ANALISIS PERBAIKAN DROP VOLTAGE DENGAN PENGGANTIAN
KABEL PENAMPANG DAN EVALUASI KOORDINASI
OCR-RECLOSER STUDI KASUS PADA PENYULANG KALISARI 1 DAN 2
GI KALISARI - SEMARANG
Akbar Kurnia Octavianto
1), Karnoto
2), Susatyo Handoko
2) Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro,Jln. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
ABSTRAK
Suatu sistem tenaga listrik yang baik harus memiliki nilai tegangan yang tidak melebihi batas toleransi serta rugi-rugi daya yang kecil. Batas toleransi yang diperbolehkan untuk suatu nilai tegangan ± 5% dari nilai nominalnya. Nilai tegangan yang konstan akan mengoptimalkan unjuk kerja dari peralatan listrik yang digunakan. Sedangkan rugi-rugi daya yang kecil akan menjaga pasokan daya listrik sesuai dengan kebutuhan konsumen, serta dapat mengurangi kerugian finansial yang terjadi selama proses transmisi dan distribusi.
Pada tugas akhir ini akan dilakukan perbaikan kualitas tenaga listrik dengan perbaikan drop tegangan pada jaringan distribusi tegangan menengah sisi 1 fasa dengan penggantian kabel penampang. Proses perbaikan dilakukan dengan kabel yang nilai resistansinya lebih kecil, kemudian dibandingkan hasil drop tegangan sebelum dan sesudah dilakukan perbaikan. Pada tugas akhir ini pula dibahas koordinasi rele OCR-recloser yang terpasang pada penyulang, Dilakukan beberapa simulasi untuk mengetahui kooordinasi tersebut. Proses perbaikan pada tugas akhir ini disimulasikan dengan menggunakan perangkat lunak ETAP 7.0.0.
Dari hasil simulasi drop tegangan didapatkan hasil sebelum dan sesudah perbaikan. Sampel bus yang diambil dibandingkan rata-rata tegangan naik setelah dilakukan perbaikan. pada penyulang Kalisari 1 nilai kenaikan tegangan yang terendah 0.035Kv pada bus 6 dan yang tertinggi 0.131Kv di bus 138, pada penyulang Kalisari 2 kenaikan tegangan dari yang terendah 0.001 Kv pada bus 2 dan yang tertinggi 0.01 Kv di bus 125. Pada simulasi ocr dengan data eksiting PLN dari hasil simulasi terlihat optimal hanya saja masih perlu perbaikan untuk penyempurnaan. Nilai waktu pemutusan relay 7 penyulang Kalisari 1 simulasi eksisting PLN 567 ms dan simulasi hitung yaitu 800 ms. Sedangkan untuk Kalisari 2 simulasi eksisting PLN yaitu 400 ms dan pada simulasi hitung yaitu 800 ms.
Kata Kunci :drop tegangan, kabel penampang, koordinasi OCR-Recloser, ETAP 7.0.0
ABSTRACT
A good power system must have a value that does not exceed the voltage tolerance and power losses are small. Tolerance limit allowed for a ± 5% voltage value of their nominal value. Constant voltage value will optimize the performance of electrical equipment used. While the power loss would keep a small supply of electric power in accordance with the needs of consumers, and can reduce financial losses that occur during the process of transmission and distribution.
This research will be be improved with the improvement of the quality of electric power distribution network voltage drop on the 1-phase medium voltage cables with section replacement. Process improvements made by cable resistance value is smaller, then compared the results of the voltage drop before and after repairs. In this research also discussed coordination OCR rele-recloser is installed on feeders, Do a simulation to determine the coordination over. The repair process is simulated in this research using ETAP 7.0.0 software.
From the simulation results showed the voltage drop before and after repair. Bus samples taken compared to the average voltage rise after repairs. at feeders Kalisari 1 lowest voltage rise value 0.035Kv in bus 6 and the highest 0.131Kv on bus 138, at 2 Kalisari feeder voltage rise from a low of 0.001 in the Kv bus 2 and the highest 0.01 Kv on bus 125. In the simulation with the data eksiting OCR PLN of optimal simulation results look just still need improvement to improvement. Termination of the time value of 7 feeder relay Kalisari existing simulation PLN 1 567 ms and 800 ms simulation that count. As for the existing simulation PLN Kalisari 2 is 400 ms and the simulation count is 800 ms
Keywords: Voltage Drop , cable section, coordinating the OCR-Recloser, ETAP 7.0.0
1
Pendahuluan
1.1
Latar Belakang
Suatu sistem tenaga listrik yang baik harus memiliki nilai tegangan yang tidak melebihi batas
toleransi serta rugi-rugi daya yang kecil. Batas toleransi yang diperbolehkan untuk suatu nilai tegangan ± 5% dari nilai nominalnya. Nilai tegangan yang konstan akan mengoptimalkan unjuk kerja dari peralatan listrik yang
digunakan oleh konsumen. Sedangkan rugi-rugi daya yang kecil akan menjaga pasokan daya listrik sesuai dengan kebutuhan konsumen, serta dapat mengurangi kerugian finansial yang terjadi selama proses transmisi dan distribusi. Salah satu proses perbaikan drop tegangan pada jaringan distribusi dapat dilakukan dengan melakukan penggantian kabel penampang penyulang.
Pada penelitian tugas akhir ini untuk meningkatkan kualitas tenaga listrik yang termasuk drop tegangan melakukan penggantian luas penampang kabel penyulang pada JTM 1 fasa di penyulang kalisari 1 dan kalisari 2 dari GI Kalisari. Berdasarkan teori yang ada semakin panjang jarak penyulang dapat mengakibatkan drop tegangan diujung jaringan yang sering dikeluhkan oleh pelanggan maka dari itu perbaikan-perbaikan akan diupayakan sedemikian rupa agar dapat meningkatkan kepuasan pelanggan terhadap layanan PLN. Penggantian kabel yang dimaksud dengan memperbesar luas penampang atau mengubah dengan nilai resistansi kabel yang lebih kecil sehingga nilai drop tegangan dapat berkurang. Untuk meningkatkan kualitas tenaga listrik pada tugas akhir ini juga dibahas mengenai pengaturan setting OCR yang terpasang pada kedua penyulang yaitu kalisari 1 dan kalisari 2. OCR merupakan rele arus lebih yang dipasang pada jaringan distribusi, dengan nilai setting yang tepat maka koordinasi peralatan proteksi apabila pada saat terjadi gangguan dapat tertatasi dengan cepat dan optimal. Apabila nilai setting pada peralatan proteksi tersebut salah maka dapat mengganggu aliran listrik ke pelanggan yang menjadikan nilai kualitas tenaga listrik jadi berkurang.
1.2
Tujuan1. Mengetahui nilai drop tegangan pada penyulang kalisari 1 dan 2.
2. Mengetahui koordinasi OCR dan Recloser pada penyulang Kalisari 1 dan 2
3. Melakukan perbaikan drop tegangan dengan penggantian kabel penampang JTM sisi 1 fasa penyulang Kalisari 1 dan 2
4. Melakukan perhitungan manual nilai setting TMS kemudian melakukan perbandingan dengan nilai setting eksisting PLN
5.
Menganalisa hasil simulasi software ETAP 7.0.0 serta melakukan evaluasi dan melakukan perbaikan-perbaikan yang diperlukan.1.3 Batasan Masalah
1. Proses perbaikan tegangan hanya dilakukan pada sisi tegangan rendah jaringan distribusi Penyulang Kalisari 1 dan Kalisari 2.
2. Perbaikan tegangan dilakukan dengan penggantian luas penampang kabel penampang pada sisi tegangan rendah saja.
3. Proses perbaikan dan koordinasi OCR disimulasikan menggunakan perangkat lunak ETAP 7.0.0
4. Nilai impedansi transformator yang digunakan merupakan nilai tipikal yang telah diberikan oleh perangkat lunak ETAP 7.0.0
5. Nilai setting OCR pada simulasi merupakan data dari PLN Rayon Semarang Tengah.
6. Tidak membahas secara detail proteksi pada jaringan distribusi.
7. Tidak membahas secara detail mengenai perhitungan manual aliran daya dan drop tegangan pada jaringan distribusi.
8. Beban trafo diasumsikan sebesar 65% dari kapasitas trafo 9. Faktor daya sistem diasumsikan 0,85 lagging
II. LANDASAN TEORI
2.1 Sistem Distribusi Daya Listrik 2.1.1 Pengertian Umum
Sistem Distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik. Sistem distribusi ini berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya listrik besar
(Bulk Power Source) sampai ke konsumen. Jadi fungsi
distribusi tenaga listrik adalah; 1) pembagian atau penyaluran tenaga listrik ke beberapa tempat (pelanggan), dan 2) merupakan sub sistem tenaga listrik yang langsung berhubungan dengan pelanggan, karena catu daya pada pusat-pusat beban (pelanggan) dilayani langsung melalui jaringan distribusi.
2.1.1 Bagian Sistem Distribusi
Adapun bagian-bagian dari sistem distribusi tenaga listrik adalah:
1. Gardu Induk Distribusi 2. Jaringan Primer (JTM) 3. Transformator Distribusi 4. Jaringan Sekunder (JTR)
Dalam hal ini tegangan menengah sistem distribusi adalah 20 kV dan tegangan rendahnya 380/220 V.
Jaringan Tegangan Menengah (JTM) G ar d u I n d u k Sekering T.M. Trafo Distribusi Rel T.R. Sekering
T.R. Jaringan Tegangan Rendah
(JTR) Sambungan Rumah Gardu Distribusi Tiang Pelanggan
Gambar 1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik
2.2 Kebutuhan Penyaluran Energi Listrik
Untuk proses pengiriman tenaga listrik terdiri dari berbagai persoalan teknis, tenaga listrik hanya dibangkitkan pada tempat-tempat tertentu saja.
Gambar 2 Proses pengiriman tenaga listrik
Kebutuhan energi listrik akan meningkat sejalan dengan perkembangan ekonomi daerah dan pertumbuhan penduduk. Semakin meningkatnya ekonomi pada suatu daerah maka konsumsi energi listrik juga akan semakin meningkat. Kondisi ini tentunya harus diantisipasi sedini mungkin oleh PT PLN (Persero) agar penyaluran energi listrik dapat tersalurkan dalam jumlah yang cukup. Disamping pertumbuhan ekonomi, perkembangan energi listrik juga dipengaruhi oleh faktor perkembangan penduduk dalam pengertian jumlah rumah tangga yang akan dilistriki.
2.3 Losses & Voltage Drop Distribusi Tenaga Listrik
Adanya susut energi listrik, sesuatu yang hilang selama proses pendistribusian melalui jaringan akan mengurangi efisiensi dari sistem tersebut, terutama pada trafo distribusi. Ini bisa terjadi karena adanya gesekan-gesekan teknis, mekanis, maupun faktor cuaca yang menyebabkan adanya arus bocor pada kabel-kabel saluran distribusi.
VOLTAGE DROP = % Tegangan Pangkal GI - %
Tegangan Paling Ujung
2.4 Rele Arus Lebih
Relay arus lebih adalah relay yang akan
bekerja terhadap arus lebih. Relay arus lebih akan bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai pengaturannya ( I set ). Macam-macam karakteristik
relay arus lebih yaitu :
a. Relay waktu seketika (Instantaneous relay) b.Relay arus lebih waktu tertentu (Definite time
relay)
c. Relay arus lebih waktu terbalik
2.5 Gangguan Hubung Singkat
Hubung singkat adalah sebuah jenis gangguan yang terjadi karena terhubungnya antara dua titik atau lebih yang tidak seharusnya terhubung dalam suatu jaringan penyalur tenaga listrik aktif, baik secara tidak sengaja maupun sengaja. Beberapa jenis gangguan hubung singkat pada system tenaga listrik adalah :
a. Gangguan hubung singkat 3 fasa b. Gangguan hubung singkat fasa ke fasa c. Gangguan hubung singkat dua fasa ke tanah d. Gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah
III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Metode Pengumpulan Data
Dalam penelitian ini pengumpulan data dilakukan dari survey data pada obyek penelitian, yaitu PT. PLN (Persero) Area Semarang dan Rayon Semarang Tengah.
3.2 Metode Pengolahan Data
Data-data yang diolah adalah data-data yang diambil dari PT. PLN (Persero) Area Semarang. Setelah data – data diperoleh, langkah selanjutnya adalah melakukan pengolahan data. Pengolahan disini dilakukan 2 simulasi yaitu drop tegangan dan koordinasi OCR recloser.
Langkah-langkah untuk Simulasi drop tegangan adalah :
Eksisting PLN dianalisa untuk mendapatkan tegangan
Penggantian kabel penampang dari 70 mm menjadi 240mm pada JTM sisi 1 fasa
Dibandingkan debelum dan sesudah perbaikan penggantian kabel penampang tersebut
MULAI
PEMBUATAN ONE LINE DIAGRAM
JALANKAN SIMULASI HASIL SIMULASI DROP TEGANGAN PERBAIKAN DROP TEGANGAN ANALISA HASIL SIMULASI PERBAIKAN ANALISA PERBANDINGAN SEBELUM DAN SESUDAH PERBAIKAN SELESAI SPESIFIKASI DATA-DATA
Gambar 4. Diagram alir simulasi drop tegangan menggunakan ETAP
Simulasi pertama dan kedua menggunakan software ETAP 7.0.0.. Simulasi yang pertama yaitu analisa drop tegangan disimulasikan dengan menggambar topologi jaringan kemudian analisa hasil dan melakukan perbaikan dengan menggunakan penggantian kabel penampang. Untuk yang kedua mengenai analisa koordinasi OCR.
Langkah-langkah untuk Simulasi koordinasi OCR Recloser adalah :
Dari data eksisting PLN dilakukan simulasi untuk mengetahui kinerja peralatan
Melakukan perhitungan manual nilai setting TMS
Melakukan perbandingan antara eksisting PLN dan hasil perhitungan
MULAI
PEMBUATAN ONE LINE DIAGRAM
JALANKAN SIMULASI HASIL SIMULASI KOORDINASI OCR PERBAIKAN KOORDINASI OCR ANALISA HASIL SIMULASI PERBAIKAN ANALISA PERBANDINGAN SEBELUM DAN SESUDAH PERBAIKAN SELESAI SPESIFIKASI DATA-DATA
Gambar 5. Diagram alir simulasi koordinasi OCR Recloser menggunakan ETAP
3.3 Data – Data Sistem
3.3.1 Data Kondisi Eksisting Rayon Semarang Tengah
Data jaringan tegangan menengah Rayon Semarang Tengah yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah data eksisting jaringan tegangan menengah Rayon Semarang Tengah pada tahun 2012.
GRAND MARINA 4 / T 2 - 132A KOKROSONO B1 - 113 PAMULARSIH B1 -136 GEDONG BATU II = 60 GIS. KALISARI KALISARI 1 / S3 - 120 I = 60 INC INC2 3 1 4 56 7 8 12 10 11 P R P P B1 - 136 PHAPROS 8 / S 3 - 120PLERET B1 -70 JL.SILIWANGI 148 P.MINDI B 1 - 83 JL PUSPOWARNO RY B1-82A/13 B1 - 116 F SEMARANG INDAH U4 - 109 TANAH MAS U4- 116 G PAMULARSIH B 1 - 113 8 / S 3 - 120PLERET 9 KLS.3 KLS.6 KPK.3 TBL.4 KLS.2 L U4 -R R KLS.6
1. BEBAN DILIMPAHKAN KEPENYULANG KLS 2 : - MEMASUKKAN ABSW 4/T2-132A, - MELEPAS RECLOSER B1-113. 2. BEBAN DILIMPAHKAN KEPENYULANG KPK 3 : - MEMASUKKAN ABSW B1-70, - MELEPAS RECLOSER B1-113. 3.BEBAN DILIMPAHKAN KEPENYULANG TBL 4 : - MEMASUKKAN ABSW U4-109, - MELEPAS RECLOSER B1-113. : RECLOSER KETERANGAN : ABSW NO : ABSW NC R L : LBS AKTIF L : LBS BELUM AKTIF
DISETUJUI DIKETAHUIDIPERIKSA DIGAMBAR AREA M. DIS DM. DASOD TANGGAL : 15/05/2012 REVISI : PT.PLN (Persero)
DISTRIBUSI JAWA TENGGAH & D.I.Y
SINGLE LINE DIAGRAM JARINGAN LISTRIK 20 KV PENYULANG KLS.01
M. AREA ASMAN JARINGAN KPK.3
STANDING OPERATION PROCEDURE (SOP) MANUVER BEBAN PENYULANG KLS.01
Sumber : PT PLN (Persero) Area Semarang
Gambar 6 Single Line Diagram Penyulang kalisari 1
T 3 -177 2 / T 3 - 163W Jl. Peres T 3 - 163D Jl.Hasanudin T2 - 163Z Jl. Hasanudin 4 / T2 - 132A KOKROSONO T 2 - 151G Pier Tendean T 2 - 120 jl. Sugiyopranoto KSR02 001 Jl.Dr.Sutomo II = 60 GIS. KALISARI T 2 - 137 JL. Indraprasta 11 / T 2 - 134SETIAKI 43 / T2 - 134 SETIAKI T 2 - 167 Jl.Tanjung SMGTENGAH I =60 LBS SPL 02.49.U03/ T2 - 154 Jl. Imam bonjol INC INC 2 3 1 4 5 6 7 8 12 10 11 KSR 02 014 U02 4 / T 2 - 134 Poncowolo SPL02.052.U 9 KLS.1 TBL.4 TBL.4 SPL.4 SPL.4 KLS.10 L L R SPL.2
1. BEBAN DILIMPAHKAN KE PENYULANG SPL 4 : - ABSW 2/T3-163W DIMASUKKAN, - PMT KLS 02 DILEPAS, - ABSW KSR 2 001 DILEPAS. 2. BEBAN DILIMPAHKAN KEPENYULANG SPL 4 : - ABSW T3-177 DIMASUKKAN, - PMT KLS 2 DILEPAS - ABSW KSR 2 001 DILEPAS. 3. BEBAN DILIMPAHKAN KEPENYULANG SPL 2 : - ABSW T2-151G DIMASUKKAN - PMT KLS 2 DILEPAS, - ABSW KSR 2 001 DILEPAS. 4. BEBAN DILIMPAHKAN KE KALISARI 10 : - ABSW KSR 2 014 U02 DIMASUKKAN, - PMT KLS 2 DILEPAS, - ABSW KSR 2 001 DILEPAS. 5. BEBAN DILIMPAHKAN KEPRNYULANG KALISARI 1 : - ABSW 4/T2-132A DIMASUKKAN, - PMT KLS 2 DILEPAS - ABSW KSR 2 001 DILEPAS. 6. BEBAN DILIMPAHKAN KEPENYULANG TBL 4 : - ABSW 43/T2-134 DIMASUKKAN, - PMT KLS 2 DILEPAS, - ABSW KSR 2 001 DILEPAS, - ABSW T2-163Z DIMASUKKAN. : RECLOSER KETERANGAN : ABSW NO : ABSW NC R L : LBS AKTIF L : LBS BELUM AKTIF
DISETUJUI DIKETAHUI DIPERIKSA DIGAMBAR AREA M. DIS DM. DASOD TANGGAL : 15/05/2012 REVISI : PT.PLN (Persero) DISTRIBUSI JAWA TENGGAH & D.I.Y
SINGLE LINE DIAGRAM JARINGAN LISTRIK 20 KV PENYULANG KLS.02
M. AREA ASMAN JARINGAN STANDING OPERATION PROCEDURE (SOP)
MANUVER BEBAN PENYULANG KLS.02
Sumber: PT PLN (Persero) Area Semarang
Gambar 7 Single Line Diagram Penyulang kalisari 2
3.3.2 Data Trafo Gardu Induk (GI) Kalisari
Di Rayon Kalisari terdapat Gardu Induk Kalisari yang memiliki 2 trafo masing-masing 60 MVA. Trafo I digunakan untuk mendistribusikan
energi listrik di penyulang KLS 3, KLS 4, KLS 5, KLS 6, dan KLS 7, KLS 8 sedangkan Trafo II dipergunakan untuk menyuplai penyulang KLS 1, KLS 2, KLS 9, KLS 10, KLS 11, dan KLS 12.
Tabel 1. Kapasitas Gardu Induk Kalisari
I 60 MVA 150/20 6 II 60 MVA 150/20 6 Trafo Kapasitas Trafo Ratio Tegangan (kV) Jumlah Penyulang GI Wonogiri Gardu Induk
Sumber : PT PLN (Persero) Area Semarang
3.3.3 Data Koordinasi Setting Rele OCR PMT dan Recloser
Data Koordinasi setting rele OCR PMT dan Recloser dibutuhkan untuk mengetahui koordinasi Recloser pada penyulang, nilai setting yang digunakan pada simulasi ETAP 7.0.0. Berikut ini adalah data setting koordinasi rele OCR dan Recloser.
Tabel 2 Data koordinasi setting rele OCRpenyulang Kalisari 1
Sumber : PT PLN (Persero) Area Semarang
Tabel 3 Data koordinasi setting rele OCRpenyulang Kalisari 2
Sumber : PT PLN (Persero) Area Semarang
3.3.4 Data Impedansi Kabel Jaringan
Tabel 4. Data impedansi kabel jaringan
R1 jx1 Ro jxo 1 6.0000 7.0000 8.0000 9.0000 16 2.0161 0.4036 2.1641 1.6911 25 0.9217 0.3790 1.0697 1.6695 50 0.6452 0.3678 0.7932 1.6553 70 0.4608 0.3572 0.6088 1.6447 95 0.3396 0.3449 0.4876 1.6324 120 0.2688 0.3375 0.4168 1.6251 150 0.2162 0.3305 0.3631 1.6180 185 0.1744 0.3239 0.3224 1.6114 240 0.1344 0.3158 0.2824 1.6003 mm2 AAAC Z1,Z2 Zo Sumber : SPLN 72-3:1983
3.3.5 Data Impedansi dan Short Circuit GI Kalisari
Tabel 6 Data impedansi dan short circuit GI Kalisari
Sumber : PT PLN (Persero) Area Semarang
Region Teg
KV R1(pu) X1(pu) R2(pu) X2(pu) Ro(pu) Xo(pu) 1ph. (kA) 1ph. (MVA)3ph. (kA) 3ph. (MVA)
1 KALISARI region3 150 0.001988 0.011659 0.001988 0.011937 0.004862 0.016414 30.76735 7993.592 35.54894 9235.8855
2 KALISARI region3 150 0.001988 0.011659 0.001988 0.011937 0.004862 0.016414 30.76735 7993.592 35.54894 9235.8855
BUS GI/GITET Imp.urutan positif Imp.urutan negatif Imp.urutan nol Arus hub singkat Max
Koordinasi Seting Rele OCR PMT dan Recloser
1 2000 3 1000 5 1000 7 1000
####### I N 5.5 X I N 3.0 X I N 3.0 X I N I >> 2000000 A I >> 5500 A I >> 3040 A I >> 3000 A
IEC SI IEC SI IEC SI IEC SIArus GangguanArus Waktu Arus Waktu Arus Waktu Arus Waktu Moment
X Iset No Standard
Tms 0.25 0.27 0.10 0.05
Kurva 14 14 14 14
A r u s 2000 A 500 A 380 A 350 A
OCR TRAFO II KLS 1 - EXIST
SETTING
INC EXIST OG EXIST R1 EXIST R2 EXIST
IEC SI IEC SI INC EXIST OG EXIST
IEC SI IEC SI R2 EXIST R1 EXIST R2 EXIST
Koordinasi Seting Rele OCR PMT dan Recloser
1 2000 3 400 5 1000 5 1000
3.5 X I N 13.8 X I N 2.5 X I N 2.5 X I N I >> 7000 A I >> 5520 A I >> 2500 A I >> 2500 A
IEC SI IEC SI IEC SI OFFArus GangguanArus Waktu Arus Waktu Arus Waktu Arus Waktu Moment
X Iset No Standard
Tms 0.25 0.27 0.10 0.10
Kurva 14 14 14 17
A r u s 2000 A 480 A 300 A 300 A
OCR TRAFO I KLS 2 - EXIST
SETTING
INC EXIST OG EXIST R1 EXIST R1 EXIST Letak R1
IEC SI IEC SI INC EXIST OG EXIST
IEC SI OFF R2 EXIST R2 EXIST R1 EXIST R1 EXIST
IV HASIL DAN ANALISA
4.1 Simulasi Sistem dengan Software ETAP 7.0.0
Simulasi sistem yang dilakukan terdiri dari dua macam, yaitu Simulasi I dan Simulasi II. Simulasi I adalah simulasi drop tegangan dan yang kedua merupakan simulasi koordinasi OCR Recloser dari penyulang Kalisari 1 dan 2.
4.2 Penggambaran One Line Diagram
Penggambaran One Line Diagram ke dalam ETAP 7.0.0 berdasarkan pada Gambar 5 dan 6 adalah merupakan gambar penyulang Kalisari 1 dan 2
Sumber : PT PLN (Persero) Area Semarang
Gambar 8. One line diagram dengan ETAP 7.0.0 Penyulang Kalisari 1 eksisting
Sumber : PT PLN (Persero) Area Semarang
Gambar 9. One line diagram dengan ETAP 7.0.0 Penyulang Kalisari 2 eksisting
Dari gambar one line diagram diatas kita kemudian melakukan running simulasi di ETAP. Untuk melakukan simulasi dengan menggunakan ETAP 7.0.0 jaringan yang akan disimulasikan harus digambarkan dulu ke dalam ETAP 7.0.0. Pada kasus ini, penggambaran One Line Diagram ke dalam ETAP 7.0.0 berdasarkan pada Gambar 4.1 Single Line
Diagram 20 kV PT PLN (Persero) Rayon Wonogiri
Tahun 2012, yaitu dari sistem 150 kV masuk ke Gardu Induk Wonogiri 20 kV. Kapasitas kedua trafo pada GI Kalisari tersebut adalah 60 MVA. Kemudian penyulang yang akan diambil untuk digunakan studi kasus adalah penyulang Kalisari 1 dan penyulang Kalisari 2.
4.3 Simulasi Drop Tegangan
Dari hasil simulasi diatas maka kita bisa mengambil sample data dari bus sebelum dilakukan perbaikan tegangannya. Tabel dibawah merupakan
sample bus yang diambil yang kemudian nanti
digunakan dalam perbandingan setelah terjadinya perbaikan dengan penggantian luas penampang kabel jaringan tegangan menengah 1 fasa.
Tabel 7. hasil simulasi sebelum dan sesudah di penyulang Kalisari 1
TEGANGAN TEGANGAN
SEBELUM PERBAIKAN (Kv) SESUDAH PERBAIKAN (kV)
1 Bus 6 10.675 10.71 0.035 2 Bus 30 10.417 10.462 0.045 3 Bus 40 10.213 10.267 0.054 4 Bus 49 10.027 10.091 0.064 5 Bus 109 9.318 9.423 0.105 6 Bus 134 9.301 9.393 0.092 7 Bus 157 9.307 9.398 0.091 8 Bus 174 9.15 9.244 0.094 9 Bus 203 9.026 9.121 0.095 10 Bus 211 8.991 9.089 0.098 11 Bus 227 8.934 9.039 0.105 12 Bus 236 8.873 8.968 0.095 13 Bus 245 8.691 8.793 0.102 14 Bus 249 8.676 8.787 0.111 15 Bus 266 8.669 8.768 0.099 16 Bus 268 8.672 8.77 0.098 17 Bus 305 8.455 8.557 0.102 18 Bus 311 8.43 8.545 0.115 19 Bus 318 8.406 8.537 0.131 20 Bus 375 8.438 8.535 0.097 NO NO BUS SELISIH (kV)
Tabel 8 diatas merupakan hasil perbandingan perbaikan drop tegangan pada penyulang Kalisari 1. Terlihat pada tabel diatas terjadi kenaikan nilai tegangan dengan kisaran selisih kenaikan yang terendah dengan nilai tegangan dari paling rendah 0.035 pada bus 6 sampai dengan yang tertinggi sekitar 0.131 pada bus 318.
0 2 4 6 8 10 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 PENYULANG KALISARI 1 TEGANGAN SEBELUM PERBAIKAN (Kv) TEGANGAN SESUDAH PERBAIKAN (kV)
Gambar 10. Grafik perbandingan sebelum dan sesudah perbaikan drop teganganh
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 SELISIH (kV) SELISIH (kV)
Gambar 11. Grafik selisih kenaikan tegangan Kalisari 1
Gambar diatas merupakan grafik garis selisih kenaikan tegangan dari yang sebelum dilakukan perbaikan penggantian luas penampang kabel penampang sampai dengan sesudah terjadi perbaikan tegangan tersebut dengan selisih kenaikan sebelum dan sesudah perbaikan yang terendah dari 0.035 pada bus 6 sampai dengan yang tertinggi sampai dengan 0.131 di bus 138.
Drop tegangan sebelum dilakukan perbaikan
VOLTAGE DROP = % Tegangan Pangkal GI –
% Tegangan Paling Ujung
= 98,308 % ( 19,662 KV ) - % 92, 949 % ( 18,59 KV ) = 5,359 % ( 1,072 KV )
Drop tegangan setelah dilakukan perbaikan
VOLTAGE DROP = % Tegangan Pangkal GI -
% Tegangan Paling Ujung
= 98,377 % ( 19,675 KV ) - % 93,148 % ( 18,63 KV ) = 5,229 % ( 1,045 KV )
Tabel 8. hasil simulasi sebelum dan sesudah di penyulang Kalisari 2
TEGANGAN TEGANGAN
SEBELUM PERBAIKAN (Kv) SESUDAH PERBAIKAN (kV)
1 Bus 7 11.273 11.275 0.002 2 Bus 10 11.208 11.209 0.001 3 Bus 22 11.127 11.129 0.002 4 Bus 25 11.106 11.107 0.001 5 Bus 40 10.852 10.853 0.001 6 Bus 58 10.859 10.86 0.001 7 Bus 70 10.849 10.85 0.001 8 Bus 79 10.841 10.842 0.001 9 Bus 94 10.718 10.719 0.001 10 Bus 105 10.697 10.705 0.008 11 Bus 110 10.667 10.675 0.008 12 Bus 118 10.643 10.651 0.008 13 Bus 125 10.627 10.637 0.01 14 Bus 136 10.622 10.629 0.007 15 Bus 143 10.609 10.617 0.008 16 Bus 152 10.591 10.599 0.008 17 Bus 158 10.581 10.589 0.008 18 Bus 164 10.576 10.585 0.009 19 Bus 170 10.573 10.582 0.009 20 Bus 178 10.567 10.577 0.01 NO NO BUS SELISIH (kV)
Tabel diatas merupakan hasil perbandingan sebelum dan sesudah perbaikan pada penyulang Kalisari 2. Pada penyulang kalisari 2 dilihat dari tabel diatas kenaikan yang terjadi tidak sebesar di penyulang kalisari 1. Hal ini disebabkan karena jarak yang tidak terlalu jauh dari sumber tegangan berbeda halnya dengan penyulang Kalisari 1.
10.2 10.4 10.6 10.8 11 11.2 11.4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 PENYULANG KALISARI 2 TEGANGAN SEBELUM PERBAIKAN (Kv) TEGANGAN SESUDAH PERBAIKAN (kV)
Gambar 12. Grafik perbandingan sebelum dan sesudah perbaikan drop tegangan
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 SELISIH (kV) SELISIH (kV)
Gambar 13. Grafik selisihkenaikan tegangan Kalisari 2
Untuk penyulang Kalisari 2 kenaikan tegangan dari yang terendah yaitu 0.001 kV pada bus 2 dan yang tertinggi dengan kenaikan sebesar 0.01 Kv di bus 125.
Drop tegangan sebelum dilakukan perbaikan
VOLTAGE DROP = % Tegangan Pangkal GI - %
Tegangan Paling Ujung
= 99,552 % ( 19,91 KV ) - % 98, 262 % ( 19,652 KV ) = 1.29 % ( 0,258 KV )
Drop tegangan setelah dilakukan perbaikan
VOLTAGE DROP = % Tegangan Pangkal GI - %
Tegangan Paling Ujung
= 99,553 % ( 19,91 KV ) - % 98, 275 % ( 19,655 KV ) = 1.27 % ( 0,255 KV )
Dalam pembahasan diatas yang didapat adalah perbaikan drop tegangan yang dilakukan dengan penggantian luas penampang kabel penghantar terbukti dan sesuai dengan teori yang ada, yaitu semakin kecil nilai impedansi maka semakin besar tegangan yang dihasilkan, kemudian dengan demikian untuk mengurangi resistansi saluran pada jaringan distribusi, kita dapat mengganti jenis bahan penghantar yang digunakan dengan bahan yang nilai resistivitasnya rendah serta memperbesar luas permukaan penghantar.
4.4 Simulasi Koordinasi OCR dan Recloser
Berdasarkan data gambar single line diagram dari PLN seperti gambar-gambar sebelumnya, maka didapatkan gambaran mengenai peralatan-peralatan proteksi yang berada di penyulang. Pada pembahasan tugas akhir kali ini membahas mengenai peralatan listrik yang berada di penyulang Kalisari 1 dan penyulang Kalisari 2 berupa peralatan proteksi.
Pembahasan studi kasus tugas akhir ini akan membahas sistem koordinasi rele proteksi OCR dan Recloser di penyulang Kalisari 1 dan Kalisari 2 GI kalisari Semarang. Proses yang dilakukan dengan melakukan simulasi koordinasi sistem proteksi tersebut menggunakan software ETAP 7.0.0. Data yang didapatkan dari PLN Area Semarang digunakan dalam proses input data dalam ETAP yang kemudian disimulasikan. Kemudian melakukan perhitungan manual setting nilai TMS yang kemudian disimulasikan kembali di ETAP. Hasil kedua simulasi untuk selanjutnya dibandingkan untuk mendapatkan koordinasi yang baik. Kemudian melakukan perbandingan setting TMS PLN dan hasil hitung manual.
Dari gambar one line diagram diatas kemudian dilakukan running progam pada ETAP dengan cara menempatkan letak gangguan di dalam gambar one line diagram tersebut.
Gambar 14. Hasil running koordinasi rele pada Penyulang Kalisari 1
Hasil running simulasi diatas menunjukkan hasil koordinasi rele proteksi Recloser dengan data
eksisting dari PLN Area Semarang. Diketahui bahwa
gangguan terjadi di titik depan PMT Outgoing. Berikut hasil laporan dari ETAP dari koordinasi diatas.
Gambar 15. Hasil running koordinasi rele pada
Penyulang Kalisari 2
Perlu diketahui juga penyulang Kalisari 1 dan Kalisari 2 memiliki perbedaan dalam jumlah recloser. Recloser pada penyulang kalisari 2 hanya berjumlah 1 buah dan penyulang Kalisari 1 memiliki 2 buah recloser. Perbedaan jumlah ini karena dinilai dari segi jarak. Jarak penyulang Kalisari 1 lebih panjang sehingga memiliki 2 buah recloser untuk mengatasi gangguan yang jauh.
4.5 Perhitungan Nilai Setting TMS
Perhitungan nilai setting TMS secara manual dibutuhkan untuk membandingkan nilai TMS data dari PLN dan perhitungan manual sendiri. Perhitungan yang dilakukan berdasarkan perhitungan TMS yang sudah ada. Dibawah ini akan ditampilkan contoh perhitungan setting TMS pada penyulang kalisari 1.
Tabel 9. Hasil perhitungan nilai impedansi dan arus gangguan Kalisari 1
GI-Recloser 1 (1 km) Recloser 1 - 2 (1.75km) Rec 2 - Ujung (4.9Km)
1 Z1 (pu) 0.0005148 0.000900926 0.002522592
2 Z2 (pu) 0.0005148 0.000900926 0.002522592
3 Z0 (pu) 0.0024419 0.004273449 0.011965657
4 Ifault 3 fasa (A) 14802.4338 14753.7497 14552.7258
5 Ifault 1 fasa (A) 9172.954843 9130.98513 8958.827138
6 Ifault Fasa-fasa (A) 12819.28371 12777.12204 12603.03024
7 Ifault 2 fasa (A) 13242.55833 13197.45269 13011.40133
Kalisari 1
No Nilai
Tabel 10. Hasil perhitungan nilai impedansi dan arus gangguan Kalisari 2
GI-Recloser 1 (3.35 km) Recloser 1 - 2 (1.65km)
1 Z1 (pu) 0.001724629 0.000849444
2 Z2 (pu) 0.001724629 0.000849444
3 Z0 (pu) 0.008180602 0.004029252
4 Ifault 3 fasa (A) 14650.95312 14760.2224
5 Ifault 1 fasa (A) 9042.72093 9136.558889
6 Ifault Fasa-fasa (A) 12688.0976 12782.72757
7 Ifault 2 fasa (A) 13102.27333 13203.44854
No Nilai Kalisari 2
\
Dilihat dari hasil perhitungan nilai impedansi dan nilai arus gangguan dari penyulang Kalisari 1 dan 2 diatas maka dapat didapatkan nilai setting TMS yang akan ditampilkan contoh perhitungannya dibawah ini.
Perhitungan Setting TMS Penyulang Kalisari 1 1. Recloser 2
2. Recloser 1
3. PMT Outgoing
4. PMT Incoming
Perhitungan nilai TMS tersebut merupakan nilai
setting TMS pada recloser 1. Dalam hal ini terjadi perbedaan
dari Penyulang Kalisari 1 dan 2 yaitu pada penyulang Kalisari 1 terdapat 2 recloser sedangkan pada penyulang Kalisari 2 terdapat 1 recloser. Tabel dibawah merupakan tampilan perhitungan nilai setting penyulang Kalisari 1 dan 2. Dengan tabel tersebut kita dapat mengetahui pula nilai
Tabel 11. perhitungan nilai setting TMS penyulang Kalisari 1 dan Kalisari 2
No Letak Setting Kalisari 1 Kalisari 2
1 TMS Recloser 2 (s) 0.0487 0
2 TMS Recloser 1 (s) 0.226 0.2327 3 TMS PMT Outgoing (s) 0.3988 0.4156 4 TMS PMT Incoming (s) 0.5788 0.6527
Tabel 12 diatas merupakan hasil setting nilai TMS di penyulang Kalisari dan kalisari 2. Terlihat dari tabel diatas nilai perhitungan sudah benar yaitu semakin jauh semakin besar nilai setting nya. Perhitungan manual diatas diperlukan untuk membandingkan dengan nilai setting dari PLN yang sudah ditentukan.
1.6 Perbandingan Setting TMS PLN dan
Perhitungan dengan simulasi ETAP
Perbandingan nilai setting yang dimaksud adalah melihat hasil report yang dihasilkan dari
software ETAP 7.0.0. dengan perbandingan tersebut
hasil report nya yang akan dianalisa. Perbandingan dilakukan untuk melihat hasil perhitungan manual dan data dari PLN. Berikut dibawah akan ditampilkan hasil
report dari hasil simulasi dengan data eksisting dari
PLN.
Gambar 16 Hasil laporan koordinasi proteksi di ETAP penyulang Kalisari 1 eksisting PLN
Gambar 17 Hasil laporan koordinasi proteksi di ETAP penyulang Kalisari 1 Hitung
Gambar 18 Grafik koordinasi proteksi di ETAP penyulang Kalisari 1 Hitung
Dilihat dari hasil report pada software ETAP perbandingan antara hasil koordinasi OCR terlihat nilai arus gangguan sama tetapi yang berbeda adalah nilai waktunya dengan relay yang sama yaitu relay 7 simulasi eksisting PLN yaitu 567 ms dan pada simulasi hitung yaitu 800 ms. Dari nilai tersebut didapatkan nilai dari eksisting PLN dapat dikatakan lebih cepat dalam waktu pemutusannya.
Gambar 19 Hasil laporan koordinasi proteksi di ETAP penyulang Kalisari 2 eksisting PLN
Gambar 20 Hasil laporan koordinasi proteksi di ETAP penyulang Kalisari 2 Hitung
Gambar 21 Grafik koordinasi proteksi di ETAP penyulang Kalisari 2 Hitung
Dilihat dari hasil report pada software ETAP perbandingan antara hasil koordinasi OCR terlihat nilai arus gangguan sama tetapi yang berbeda adalah nilai waktunya dengan relay yang sama yaitu relay 7 simulasi eksisting PLN yaitu 400 ms dan pada simulasi hitung yaitu 800 ms. Dari nilai tersebut didapatkan nilai dari eksisting PLN dapat dikatakan lebih cepat dalam waktu pemutusannya.
V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan
Berdasarkan pengujian dan analisa yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :
1. Pada simulasi drop tegangan penyulang Kalisari 1 sebelum perbaikan didapatkan nilai drop tegangan sebesar 1.072 kV (5,359 %) dan setelah perbaikan didapatkan nilai drop tegangan sebesar 1,045 KV (5,229 %)
2. Pada simulasi drop tegangan penyulang Kalisari 2 sebelum perbaikan didapatkan nilai drop tegangan sebesar 0,258 KV (1.29 %) dan setelah perbaikan didapatkan nilai drop tegangan sebesar 0,336 KV (1.27 %)
3. Penggantian luas penampang kabel dapat menjadi salah satu cara dalam perbaikan drop tegangan. 4. Hasil koordinasi kerja OCR-Recloser pada
penyulang Kalisari 1 dan Kaliari 2 eksisting PLN bekerja sesuai dengan waktu TMS yang ditentukan. 5. Hasil koordinasi nilai arus gangguan antara
eksisting dan perhitungan sama, hanya waktu
pemutusannya yang berbeda.
6. Hasil perhitungan manual TMS dan nilai eksisting PLN terlihat perbedaan disebabkan karena metode-metode dalam proses perhitungannya
5.2 Saran
1. Dalam perbaikan drop tegangan dapat dilakukan dengan pemasangan kapasitor bank atau dengan pengaturan tap pada trafo di gardu induk.
2. Dapat dilakukan perhitungan setting TMS dengan perbedaan persen jarak dari titik lokasi perlatan proteksi.
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Ariwibowo,C, Trafo Distribusi pada JTM 20 KV diPT PLN Persero UPJ Semarang Selatan
[2]
Dewayana, R.K, Proyeksi Kebutuhan danPenyediaan Energi Listrik di Jateng
Menggunakan Perangkat Lunak LEAP, Tugas
Akhir S-1, Universitas Diponegoro, Semarang, 2009.
[3]
Pradana,A.P, Perkiraan Konsumsi Energi Listrik,Saidi SAifi, dan Rugi-rugi Energi Listrik Pada Jaringan APJ Cilacap Tahun 2012-2016,
Tugas Akhir S-1, Universitas DIponegoro, Semarang, 2011.
[4]
Kelompok Kerja Konstruksi Jaringan Distribusi Tenaga Listrik dan Pusat Penelitian Sains dan Teknologi Universitas Indonesia, KriteriaDisain Enjinering Konstruksi Jaringan
Distribusi Tenaga Listrik, PT PLN (Persero),
2010
[5]
Darmanto, Nugroho Agus. Handoko, Susatyo. 2006. “Analisis Koordinasi OCR – Recloser Penyulang Kaliwungu 03”, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik., Universitas Diponegoro, Indonesia.[6]
Rahardjo, Merencanakan Pengembangan SistemKelistrikan PLN kedepan Secara Lebih Baik dan Lebih Efisien, PT PLN (Persero)
Distribusi Jateng DIY, 2006.
[7]
Karimata, P., Kursus Perencanaan SistemKetenagalistrikan Jenjang I (Dasar)
Distribution Load Planning – Model DKL versi 3.2, Direktorat Transmisi dan Distribusi
PT PLN (Persero), 2005.
[8]
Kelompok Kerja Konstruksi Jaringan Distribusi Tenaga Listrik dan Pusat Penelitian Sains dan Teknologi Universitas Indonesia, StandardKonstruksi Jaringan Tegangan Menengah Tenaga Listrik, PT PLN (Persero) , 2010
[9]
Suhadi , SMK Teknik Distribusi Tenaga Listrik Jilid I, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Umum Dirjen Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional , 2008[10]
Suswanto, D. A., Klasifikasi Jaringan Distribusi, Buku Ajar BAB II[11]
Sulasno, Teknik dan Sistem Tenaga Distribusi TenagaLIstrik Edisi I, Badan Penerbit Universitas
[12]
Suhadi , SMK Teknik Distribusi Tenaga ListrikJilid II, Direktorat Pembinaan Sekolah
Menengah Umum Dirjen Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional , 2008
[13]
Priyono, Sugeng. 2005. “Koordinasi SistemProteksi Trafo 30 MVA di Gardu Induk 150 kV Krapyak”, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik,
Universitas Diponegoro, Indonesia.
[14]
Kelompok Kerja Konstruksi Jaringan DistribusiTenaga Listrik dan Pusat Penelitian Sains dan Teknologi Universitas Indonesia, Konstruksi Sambungan Tenaga Listrik, PT PLN (Persero), 2010
[15]
Setyaatmoko, Franky Dwi. 2011. “Studi Arus Gangguan Hubung Singkat Menggunakan Pemodelan ATP/EMTP pada Jaringan Transmisi 150 kV di Sulawesi Selatan”, Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh November, Indonesia.[16]
Laksana, Eka Setya. 2011. “Analisis Koordinasi Sistem Pengaman Incoming dan Penyulang Transformator 3 di GI Sukolilo Surabaya”, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh November, Indonesia.[17]
Saadat, Hadi. 1999. “Power System Analysis”. McGraw Hill.[18]
Stevenson, William D. 1996. “Analisis Sistem Tenaga Listrik”. Erlangga.[19]
Marsudi, Djiteng,”Operasi Sistem Tenaga Listrik”,Edisi kedua, Graha Ilmu,Yogyakarta, 2006.BIODATA PENULIS
Akbar Kurnia Octavianto lahir di
Semarang pada 6 Oktober 1990. Saat ini sedang menempuh pendidikan tinggi di Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro. Konsentrasi Energi Listrik.
Semarang, September 2013 Menyetujui, Dosen Pembimbing I Karnoto,ST., MT. NIP. 19690709 199702 1 001 Dosen Pembimbing II Susatyo Handoko, ST., MT. NIP. 19730526 200012 1 001
