10

Gambar 2.3 Elemen dasar relai ... 13

Gambar 2.4 Rangkaian sederhana relai arus lebih seketika dan karakteristiknya ... 21

Gambar 2.5 Rangkaian sederhana relai arus lebih waktu tertentu dan karakteristiknya ... 22

Gambar 2.6 Rangkaian sederhana relai arus lebih dan waktu terbalik karakteristiknya ... 23

Gambar 2.7 Menu Untuk Membuat Project Baru. ... 32

Gambar 2.8 Tampilan Layar ETAP Powerstation Sebelum Perencanaan ... 32

Gambar 2.9 Tampilan Keseluruhan Layar ETAP Powerstation Sesudah Perencanaan ... 33

Gambar 2.10 Tampilan Untuk Mengubah Propertis Dari Kompenen Listrik .. 33

Gambar 2.11 Tombol Load Flow Analysis Pada Mode Toolbar ... 34

Gambar 2.12 Load Flow Toolbar ... 34

Gambar 3.1 Alur penelitian tugas akhir ... 38