ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA TRANSFORMATOR SISI SEKUNDER (20kV)
DI GARDU INDUK SIMPANG TIGA (TRAGI PRABUMULIH)
LAPORAN AKHIR
Disusun Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik
Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh :
MUHAMAD ANDY SAPUTRA 0612 3031 0181
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG
ii
ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA TRANSFORMATOR SISI SEKUNDER (20kV)
DI GARDU INDUK SIMPANG TIGA (TRAGI PRABUMULIH)
LAPORAN AKHIR
Disusun Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik
Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh :
MUHAMAD ANDY SAPUTRA 0612 3031 0181
Palembang, Juli 2015
Pembimbing I Pembimbing II
Bersiap Ginting, S.T., M.T. Andri Suyadi, S.S.T., M.T.
NIP. 196303231989031002 NIP. 196510091990031002
Mengetahui,
Ketua Jurusan Ketua Program Studi
Teknik Elektro Teknik Listrik
iii
Motto :
Orang yang suka berkata jujur akan
mendapatkan 3 hal, yaitu :
KEPERCAYAAN, CINTA, dan RASA HORMAT
Kupersembahkan Kepada :
Ibu dan Ayah ku tercinta
Adek ku Desy Fitria tersayang
Seluruh keluarga besarku
Bapak/Ibu Dosen-ku
Kekasihku Novia Zulaiha, A.Md. Keb.
Seluruh keluarga kost Abah Hadi
Kelas 6LB 2012
iv ABSTRAK
ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA
TRANSFORMATOR SISI SEKUNDER (20kV) DI GARDU INDUK SIMPANG TIGA (TRAGI PRABUMULIH)
(2015 : xiii + 42 Halaman + Daftar Pustaka + Daftar Lampiran)
Muhamad Andy Saputra 0612 0310 1881
Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya
Terdapat banyak sekali gangguan pada jaringan distribusi Gardu Induk Simpang Tiga sehingga menyebabkan terputusnya pasokan daya ke konsumen. Peralatan proteksi sangat memegang peranan penting untuk mengatasi gangguan tersebut yang memenuhi persyaratan sensitif, handal, cepat dan selektif yang semuanya bergantung pada ketepatan pada setting peralatannya. Peralatan proteksi yang terpasang harus dikoordinasikan dengan menentukan operasi rele untuk setiap gangguan pada daerah proteksi rele. Peralatan proteksi yang digunakan adalah rele arus lebih yang akan menginstruksikan pemutus tenaga untuk membuka bila terjadi gangguan. Penelitian ini bertujuan untuk menghitung besar arus hubung singkat, menetukan setting peralatan proteksi serta membandingkannya dengan setting yang terpasang di lapangan. Dengan menghitung besar arus hubung singkat, kita dapat menentukan setting arus dan waktu pada peralatan proteksi dengan persamaan yang telah ditetapkan. Misalkan pada 25% dari panjang penyulang merapi, arus gangguan yang terjadi yaitu sebesar 1465,3 A. Maka arus penyetelan pada rele yaitu 256,2 A, waktu operasi (tms) 0,07 sehingga penyetelan waktu pada rele yaitu 0,27 detik.
v
ABSTRACT
ANALYSIS OF THE SYSTEM PROTECTION OVERCURRENT RELAY ON
TRANSFORMER SECONDARY SIDE (20KV) AT SUBSTATION SIMPANG
TIGA (TRAGI PRABUMULIH)
There are a lot of disruptions in the distribution network of Simpang Tiga substation, causing interruption of power supply to consumers. Protective devices play an important role to overcome the fault and must meet the requirements of sensitivity, reliablelity, rapid and selectivity of which are dependent on the accuracy of the equipment settings. Protection equipment installed must be coordinated with the operation of the relay to determine any interference relay protection area. Protective equipment used are over current and ground-fault relays to calculate the short circuit current, this work aims to determine the protective equipment settings and compare them to the settings installed in the field. By calculating a short circuit, we can determine the current setting and
protection equipment with time at a predetermined equation.Suppose that in 25%
of the length of feeder trim, flow disturbance that is equal to 1465,3 A. Then the relay flow adjustment amounting to 256,2 A, operation time (tms) 0,07 so that the adjustment time is 0,27 seconds in the relay.
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT yang telah memberikan rahmat serta karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
laporan akhir dengan judul “ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH
PADA TRANSFORMATOR SISI SEKUNDER (20kV) DI GARDU INDUK
SIMPANG TIGA (TRAGI PRABUMULIH)” dapat terselesaikan tepat pada
waktunya.
Penulisan laporan akhir ini bertujuan untuk memenuhi syarat dalam menyelesaikan pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Bersiap Ginting, S.T., M.T. selaku Pembimbing I Laporan Akhir di Politeknik Negeri Sriwijaya
2. Bapak Andri Suyadi, S.S.T., M.T. selaku Pembimbing II Laporan Akhir di Politeknik Negeri Sriwijaya
Yang telah memberikan bimbingan, pengarahan dan nasehatnya kepada penulis dalam menyelesaikan laporan akhir ini.
Penulis juga mengucapkan terima kasih atas bantuan dan kesempatan yang telah diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini di Politeknik Negeri Sriwijaya kepada: Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya
5. Kedua orang tua, adik dan semua anggota keluarga ku yang selalu setia memberikan dukungan moril dan materil.
vii Prabumulih)
7. Staf dan kepegawaian di Gardu Induk Simpang Tiga (Tragi Prabumulih) 8. Teman-teman kelas 6LB yang selalu kompak
9. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Laporan Akhir ini
Kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan oleh penulis guna perbaikan dimasa yang akan datang. Demikianlah, semoga Laporan Akhir ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa, khususnya bagi mahasiswa
jurusan Teknik Elektro program studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya.
Palembang, Juli 2015
viii
2.3 Persyaratan Sistem Proteksi ... 7
2.3.1 Kepekaan (sensitivity) ... 8
2.3.2 Keandalan ... 8
2.3.2.1 Dependability ... 8
ix
2.3.2.3 Availabilty ... 9
2.3.2.4 Selektifitas (selectivity) ... 9
2.3.2.5 Kecepatan (speed) ... 10
2.4 Fungsi Rele Proteksi ... 11
2.5 Penyebab Kegagalan Proteksi ... 13
2.6 Jenis-Jenis Rele Pengaman ... 13
2.6.1 Pengaman Saluran Transmisi dan Distribusi ... 14
2.6.2 Pengaman Ril ... 15
2.6.3 Pengaman Transformator ... 16
2.6.4 Pengaman Alat Pengubah Fasa ... 17
2.6.5 Pengaman Alat-alat Pembantu dan Transformator Tenaga ... 17
2.7 Rele Arus Lebih (Over Current Relay) ... 18
2.7.1 Karakteristik Waktu Kerja Rele ... 18
2.7.1.1 Rele Arus Lebih Sesaat (Moment) ... 19
2.7.1.2 Rele Arus Lebih dengan Karakteristik Waktu Tertentu ... 19
2.7.1.3 Rele Arus Lebih Waktu Terbalik ... 20
2.7.1.4 Rele Arus Lebih Terbalik dan Terbatas Waktu Minimum 21 2.7.1.5 Kombinasi Relay Arus Lebih Waktu Tertentu, Terbalik dan IDMT dengan Waktu Seketika ... 21
2.7.2 Setting Over Current Relay ... 23
2.7.3 Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Waktu ... 24
2.8 Gangguan Hubung Singkat ... 26
2.8.1 Gangguan 3 Fasa ... 27
2.8.2 Menghitung Impedansi ... 28
2.8.2.1 Impedansi Sumber ... 29
2.8.2.2 Reaktansi Transformator ... 29
2.8.2.3 Impedansi Feeder ... 31
2.8.2.4 Impedansi Ekivalen Jaringan ... 31
x
Induk Simpang Tiga (Tragi Prabumulih) ... 32
3.2.1 Transformator Daya ... 32
3.2.2 Pemutus Tenaga ... 34
3.2.3 Current Transformator ... 35
3.2.4 OCR Penyulang Merapi ... 35
3.3 Prosedur Penelitian ... 36
BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Penyulang Merapi ... 38
4.1.1 Impedansi Sumber ... 38
4.1.2 Reaktansi Trafo ... 40
4.1.3 Impedansi Feeder ... 40
4.1.4 Impedansi Ekivalen Jaringan ... 41
4.1.5 Menghitung Arus Gangguan Hubung Singkat ... 42
4.1.5.1 Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa ... 43
4.1.6 Setelan Rele Arus Lebih ... 44
4.1.7 Pemeriksaan Selektivitas Kerja Rele Arus Lebih ... 45
4.1.7.1 Gangguan 3 Fasa ... 45
4.2 Analisa ... 47
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 49
5.2 Saran ... 50
xi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Contoh Pengaman Transformator dalam Gardu Induk ... 12
Tabel 4.1 Impedansi Feeder ... 40
Tabel 4.2 Ekivalen Jaringan ... 41
Tabel 4.3 Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa ... 43
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Transformator ... 5
Gambar 2.2 Karakteristik Rele Arus Lebih Sesaat ... 19
Gambar 2.3 Karakteristik Rele Arus Lebih Definite Time ... 20
Gambar 2.4 Karakteristik Rele Arus Lebih Inverse Time ... 20
Gambar 2.5 Karakteristik Rele Arus Lebih IDMT ... 21
Gambar 2.6 Kombinasi Karakteristik Waktu Tertentu dan Seketika ... 22
Gambar 2.7 Kombinasi Karakteristik Waktu Terbalik dan Seketika ... 22
Gambar 2.8 Kombinasi Karakteristik IDMT dan Seketika ... 23
Gambar 2.9 Karakteristik Rele dengan Waktu Tetap ... 24
Gambar 2.10 Gangguan pada Sistem Tenaga ... 24
Gambar 3.1 Transformator Daya 60 MVA II ... 33
Gambar 3.2 PMT Trafo 60 MVA II ... 34
Gambar 3.3 CT Trafo Daya 60 MVA II ... 35
Gambar 3.4 Rele Arus Lebih Penyulang Merapi ... 35
Gambar 3.5 Diagram Aliran Penyetelan Rele Arus Lebih pada Trafo ... 37
Gambar 4.1 Single Line Diagram Penyulang Merapi ... 38
Gambar 4.2 Grafik Imfedansi Feeder ... 41
Gambar 4.3 Grafik Ekivalen Jaringan ... 42
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Lembar Kesepakatan Bimbingan Laporan Akhir
Lampiran 2 Lembar Bimbingan Laporan Akhir
Lampiran 3 Lembar Rekomendasi Ujian Laporan Akhir Lampiran 4 Lembar Surat Ijin Pengambilan Data Lampiran 5 Lembar Revisi
Lampiran 6 Lembar Single Line Diagram G.I Simpang Tiga Lampiran 7 Lembar Map Source Panjang Penyulang Merapi Lampiran 8 Lembar Data Setelan Relay
