Skripsi selesai

(1)

EVALUASI SETTING

OVER LOAD SHEDDING

(OLS)

DI GI BUKIT SIGUNTANG

(STUDY KASUS PEMUTUSAN DAYA DARI PLTG MUSI 2)

TUGAS AKHIR

Oleh :

DWI FEBRIYANTI

03033140024

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

2007

(2)

EVALUASI SETTING

OVER LOAD SHEDDING

OVER LOAD SHEDDING (OLS)

(OLS)

DI GI BUKIT SIGUNTANG

(STUDY KASUS PEMUTUSAN DAYA DARI PLTG MUSI 2)

TUGAS AKHIR

Oleh :

DWI FEBRIYANTI

03033140024

Palembang,

Palembang, Juli

Juli 2007

2007

Mengetahui,

K

Keettu

ua

a J

Ju

urru

ussa

an

n T

Teek

kn

niik

k E

Elleek

kttrro

o

P

Peem

mb

biim

mb

biin

ng

g

IIrr..A

An

nssy

yo

orrii,

, M

MT

T

IIrr.

. R

Ru

ud

dy

ya

an

ntto

o T

Th

ha

ay

yiib

b,

, M

MS

Scc

N

(3)

EVALUASI SETTING

OVER LOAD SHEDDING

OVER LOAD SHEDDING (OLS)

(OLS)

DI GI BUKIT SIGUNTANG

(STUDY KASUS PEMUTUSAN DAYA DARI PLTG MUSI 2)

TUGAS AKHIR

Oleh :

DWI FEBRIYANTI

03033140024

Palembang,

Palembang, Juli

Juli 2007

2007

Mengetahui,

K

Keettu

ua

a J

Ju

urru

ussa

an

n T

Teek

kn

niik

k E

Elleek

kttrro

o

P

Peem

mb

biim

mb

biin

ng

g

IIrr..A

An

nssy

yo

orrii,

, M

MT

T

IIrr.

. R

Ru

ud

dy

ya

an

ntto

o T

Th

ha

ay

yiib

b,

, M

MS

Scc

N

(4)

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 I.1 Lat

Latar

ar Bel

Belakan

akang

g

Semakin bertambahnya kebutuhan akan tenaga listrik di Sumatera Selatan

ter

teruta

utama

ma di

di kot

kota

a Pal

Palemb

embang

ang,

, mak

maka

a PT.

PT. PL

PLN

N (Pe

(Pers

rsero

ero)

) mel

melaku

akukan

kan int

interk

erkonek

oneksi

si

ja

jarin

ringan dari PLTG Musi II

gan dari PLTG Musi II ke GI

ke GI Buk

Bukit Sigun

it Siguntan

tang. Hal

g. Hal ini dil

ini dilakuk

akukan

an aga

agar

r bil

bilaa

terjadi gangguan dari salah satu sisi, maka sisi lain da

terjadi gangguan dari salah satu sisi, maka sisi lain da pat mem-

pat mem-

backup

pasokan energi

listrik. Gangguan yang mungkin sering terjadi adalah gangguan arus lebih, baik yang

dis

diseba

ebabkan

bkan gan

ganggua

gguan

n hub

hubung

ung sin

singka

gkat

t mau

maupun

pun beba

beban

n leb

lebih.

ih. Gan

Ganggua

gguan

n ini

ini dapa

dapatt

men

mengak

gakiba

ibatka

tkan

n pem

pemadam

adaman

an bai

baik

k sec

secara

ara kol

kolekt

ektif

if mau

maupun

pun sec

secara

ara ind

indivi

ividual

dual pad

padaa

penyulang.

Pada tugas akhir ini, PLTG Musi 2 mengalami gangguan sehingga terjadi

pemutusan daya yang menyebabkan terjadinya beban lebih (

overload

) pada GI

Bukit Siguntang. Namun pemadaman yang terjadi dapat diminimalisasikan dengan

memut

memutuskan beban-beba

uskan beban-beban

n yang dianggap kurang

yang dianggap kurang penti

penting.

ng. Dalam hal

Dalam hal ini selektiv

ini selektivitas

itas

p

pro

rote

teks

ksi

i sa

sanga

ngat

t di

dibu

butu

tuhk

hkan.

an. Pe

Pema

mada

dama

man

n di

dila

laku

kukan

kan se

seca

cara

ra be

bert

rtah

ahap

ap pad

pada

a ti

tiap

ap

pe

penyu

nyulan

lang

g di

di GI

GI Buki

Bukit

t Sig

Sigunt

untang

ang.

. Mak

Maksud

sudnya

nya,

, bil

bila

a pada

pada pen

penyul

yulang

ang sat

satu

u sud

sudah

ah

dipadamkan tetapi masih terjadi

overload

maka dapat dilakukan pemadaman pada

penyulang dua, dan seterusnya.

(5)

Pengaturan pemadaman seperti di atas dapat dilakukan dengan pemasangan

Over Load Shedding

(OLS) pada masing-masing penyulang di GI Bukit Siguntang.

Dimana, setting OLS ini harus dikoordinasikan dengan setting OCR sehingga tidak

terjadi salah kerja antara keduanya. Sehingga pemadaman dapat dikurangi dan

keandalan sistem tenaga dapat ditingkatkan. Maka dari itu penulis dalam tugas akhir

ini akan menganalisa setting

Over Load Shedding

(OLS) pada GI Bukit Siguntang

akibat beban lebih yang disebabkan pemutusan daya dari PLTG Musi 2.

I.2 Perumusan masalah

Over Load Shedding

(OLS) merupakan proteksi yang digunakan untuk

mengatasi beban

lebih (overload)

akibat berkurangnya pasokan daya yang berasal

dari PLTG Musi 2. Untuk itu diperlukan penyetelan

Overload Shedding (OLS) di GI

Bukit Siguntang secara teliti sehingga dapat mengatasi terjadinya beban lebih.

I.3 Pembatasan Masalah

Masalah pada tugas akhir ini hanya dibatasi pada setting

Overload Shedding

(OLS)

dan koordinasinya dengan

Overcurrent Relay

(OCR) pada GI Bukit Siguntang

dengan menggunakan parameter beban maksimum dan arus gangguan hubung

singkat.

(6)

I.4 Tujuan dan Manfaat

Tujuan dan manfaat yang dapat diambil dari penulisan tugas akhir ini adalah :

1. Mengetahui seberapa besar beban pada masing-masing penyulang.

2. Mengetahui seberapa besar beban yang masih bisa disuplai bila salah satu

sisi pembangkitan mengalami pemutusan daya .

3. Mengetahui prinsip kerja dari

Over\oad Shedding

(OLS) apabila terjadi

beban lebih pada saluran dan kaitannya dengan rele arus lebih.

1.5. Metodologi Penulisan

Metode yang digunakan dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah :



Study Literatur

Study ini bertujuan untuk mempelajari literatur yang berkaitan dengan proteksi

sistem tenaga.



Pengumpulan Data

Data-data yang diperlukan dalam penulisan tugas akhir ini antara lain :

•

Data sistem distribusi dari PLTG Musi 2 dan GI Bukit

Siguntang sampai dengan titik beban terujung untuk tiap penyulang yang

berupa single line diagram, jenis kabel, impedansi, panjang saluran, dan

lain-lain.

•

Data total beban maksimum terpasang pada PLTG

Musi 2 dan GI Bukit Siguntang untuk masing-masing penyulang.

(7)

•

Data sumber atau generator penyedia daya pada PLTG

Musi 2 dan GI Bukit Siguntang.

•

Data setting rele pada GI Bukit Siguntang untuk tiap

penyulang.

Penulis mendapatkan data-data dari PT. PLN (Persero) khususnya di Unit

Pelayanan Transmisi P3B, GI Bukit Siguntang, dan PT. Pura Daya Prima sebagai

Penyedia daya PLTG Musi 2.



Menganalisis Data

Dari data-data yang diperoleh akan dilakukan evaluasi setting

Overload Shedding

(OLS) pada GI Bukit Siguntang dengan cara menghitung arus maksimum yang

terjadi pada tiap penyulang, kemudian menentukan nilai setting waktunya.

Setelah itu, hasil yang didapat dikoordinasikan dengan setting rele arus lebih.



Menarik Kesimpulan

Dari hasil perbandingan data yang ada dan perhitungan yang dilakukan maka

penulis akan mendapatkan suatu kesimpulan.

1.6 Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini ditulis dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

(8)

Merupakan uraian umum yang memuat latar belakang masalah, perumusan

masalah, pembatasan masalah, tujuan dan manfaat, metodologi penulisan,

dan sistematika penulisan.

BAB II

GANGGUAN DAN SISTEM PROTEKSI PADA SISTEM TENAGA

Berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan gangguan yang terjadi

pada sistem tenaga listrik dan proteksinya.

BAB III

PERENCANAAN PELEPASAN BEBAN

Pada bab ini pembahasan difokuskan pada setting

Overload Shedding (OLS)

,

cara kerja dan koordinasinya dengan

Overcurrent Relay

(OCR).

BAB IV

PERHITUNGAN DAN ANALISA OVERLOAD SHEDDING (OLS)

Merupakan uraian hasil perhitungan yang meliputi data untuk perhitungan

setting rele, hasil perhitungan, dan analisa.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisikan kesimpulan dan saran berdasarkan hasil dan pembahasan

yang telah dilakukan penulis.

(9)

BAB II

GANGGUAN DAN SISTEM PROTEKSI PADA SISTEM TENAGA

2.1 Umum

Perkembangan beban yang sangat besar membutuhkan keandalan suatu sistem

tenaga listrik dimulai dari pembangkitan sampai dengan jaringan distribusi. Oleh

sebab itu, bila terjadi gangguan maka diperlukan suatu peralatan proteksi yang dapat

menjamin keandalan dari sistem tenaga listrik tersebut.

2.2 Sistem Proteksi

2.2.1 Pembagian Daerah Proteksi

Suatu sistem tenaga listrik dibagi ke dalam seksi-seksi yang dibatasi oleh

PMT. Tiap seksi memiliki relai pengaman dan memiliki daerah pengamanan (

Zone of

Protektion

). Bila terjadi gangguan, maka relai akan bekerja mendeteksi gangguan dan

PMT akan trip. Gambar 2.1 berikut ini dapat menjelaskan tentang konsep pembagian

daerah proteksi.

(10)

prime

Gambar 2.1. Pembagian daerah proteksi pada sistem tenaga

Pada gambar 2.1 di atas dapat dilihat bahwa daerah proteksi pada sistem

tenaga listrik dibuat bertingkat dimulai dari pembangkitan , gardu induk, saluran

distribusi primer sampai ke beban. Garis putus-putus menunjukkan pembagian

sistem tenaga listrik ke dalam beberapa daerah proteksi. Masing-masing daerah

memiliki satu atau beberapa komponen sistem daya disamping dua buah pemutus

rangkaian. Setiap pemutus dimasukkan ke dalam dua daerah proteksi berdekatan.

Batas setiap daerah menunjukkan bagian sistem yang bertanggung jawab untuk

memisahkan gangguan yang terjadi di daerah tersebut dengan sistem lainnya.

Aspek penting lain yang harus diperhatikan dalam pembagian daerah proteksi

adalah bahwa daerah yang saling berdekatan harus saling tumpang tindih

(overlap), hal ini dimaksudkan agar tidak ada sistem yang dibiarkan tanpa

perlindungan. Pembagian daerah proteksi ini bertujuan agar daerah yang tidak

mengalami gangguan tetap dapat beroperasi dengan baik sehingga dapat

mengurangi daerah terjadinya pemadaman.

(11)

Berdasarkan daerah pengamanannya sistem proteksi dibedakan menjadi :

-

Proteksi pada Generator

-

Proteksi pada Transformator

-

Proteksi pada Transmisi

-

Proteksi pada Distribusi

2.2.3 Pembagian Tugas Dalam Sistem Proteksi

Dalam sistem proteksi pembagian tugas dapat diuraikan menjadi :

a. Proteksi utama, berfungsi untuk mempertinggi keandalan, kecepatan kerja, dan

fleksibilitas sistem proteksi dalam melakukan proteksi terhadap sistem tenaga.

a.

Proteksi pengganti, Berfungsi jika proteksi utama

menghadapi kerusakan untuk mengatasi gangguan yang terjadi.

b.

Proteksi tambahan, berfungsi untuk pemakaian pada

waktu tertentu sebagai pembantu proteksi utama pada daerah tertentu yang

dibutuhkan.

2.2.4 Komponen Peralatan Proteksi

Seperangkat peralatan/ komponen proteksi utama berdasarkan fungsinya

dapat dibedakan menjadi :



Rele Proteksi



Pemutus tenaga (PMT) : Sebagai pemutus arus untuk mengisolir sirkuit yang

terganggu.

(12)



Tranducer yang terdiri dari sumber daya pembantu

•

Trafo Arus : Meneruskan arus ke sirkuit relai.

•

Trafo Tegangan : Meneruskan tegangan ke sirkuit relai



Baterai : sebagai sumber tenaga untuk mentripkan PMT dan catu daya untuk

relai statis dan alat bantu.

2.2.5 Rele Proteksi

Rele proteksi adalah sebuah peralatan listrik yang dirancang untuk mendeteksi

bila terjadi gangguan atau sistem tenaga listrik tidak normal. Rele pengaman

merupakan kunci kelangsungan kerja dari suatu sistem tenaga listrik, dimana

gangguan segera dapat dilokalisir dan dihilangkan sebelum menimbulkan akibat yang

lebih luas. Gambar 2.2 berikut menggambarkan diagram blok urutan kerja rele

pengaman.

(13)

Rele pengaman mempunyai tiga elemen dasar yang bekerja saling terkait

untuk memutuskan arus gangguan. Ketiga elemen dasar tersebut dapat dijelaskan

dijelaskan sebagai berikut :

a.

Elemen perasa (Sensing Element

)

Berfungsi untuk merasakan atau mengukur besaran arus, tegangan, frekuensi

atau besaran lainnya yang akan diproteksi.

b.

Elemen Pembanding (

Comparison Element

)

Berfungsi untuk membandingkan arus yang masuk ke rele pada saat ada

gangguan dengan arus setting tersebut.

c.

Elemen kontrol (Control Element

)

Berfungsi mengadakan perubahan dengan tiba-tiba pada besaran kontrol

dengan menutup arus operatif.

Ketiga elemen dasar rele proteksi di atas dapat dijelaskan oleh gambar 2.3 di bawah

ini :

I

A

(14)

2.2.5.1 Fungsi Rele Proteksi

Fungsi rele proteksi pada suatu sistem tenaga listrik antara lain :

a. Mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya pada bagian

sistem yang diamankannya.

b. Melepaskan bagian sistem yang terganggu sehingga bagian sistem lainnya

dapat terus beroperasi.

c. Memberitahu operator tentang adanya gangguan dan lokasinya.

Atau dengan kata lain fungsi dari suatu sistem proteksi adalah :

•

Meminimalisasikan lamanya gangguan

•

Mengurangi kerusakan yang mungkin timbul pada alat atau sistem.

•

Melokalisir meluasnya gangguan pada sistem.

•

Pengamanan terhadap manusia.

Rele proteksi dalam fungsinya sebagai pengaman memiliki beberapa syarat

yang harus dipenuhi, yaitu :

1. Kepekaan (

sensitivity)

Pada prinsipnya rele harus cukup peka sehingga dapat mendetekasi gangguan di

kawasan pengamanannya meskipun gangguan yang ada relatif kecil.

(15)

Maksud dari keandalan adalah bahwa sebuah rele proteksi harus selalu berada

pada kondisi

yang mampu melakukan pengamanan pada daerah yang

diamankan.

Keandalan memiliki 3 aspek, antara lain :

•

Dependability, a

dalah kemampuan suatu sistem rele untuk beroperasi

dengan baik dan benar. Pada prinsipnya pengaman harus dapat diandalkan

bekerjanya (dapat mendetaksi dan melepaskan bagian yang terganggu), tidak

boleh gagal bekerja. Dengan kata lain

dependability-nya harus tinggi.

•

Security, adalah tingkat kepastian suatu sistem relai untuk tidak salah

dalam bekerja. Salah kerja, misalnya lokasi gangguan berada di luar

pengamanannya, tetapi salah kerja mengakibatkan pemadaman yang

seharusnya tidak perlu terjadi.

•

Availability,

adalah perbandingan antara waktu di mana pengaman

dalam keadaan siap kerja (actually in service) dan waktu total operasinya.

3. Selektifitas (

selectivity)

Maksudnya pengaman harus dapat membedakan apakah gangguan terletak di

daerah proteksi utama dimana pengaman harus bekerja cepat atau terletak di luar

zona proteksinya dimana pengaman harus bekerja dengan waktu tunda atau tidak

bekerja sama sekali.

(16)

Untuk memperkecil kerugian atau kerusakan akibat gangguan, maka bagian yang

terganggu harus dipisahkan secepat mungkin dari bagian sistem lainnya. Selang

waktu sejak dideteksinya gangguan sampai dilakukan pemisahan gangguan

merupakan penjumlahan dari waktu kerja relai dan waktu kerja pemutus daya (

a

p e m u tu sd

re la i

ja

t

_{k e r}

=

+

_{). Namun pengaman yang baik adalah pengaman yang}

mampu beroperasi dalam waktu kurang dari 50 ms.

5. Sederhana (Simplicity)

Relai pengaman harus disusun sesederhana mungkin namun tetap mampu bekerja

sesuai dengan tujuannya.

6. Ekonomis (

Ekonomic)

Faktor ekonomi sangat mempengaruhi pengaman yang akan digunakan. Namun

sebaiknya pilihlah suatu sistem proteksi yang memiliki perlindungan maksimum

dengan biaya yang minimum.

(17)

Berdasarkan besaran ukur dan prinsip kerja, rele proteksi dapat dibedakan

sebagai berikut :

a. Rele Arus Lebih (Over Current Relay)

Adalah suatu rangkaian peralatan rele pengaman yang memberikan respon terhadap

kenaikan arus yang melebihi harga arus yang telah ditentukan pada rangkaian yang

diamankan.

Keuntungan dari penggunaan proteksi rele arus lebih ini antara lain :

•

Sederhana dan murah

•

Mudah penyetelannya

•

Dapat berfungsi sebagai pengaman utama dan cadangan

•

Mengamankan gangguan hubung singkat antar fasa, satu fasa ke tanah, dan

dalam beberapa hal digunakan untuk proteksi beban lebih (

overload

).

•

Pengaman utama pada jaringan distribusi dan substransmisi

•

Pengaman cadangan untuk generator, trafo, dan saluran transmisi.

b. Rele Tegangan Kurang (

Under Voltage relay)

Adalah rele yang bekerja dengan menggunakan tegangan sebagai besaran

ukur. Rele akan bekerja jika mendeteksi adanya penurunan tegangan melampaui

batas yang telah ditetapkan..Untuk waktu yang relatif lama tegangan turun adalah

lebih kecil dari 5% dari tegangan nominal dan dalam jangka waktu jam beberapa

peralatan yang beroperasi dengan tegangan di bawah 10 % akan mengalami

penurunan efisiensi.

(18)

c. Rele jarak (

Distance Relay

)

Adalah rele yang bekerja dengan mengukur tegangan pada titik rele dan arus

gangguan yang terlihat dari rele, dengan membagi besaran tegangan dan arus, maka

impedansi sampai titik terjadinya gangguan dapat di tentukan.

d. Rele Arah (

Directional Relay

)

Adalah rele pengaman yang bekerja karena adanya besaran arus dan tegangan

yang dapat membedakan arah arus gangguan ke depan atau arah arus ke belakang.

Rele ini merupakan pengaman cadangan dan bila bekerja akan mengerjakan perintah

trip.

e. Rele Hubung Tanah (GFR)

Rele hubung tanah berfungsi untuk mengamankan peralatan listrik akibat

adanya gangguan hubung singkat fasa ke tanah.

f. Rele Arus Hubung Tanah Terbatas (REF)

Adalah rele yang bekerja mengamankan transformator bila ada gangguan satu

fasa ketanah di dekat titik netral transformator yang tidak dirasakan oleh rele

differensial.

g. Rele Diferensial (

Differential Relay

)

Adalah rele yang bekerja berdasarkan Hukum Kirchof, dimana arus yang

masuk pada suatu titik sama dengan arus yang keluar dari titik tersebut. Yang

dimaksud titik pada proteksi diferensial ialah daerah pengamanan, dalam hal ini

dibatasi oleh 2 buah trafo arus.

(19)

2.3 Proteksi Arus Lebih

Gangguan yang diamankan oleh proteksi arus lebih dapat dibedakan menjadi 2, yaitu:

a.

Gangguan Beban Lebih (overload)

b.

Gangguan hubung singkat antar fasa dan fasa ke tanah

Berdasarkan karakteristik dari waktu kerjanya rele arus lebih dapat d ibedakan

menjadi :

1. Rele Arus Lebih Sesaat/ Momen (

instantaneous overcurrent relay)

Rele ini bekerja dengan sangat cepat (tidak ada penundaan waktu) atau

dengan kata lain jangka waktu antara terjadinya gangguan dan selesainya kerja rele

sangat singkat.

t (s)

I(A)

(20)

2. Rele Arus Lebih Dengan Waktu Tunda (

time delay overcurrent

)

a. Rele Arus Lebih dengan Waktu Tertentu (

definite time

)

Jangka waktu kerja rele ini dari mulai start sampai selesainya kerja rele

diperpanjang dengan nilai tertentu dan tidak tergantung dari besarnya arus yang

menggerakkannya

t (s)

Gambar 2.5 Karakteristik Rele Arus Lebih Definite Time

b. Rele Arus Lebih dengan Waktu Terbalik (

inverse time overcurrent relay

)

Rele arus lebih dengan karakteristik waktu terbalik adalah jika jangka waktu

mulainya rele pick up sampai selesainya kerja rele diperpanjang dengan besar nilai

yang besarnya berbanding terbalik dengan arus yang mnggerakkannya.

Jenis karakteristik inverse rele dengan waktu terbalik dapat d ibedakan menjadi :

-

Long Time Inverse (LTI)

-

Standard Inverse (SI)

-

Very Inverse (VI)

-

Extremely Inverse (EI)

(21)

Gambar 2.6 Karakteristik Rele Arus Lebih Inverse Time

c.

Rele Arus Lebih Terbalik dan Terbatas Waktu Minimum (

inverse

definite minimum time

/ IDMT )

Pada rele ini semakin besar arus yang mengalir maka kerja rele akan semakin

cepat, tetapi pada saat tertentu yaitu saat mencapai waktu yang ditentukan maka kerja

rele tidak lagi ditentukan oleh arus tetapi oleh waktu.

LTI VI

SI

(22)

t (s)

I(A)

Gambar 2.7 Karakteristik Rele Arus Lebih IDMT

2.4 Gangguan Pada Sistem Tenaga

2.4.1 Macam-Macam Gangguan

a. Gangguan Beban Lebih

Sebenarnya bukan gangguan murni, tetapi bila dibiarkan terus-menerus

berlangsung dapat merusak peralatan. Umumnya gangguan beban lebih terjadi di

transformator dan memiliki kemampuan atau daya tahan terhadap 110% pembebanan

secara continue, meskipun demikian kondisi tersebut sudah merupakan keadaan

beban lebih yang harus diamankan.

Dengan mengetahui kemampuan pembebanan tersebut penyetelan rele beban

lebih sebaiknya dikoordinasikan dengan pengamanan gangguan hubung singkat.

(23)

Gangguan hubung singkat dapat terjadi antar fasa (3 fasa atau 2 fasa) dan satu

fasa ke tanah. Gangguan yang terjadi dapat bersifat temporer atau permanen.

-

Gangguan Permanen : Terjadi pada kabel, belitan trafo, dan generator.

-

Gangguan temporer : Akibat

Flashover

karena sambaran petir, pohon, atau

tertiup angin.

Gangguan hubung singkat dapat merusak peralatan secara termis dan

mekanis. Kerusakan termis tergantung besar dan lama arus gangguan, sedangkan

kerusakan mekanis terjadi akibat gaya tarik-menarik atau tolak-menolak.

c. Gangguan Tegangan Lebih

•

Tegangan lebih dengan power frekuensi

Misalnya : Pembangkit kehilangan beban,

over speed

pada generator, gangguan

pada AVR.

•

Tegangan lebih transien

Misalnya : surya petir atau surya hubung

d. Gangguan Hilangnya Pembangkit

Gangguan hilangnya pembangkit dapat disebabkan oleh :

(24)

-

Gangguan hubung singkat di jaringan menyebabkan terpisahnya sistem,

dimana unit pembangkit yang lepas lebih besar dari

spinning reserve

maka

frekuensi akan terus turun sehingga sistem bisa

collapse

.

e. Gangguan Instability

Gangguan hubung singkat atau lepasnya pembangkit dapat menimbulkan

ayunan daya (

power swing

) atau menyebabkan unit-unit pembangkit lepas sinkron.

Ayunan daya ini dapat menyebabkan rele salah kerja.

Untuk mengatasi akibat-akibat negatif dari berbagai macam

gangguan-gangguan tersebut diatas, maka diperlukan Rele Proteksi.

2.4.2 Upaya Mengatasi Gangguan

Dalam sistem tenaga listrik, upaya untuk mengatasi gangguan dapat dilakukan

dengan cara :



Mengurangi terjadinya gangguan

•

Memakai peralatan yang memenuhi peralatan standar.

•

Penentuan spesifikasi yang tahan terhadap kondisi kerja normal/

gangguan.

•

Pengguanaan kawat tanah pada saluran udara dan tahanan kakitiang

yang rendah pada SUTT/ SUTET.

(25)



Mengurangi akibat gangguan

•

Mengurangi besarnya arus gangguan, dapat dilakukan dengan

menghindari konsentrasi pembangkit di satu lokasi dan menggunakan

tahanan pentanahan netral.

•

Penggunaan Ligthtning arrester dan koordinasi isolasi.

•

Melepaskan bagian terganggu : PMT dan Rele

•

Pola Load shedding

•

Mempersempit daerah pemadaman

-

Penggunaan jenis rele yang tepat dan koordinasi rele

-

Penggunaan saluran double

-

Penggunaan sistem loop

-

Penggunaan Automatic Reclosing/ Sectionalize

BAB III

(26)

3.1 Umum

Untuk menjamin keandalan dari suatu sistem tenaga listrik diperlukan suatu

proteksi yang baik terhadap gangguan yang terjadi pada sistem tenaga listrik tersebut.

Gangguan pada salah satu sisi interkoneksi dapat menyebabkan pemutusan daya pada

sisi yang mengalami gangguan. Hal ini menyebabkan laju kenaikan arus pada

unit-unit pembangkit lain yang masih beroperasi semakin cepat sehingga beban sistem

dapat mencapai harga yang melebihi harga yang seharusnya. Sehingga untuk

mencegah kegagalan total sistem pembangkitan, maka perlu melepas sejumlah beban

tertentu dari sistem (pemadaman). Setelah pelepasan sejumlah beban, diharapkan

terjadi keseimbangan antara sisa pembangkit dan beban.

Pada proses pelepasan beban perlu direncanakan sebelumnya beban-beban

yang akan dilepas, dengan urutan prioritas. Prioritas utama yaitu beban-beban yang

kurang penting karena beban-beban penting perlu mendapat pelayanan listrik secara

kontinue. Dalam pelaksaannya pelepasan beban dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu:

1. Pelepasan beban manual (

Manual Load Shedding

)

2. Pelepasan beban otomatis (

Automatic Load Shedding

)

(27)

Pelepasan beban secara manual hanya berlaku pada kondisi sistem yang tidak

kritis dan dalam hal ini operator harus mengambil inisiatif sendiri untuk melepaskan

sebagian beban.

Kekurangan –kekurangan pelepasan beban secara manual adalah sebagai berikut :

•

Diperlukan operator yang banyak

•

Dapat terjadi pelepasan beban berlebih (

overshedding

)

•

Kelambatan waktu bertindaknya operator.

Pada kondisi yang kritis dimana arus naik sangat cepat, tindakan pelepasan beban

secara manual sulit untuk mengantisipasi kenaikan arus.

3.3 Pelepasan Beban Otomatis (

Automatic Load Shedding

)

Pelepasan beban secara otomatis direncanakan khusus untuk mengatasi

kondisi sistem yang kritis. Alat yang dipakai dalam Tugas Akhir ini adalah jenis

Pengaman Arus Lebih yang lebih dikenal dengan

Overload Shedding

(OLS). Alat ini

khusus untuk mengatasi beban lebih dan bekerja akibat kenaikan arus yang melebihi

suatu batas tertentu. Batas tertentu tersebut ditentukan sebesar 0,95 dari arus nominal

pada

incoming fedeer

. Hal ini dilakukan agar OLS bekerja lebih dahulu daripada

pengaman hubung singkat pada saat terjadi gangguan beban lebih. Oleh sebab itu

setting OLS harus dikoordinasikan dengan setting OCR yang mengatasi gangguan

hubung singkat.

(28)

Setelah diketahui batasan arusnya, ditentukan juga kelebihan beban

maksimum pada sistem interkoneksi tersebut. Dalam hal ini, kelebihan beban

maksimum dapat ditentukan pada saat semua pembangkit pada salah satu sisi

off dan

semua beban pada keadaan maksimum. Untuk selanjutnya digunakan karakteristik

arus lebih jenis

definite time relay

agar dengan kenaikan beban berapa pun waktu

pelepasan beban adalah sama. Namun, untuk meningkatkan keandalan dengan

meminimalkan lama gangguan dan kerusakan peralatan maka waktu pelepasan beban

diset lebih kecil dari batasan waktu maksimum terjadinya beban lebih dan lebih besar

dari setting waktu OCR. Untuk selanjutnya OLS akan bekerja dengan mengaktifkan

pemutus untuk melepaskan sejumlah beban apabila beban sistem berada di atas

batasan beban yang telah ditentukan (beban lebih).

3.4 Jenis Pola Pelepasan Beban Otomatis

Jenis Pola Pelepasan Beban Otomatis dapat dibedakan menjadi :

•

Pola terpusat

Dengan pola terpusat, perkiraan beban dihitung pada Unit Pengatur Beban

(UPB) dan pelepasan beban dimulai dengan transmisi sinyal dari UPB ke

gardu-gardu induk berurutan untuk melepaskan blok-blok beban yang diperlukan sesuai

dengan urutan prioritas.

(29)

•

Pola Terdistribusi

Pola ini mengusahakan agar pengaman beban lebih ditempatkan diluar dari

gardu induk (seringkali untuk penghematan pengaman beban lebih dipasang dalam

GI yang akan mengontrol beberapa penyulang di luar GI ). Setting arus dan

kelambatan waktu pengaman beban lebih menentukan titik dimana blok-blok beban

spesifik dilepaskan.

3.5 Pelepasan Beban Lebih (

Overload Shedding

)

Yang menjadi masalah pokok dalam merencanakan pelepasan beban suatu

sistem tenaga listrik, adalah :

-

Jumlah tingkat pelepasan beban

-

Besar beban yang dilepas pada setiap tingkat

-

Setting arus setiap tingkat

-

Kelambatan waktu pada setiap tingkat pelepasan

Pelepasan beban dilakukan secara bertahap agar sistem tidak mengalami

pelepasan beban yang terlalu besar atau melakukan pelepasan beban yang tidak

diperlukan. Pelepasan beban ditentukan oleh besarnya kelebihan beban, hal ini dapat

diartikan bahwa semakin besar kelebihan beban semakin banyak jumlah tingkat

pelepasan.

Over Load shedding

(OLS) yang bekerja atas dasar arus, diset pada suatu

harga setting arus dibawah arus nominalnya (I

n

) dan kemudian akan memberikan

(30)

perintah pemutus daya (PMT) untuk melaksanakan pelepasan beban (dalam hal ini

dapat dilengkapi dengan timer). Setting waktu untuk OLS ini menggunakan

karakteristik waktu tunda tertentu (

definite time

), yaitu waktu yang diperlukan oleh

rele dari menerima respon sampai bekerjanya Pemutus Daya dan besarnya adalah

tetap.

3.6 Koordinasi

Over Load Shedding

(OLS) Dengan

Over Current relay

(OCR)

Karena beban lebih merupakan salah satu gangguan yang menyebabkan arus

lebih maka setting

Overload Shedding

(OLS) akan dikoordinasikan dengan setting

Overcurrent relay

(OCR). Agar pada saat terjadi gangguan hubung singkat tidak

terjadi salah kerja antara OLS dan OCR.

3.6.1 Studi Hubung Singkat

3.6.1.1 Analisa Komponen Simetris dari Jaringan Tiga Fasa

Menurut teorema Fortescue, tiga fasor yang tak seimbang dari sistem tiga

fasa dapat diuraikan menjadi tiga fasa dapat diuraikan menjadi tiga sistem fasor yang

seimbang. Himpunan seimbang komponen itu adalah :

1. Komponen urutan positif

Terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya, memiliki beda fasa sebesar 120

o

dan memiliki urutan fasa yang sama seperti fasor asalnya.

(31)

Ketiga besaran pada komponen urutan positif dapat dinyatakan :

0 1 1 1 1 0 1 1 2 1 1 1 120 240 ∠ = = = ∠ = = =

I

aI

I

a

I

a c a b a 0 1 1 1 1 0 1 1 2 1 1 1

120

240

∠ = = = ∠ = = =

V

aV

V

a

V

a c a b a

2. Komponen urutan negatif

Terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya, memiliki beda fasa sebesar 120

o

dan memiliki urutan fasa yang berlawanan dengan fasor asalnya. Ketiga

besaran pada komponen urutan negatif dapat dinyatakan :

0 2 2 2 2 0 2 2 2 2 2 2 240 120 ∠ = = ∠ = = = = I I a I I aI aI I I I a c b b a 0 2 2 2 2 0 2 2 2 2 2 2 240 120 ∠ = = ∠ = = = = V V a V V aV aV V V V a c b b a

3. Komponen urutan nol

Terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya dan dengan pergeseran fasa nol

antara fasor yang satu dengan yang lain. Komponen urutan nol dapat

dinyatakan sebagai berikut :

0 0 0 0 0 0 c b a c b a V V V I I I = = = =

(32)

Gambar 2.1. Tiga himpunan fasor-fasor seimbang yang merupakan komponen

simetris dari tiga fasor tak seimbang ( a) komponen u rutan positif, ( b ) komponen

urutan negatif, ( c ) komponen urutan nol

Fasor tak seimbang merupakan jumlah dari komponen-komponen fasor asal

dapat dinyatakan sebagai berikut :

Va = Va

1

+ Va

2

+ Va

0

(2.7)

Vb = Vb

1

+ Vb

2

+ Vb

0

(2.8)

Vc = Vc

1

+ Vc

2

+ Vc

0

(2.9)

3.6.1.2 Komponen Simetris dari Fasor-fasor Tak Simetris

Untuk menguraikan fasor-fasor tak simetris menjadi komponen simetrisnya,

masing-masing komponen Vb dan Vc dapat dinyatakan sebagai hasil kali antara

fungsi operator a dengan komponen Va menurut hubungan persamaan berikut:

0 0 0 0 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 Va Vc Va Vb Va a Vc aV a Vb aV a Vc Va a Vb = = = = = =

(2.10)

Dengan mensubstitusikan persamaan (2.10) ke persamaaan (2.7), (2.8), dan (2.9)

diperoleh :

Va1 Va2 Va0 Vb1 Vb2 Vc2 Vc0 Vb0 (a) (b) ( c ) Vc1

(33)

Va = Va1

+ Va2

+ Va0

(2.11)

Vb = a

2

_Va1

_{+ a Va2}

_{+ Va0}

_(2.12)

Vc = a Va1

+ a

2

_Va2

_{+ Va0}

_(2.13)

Atau dalam bentuk matrik













=







2

1

0

2

1

111 V

V

aa

V

(2.14)

(34)

Misalkan A =













2

1

1 a

a

maka A

-1

₌

3 1













2

1

1 a

a

Dengan mengalikan persamaan (2.14) dengan A

-1

_{didapat :}













2

1

0 V a

V a

=

3 1













2

1

1 a

a













V c

V b

V a

(2.15)

Dalam bentuk biasa diperoleh

Va

0

=

1/3

(Va

+

Vb

+

Vc)

(2.16)

Va

1

= 1/3 (a

2

Va + a Vb + a

2

Vc)

(2.17)

Va

2

= 1/3 (Va + a

2

Vb

+

Vc)

(2.18)

Sedangkan untuk arusnya diperoleh :

(35)

Ia

1

= 1/3 (a

2

Ia + a Ib + a

2

Ic)

(2.20)

Ia

2

= 1/3 (Ia + a

2

Ib

+

Ic)

(2.21)

3.6.1.3 Impedansi Urutan dan Rangkaian Urutan

Dalam metoda komponen simetris dikenal tiga macam impedansi urutan yaitu :

1. Impedansi urutan positif, yaitu impedansi suatu rangkaian yang hanya

mengalir arus urutan positif.

2. Impedansi urutan negatif, yaitu impedansi suatu rangkaian yang hanya

mengalir arus urutan negatif.

3. Impedansi urutan nol, yaitu impedansi suatu rangkaian yang hanya mengalir

arus urutan nol.

Untuk menghitung besarnya gangguan hubung singkat dengan metode

komponen simetris, tahap pertama yang dilakukan adalah menentukan

impedansi-impedansi urutan masing-masing komponen sistem dan menghubungkannya menjadi

rangkaian urutan.

a. Rangkaian Urutan Positif dan Negatif

Impedansi urutan positif dan negatif dari rangkaian yang linier,simetris, dan

statis adalah identik karena impedansi rangkaian semacam itu tidak tergantung pada

urutan fasanya asal tegangan yang dikenakan seimbang.

(36)

Rangkaian urutan positif terdiri dari suatu ggl (emf) yang terhubung seri

dengan impedansi urutan positif, sedangkan rangkaian urutan negatif tidak memiliki

ggl tetapi memiliki impedansi urutan negatif saja.

b. Rangkaian Urutan Nol

Rangkaian ekivalen urutan nol untuk suatu transformator tiga fasa memiliki

berbagai kombinasi yang mungkin dari belitan primer dan sekunder yang terhubung

dalam Y ataupun ∆ yang mempengaruhi rangkaian urutan nol, antara lain :

1. Hubungan Y ground – Y

2. Hubungan Y ground – Y ground

3. Hubungan Y ground - ∆

4. Hubungan Y - ∆

5. Hubungan ∆ - ∆

Rangkaian ekivalen urutan nol yang secara terpisah telah ditentukan untuk

berbagai bagian sistem, dengan mudah dapat dihubungkan untuk membentuk jaringan

urutan nol yang lengkap.

3.6.2 Perhitungan Arus Hubung Singkat

Dalam perhitungan arus hubung singkat harus terlebih dahulu diketahui nilai

impedansi total pada sistem tersebut. Beberapa tahapan yang harus dilakukan untuk

menentukan impedansi gangguan antara lain :

(37)

1. Menghitung impedansi sumber

Bila nilai impedansi sumber diketahui dalam satuan (Ω), maka impedansi sumber

dalam satuan per unit dapat dihitung dengan menentukan base sumber terlebih

dahulu. Atau dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

2

Z

₌

₂ ₁ 1 2 2

_xZ

KV

Dimana :

Z

1

= Impedansi trafo lama

Z

2

= Impedansi trafo baru

KV

12

= Tegangan base dekat sumber

KV

12

= Tegangan base dekat trafo

2. Menghitung impedansi pada transformator tenaga di gardu induk

Nilai impedansi pada transformator dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

Z

1T

= Z

2T

= j

_KVbase xX % KVtrafo x MVAtrafo base MVA

Dimana :

Z

1T

= impedansi urutan positif transformator (Ω)

Z

2T

= impedansi urutan negatif transformator (Ω)

X = impedansi trafo (pu)

(38)

Untuk impedansi urutan nol pada transformator (Z

0T

) perlu diperhatikan ada

tidaknya belitan delta dengan syarat sebagai berikut :

-

Jika kapasitas Δ sama dengan kapasitas Y, maka berlaku nilai

Z

0T

= Z

1T

-

Jika pada transformator mempunyai hubungan Y-∆ maka

terdapat belitan ∆ dengan kapasitas 3x kapasitas primer (sekunder), sehingga

Z

0T

= 3 x Z

1T

-

Jika pada transformator mempunyai hubungan Y-Y tanpa

belitan ∆ didalamnya sehingga Z

0T

= 10 x Z

1T

3. Menghitung impedansi penyulang (

feeder

)

Impedansi penyulang tergantung pada luas penampang kabel yang

digunakan, panjang saluran, dan bahan yang digunakan (lihat lampiran 1 untuk

nilai impedansi dengan jenis penghantar yang berbeda).

Impedansi urutan positif dan negative pada penyulang dalam study hubung

singkat mempunyai nilai yang sama besar Z

1L

= Z

2L

. Secara umum impedansi

pada penyulang dapat dihitung dengan rumus :

Z

L

= Panjang saluran x Z per km

Jika nilai impedansi sumber, impedansi transformator, dan impedansi penyulang

telah di dapat, maka setiap nilai impedansi urutan dijumlahkan untuk

mendapatkan impedansi ekivalen urutan.

(39)

L T S eq eq Z Z Z Z Z ₁

=

₂

=

₁

+

₁

+

₁

Sedangkan untuk impedansi ekivalen urutan nol perlu dipertimbnagkan besarnya

tahanan pentanahan (Rn), sehingga didapat :

L T

S

eq Z Z Rn Z Z 0

=

0

+

0

+

3

+

0

3.6.3 Sistem satuan per unit

Satuan perunit untuk setiap harga didefinisikan sebagai n ilai sebenarnya yang ada

dari besaran tersebut dibagi dengan nilai dasar (nilai base) yang dipilih.

Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :

Nilai sebenarnya terhadap besaran yang ditinjau

Sistem per unit (pu) =

Nilai dasar (base) besaran yang dipilih

Dimana :

Base Arus (I

base

) =

KVbase baseKVA

3

Base Impedansi (Z

base

) =

MVAbase KVbase 2

) (

3.7 Penyetelan Rele Arus Lebih

(40)

Arus kerja atau arus pick up (Ip) adalah arus yang memerintahkan rele arus

untuk bekerja dan menutup kontak a sehingga rele waktu bekerja. Sedangkan arus

kembali atau drop off (Id) adalah nilai arus dimana rele arus berhenti bekerja dan

kontak a kembali membuka., sehingga rele waktu berhenti bekerja.

t

Gambar 3.2 Arus Kerja dan Arus kembali (drop off)

Dari gambar 3.2 bila t

a

< t maka rele arus lebih dinyatakan tidak bekerja, dan

bila t

a

> t maka rele arus lebih dinyatakan bekerja. Perbandingan arus kembali dengan

arus kerja secara matematis dapat dinyatakan sebagai berikut :

p d d I I K =

Dimana, K

d

adalah faktor arus kembali dengan karakteristik waktu tertentu dan

memiliki nilai 0,7-0,9. Untuk rele arus lebih dengan karakteristik waktu terbalik

mempunyai nilai

≈

1,0.

(41)

Pada dasarnya penyetelan pengaman arus lebih dilakukan penyetelan atas

besaran arus dan waktu. Batasan dalam penyetelan arus yang harus diperhatikan

adalah :

-

Batas penyetelan minimum arus kerja yang tidak boleh bekerja pada

saat arus baban maksimum.

max

xI

K

Is

d FK

=

-

Batas penyetelan maksimum arus kerja yang harus bekerja pada saat

arus gangguan minimum.

φ

2

hs I

Is ≤

Secara umum Batasan dalam penyetelan arus dapat dituliskan sebagai berikut :

I

max

< Is < I

hs min

Dimana :

Is

= Nilai setting arus

K

FK

= Faktor keamanan (safety factor) sebesar 1,1 – 1,2

K

d

= Faktor arus kembali

I

max

= Arus beban maksimum yang diizinkan untuk alat yang diamankan, pada

umumnya diambil arus nominalnya (In).

I

hs min

= I

hs (2 )min

pada pembangkitan minimum

(42)

n d FK

xI

K

Is

=

Dimana :

a. Untuk arus lebih dengan karakteristik waktu tertentu (

definite time

) nilai K

FK

sebesar 1,1 – 1,2 dan K

d

sebesar 0,8.

b. Untuk arus lebih dengan karakteristik waktu terbalik (

inverse time

) nilai K

FK

sebesar 1,1 – 1,2 dan K

d

sebesar 1,0.

3.7.2 Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Waktu

Untuk mendapatkan pengamanan yang selektif maka penyetelan waktunya

dibuat bertingkat agar bila ada gangguan arus lebih di beberapa seksi rele arus akan

bekerja.

Cara penyetelan waktu :

a. Rele arus lebih dengan karakteristik waktu tertentu (

definite time

)

Untuk rele arus lebih dengan karakteristik waktu tertentu, waktu kerjanya

tidak dipengaruhi oleh besarnya arus. Biasanya, setting waktu kerja pada rele arus

lebih dengan karakteristik waktu tertentu adalah sebesar 0,2 - 0,4 detik.

(43)

W

e

Gambar 3.2 Karakteristik rele dengan waktu tetap

Dari gambar 3.2 di atas dapat diketahui kelambatan waktu rele selalu

menunjukkan waktu yang tetap. Misalnya untuk kelebihan beban sebesar 450

Ampere, pelepasan beban baru dilaksanakan 0,4 detik kemudian.

b. Rele arus lebih dengan karakteristik waktu terbalik (

inverse time

)

Gambar 3.3 Gangguan pada sistem tenaga

Akibat gangguan di F, maka :

I

f

di F >

I

f

di A >

I

f

di B >

I

f

di C

(44)

Penyetelan waktu untuk karakteristik waktu terbalik dihitung berdasarkan

besarnya arus gangguan dimana waktu (t) pada sisi penyulang ditentukan sebesar 0,2

- 0,4 detik. Dan untuk mendapatkan pengamanan yang baik, yang terpenting adalah

menentukan beda waktu (Δ) antara dua tingkat pengaman agar pengamanan selektif

tetapi waktu untuk keseluruhannya tetap singkat.

Jadi, waktu penyetelan arusnya dapat ditentukan sebagai berikut :

t

C

= t

1

t

B

= t

1

+ Δt

t

A

= t

B

+ Δt

Hal – hal yang mempengaruhi Δt adalah :

-

Kesalahan rele waktu di C dan B adalah 0,2 detik

-

Waktu pembukaan PMT sampai hilangnya bunga api 0,06 – 0,14 detik

-

Faktor keamanan sebesar 0,05 detik

-

Kelambatan rele arus lebih pembantu dan arus over travel 0,005 detik.

Sehingga nilai Δt ditentukan sebesar 0,4 – 0,5 detik dan untuk rele dengan ketelitian

yang lebih nilai Δt ditentukan sebesar 0,2 – 0,4 detik.

Setelan waktu kerja standar inverse didapat dengan menggunakan kurva

waktu dan arus. Secara matematis dapat ditentukan dengan rumus :

β

α













−













=

1

set fault set

I

x

t

tms

(45)

Dimana :

tms = factor pengali terhadap waktu

I

fault

= Arus gangguan (Ampere)

Iset = Arus setting (Ampere)

t

set

= Waktu setting (detik)

α dan β = konstanta

Untuk menguji selektifitasnya, nilai setelan waktu ini diuji dengan

menggunakan rumus :

Untuk setelan waktu pada penyulang, nilai waktu selektifitasnya ditentukan

sebesar 0,7 - 0,9 detik. Waktu pada

incoming feeder

dibuat lebih besar agar pada saat

terjadi gangguan hubung singkat, rele pada penyulang bekerja sebagai proteksi yang

pertama dan bila gangguan tersebut tidak bisa diatasi maka rele pada

incoming feeder

yang bekerja. Untuk selanjutnya nilai setelan rele tersebut dikoordinasikan dengan

Overload shedding

. Dalam hal ini, t

set

pada

Overload shedding

diatur lebih besar

dibanding t

set

OCR. Hal ini dilakukan agar tidak terjadi salah kerja antara

Overload

shedding

dengan rele arus lebih.













−













=

1

α

β

set fault set

I

tmsx

t

(46)

BAB IV

PERHITUNGAN DAN ANALISA OVERLOAD SHEDDING (OLS)

4.1. Umum

Gardu Induk Bukit Siguntang memiliki satu buah transformator yang

bertegangan 70/20 KV dengan daya sebesar 15 MVA dan melakukan interkoneksi

dengan PLTG Musi 2 yang masing-masing transformatornya memiliki tegangan

sebesar 6,3/20 KV dan daya sebesar 6,5 MVA. Diagram satu garis dari sistem saluran

distribusi GI Bukit Siguntang dan PLTG Musi 2 dapat dilihat pada Gambar 4.1

berikut.

G G G 70 kV SUMBERDAYA GI BUKIT SIGUNTANG 40ohm 20 kV DOMBA RUSA KANCIL GHGANDUS AVTUR RESIDU P R EM IX P R EM I UM 40ohm

PLTG MUSI 2 I PLTG MUSI2 I I P LTGMUSI 2III

INCOMING S1 S2 S3 S4 AAAC150 AAAC150 20 kV 20 kV 15 MVA 70/20KV 7,3 % 6,5 MVA 6,3/20KV 6,5 MVA 6,3/20KV 6,5 MVA 6,3/20KV 6,75 MVA 6,3 KV 6,75 MVA 6,3 KV 6,75 MVA 6,3 KV OCR OCR OCR

OCR OCR OCR OCR OCR

OCR OLS

Gambar 4.1 Diagram satu garis interkoneksi

GI Bukit Siguntang dan PLTG Musi 2

(47)

Pada sistem tenaga listrik di atas terjadi pemutusan daya dari PLTG Musi 2

yang mengakibatkan terjadinya beban lebih di sisi GI Bukit Siguntang. Sehingga,

perlu adanya proteksi yang khusus mengatasi beban lebih tersebut. Dalam hal ini

PLN memasang suatu pengaman dari jenis rele arus lebih yang khusus bekerja pada

saat terjadi beban lebih di sisi GI Bukit Siguntang. Pengaman ini lebih dikenal

dengan nama

Over Load Shedding

(OLS). Pada saat terjadi beban lebih OLS akan

memerintahkan PMT pada penyulang untuk melakukan pemutusan (

trip). Sehingga

pada penggunaannya, setting OLS pada GI Bukit Siguntang ini akan dikoordinasikan

dengan setelan rele arus lebih (OCR). Dimana, setelan rele arus lebih ini didapat

dengan menggunakan hasil perhitungan arus gangguan hubung singkat pada tiap

penyulang di sisi GI Bukit Siguntang. Perhitungan arus hubung singkat pada

penyulang di sisi GI Bukit Siguntang akan dilakukan pada 100% dari panjang

penyulang dimana aliran daya dari PLTG Musi 2 diputus.

4.2. Data Jaringan

Data sistem meliputi data pembangkitan, transformator, dan data saluran. Data

ini didapat dari PT. PLN (Persero) P3B Sumatera UPT Palembang, PT. PLN

(Persero) WS2JB Sumatera Selatan, dan PT.Pura Daya Prima Palembang.

(48)

4.2.1. Data Sistem 70 KV Sisi GI Bukit Siguntang

Data sistem 20 KV pada Gardu Induk Bukit Siguntang meliputi :

MVA

base

= 15 MVA

MVA

sc3

= 217,775 MVA

MVA

sc1

= 6,353 MVA

4.2.2. Data Transformator

Data transformator untuk GI Bukit Siguntang dan PLTG Musi 2 dapat kita

lihat pada tabel 4.2 sebagai berikut

Tabel 4.2 Data transformator

Data

Trafo sisi GI Bukit Siguntang

Trafo sisi PLTG Musi 2 PLTG Musi 2 I PLTG Musi 2 II PLTG Musi 2 III Kapasitas 15 MVA 6.5 6.5 6.5 Tegangan 70/20 6,3/20 6,3/20 6,3/20 Impedansi 7,3% 8 % 8% 8% CT Ratio 600 : 5 600 : 5 600 : 5 600 : 5

4.2.3. Data Saluran

(49)

Tabel 4.3 Data Saluran untuk Tegangan Menengah 20 KV

Penyulang Panjang Penyulang (km) Arus Maksimum (Ampere) Z Saluran (ohm / km ) CT Ratio Z1L= Z2L Z0L Domba 10,03 125 0.225+j 0.321 0.373+j1.608 200 : 5 Kancil 12,50 260 0.225+j 0.321 0.373+j1.608 400 : 5 Rusa 2,10 220 0.225+j 0.321 0.373+j1.608 400 : 5 Avtur 19.65 86 0.225+j 0.321 0.373+j1.608 200 : 5 Premix 17,33 85 0.225+j 0.321 0.373+j1.608 100 : 5 Premium 24,04 166 0.225+j 0.321 0.373+j1.608 200 : 5 Residu 2,10 220 0.225+j 0.321 0.373+j1.608 300 : 5

Tahanan Pentanahan = 40 Ω

Jenis kabel yang dipakai adalah AAAC 150 mm

2

_{dengan jari-jari 7,875 mm.}

Sehingga dapat diketahui nilai

Z

1

= 0.225+j0.321 Ω/km

Z

0

= 0.373+j1.608 Ω/km

Nilai-nilai impedansi penghantar jenis lainnya dapat kita lihat pada lampiran 1.

4.3. Perhitungan Impedansi

4.3.1. Impedansi Dasar

A

KA

x

xKV

MVA

I

base base base

0 ,

433

20

3

15

3 =

=

pu

MVA

KV

Z

base base base

26 ,

67

15 )

20 (

)

(

2 2

=

4.3.2. Impedansi Sumber Pada GI Bukit Siguntang

Untuk sisi 70 KV dengan Kapasitas Sumber 15 MVA

(50)

II

SC3SC3

=

A

x

K

KV

V

KVA

base base sc sc ₆₂₈₆₆₂₈₆ _,,₆₆₂₂ 2 200 3 3 1 100 7 77755 ,, 2 21177 .. 3 3 3 3 = = = =

II

SC3SC3

(pu) =

1144,,551199

p

pu

u

4 43333 6 622 ,, 6286 6286

=

II

SC3SC3

=

S S f f

Z

V

j

1 1 φ φ 3 3 1 1 SC SC f f S S I I V V j j Z Z == p puu j j j j Z Z S S 00,,06890689 5 51199 ,, 1 144 1 1 1 1

=

b.

b. Imp

Impedan

edansi

si Sum

Sumber

ber Uru

Urutan

tan Nega

Negatif

tif

pu pu j j Z Z Z Z ₁₁_S_S == ₂₂_S_S == 00,,06890689

c.

c. Im

Impe

pedan

dansi S

si Sum

umber

ber Ur

Uruta

utan N

n Nol

ol

II

SC1SC1

=

A

x

K

KV

V

KVA

base base sc sc

3

39

9 ,,

1

18

83

3

2

20

0

3

1

10

0

3

35

53

3 ,,

6

6 ..

3

3 3 = = = =

II

SC1SC1

(pu) =

00,,442233

p

pu

u

4 43333 3 399 ,, 1 18833

=

II

SC1SC1

=

S S S S S S f f

Z

V

0 0 2 2 1 1

3

3 +

+

pu pu j j j j I I V V j j Z Z Z Z Z Z SC SC f f S S S S S S

7

7 ,,

08

083

3

42

423

3 ,,

0

1

1 ..

3

0 0 0 0 2 2 1 1

+

=

φ φ p puu j j j j j j Z Z ₀₀_S_S == 77,,080833 −−22(( 00,,06890689)) == 66,,949455

4.3.3 4.3.3.. Imp

Impedan

edansi Tra

si Transfo

nsforma

rmator Pa

tor Pada GI Buk

da GI Bukit Sig

it Sigunta

untang

ng

2 2 2 2 2 2 1 1

))

((

))

((

base base trafo trafo trafo trafo base base pu pu T T T T

K

KV

V

K

KV

V

x

M

MV

VA

A

M

MV

VA

A

xj

Z

=

2 2 2 2

20

15

15 %

%

3

3 ,,

7

x x xx

==

(51)

=

j 0,073 pu

Belitan pada transfor

Belitan pada transformator ini adalah

mator ini adalah hubungan Y-Y ,

hubungan Y-Y , sehingga :

sehingga :

p puu j j x xjj x xZ Z Z Z ₀₀_T_T ==1010 ₁₁_T_T ==1010 00,,070733 == 00,,7373

4.

4.3.

3.4. 4. Im

Impe

peda

dans

nsi

i Sa

Salu

lura

ran

n

Impedansi Saluran

base base L L Z Z Zperkm Zperkm Z

Z

=

_{x panjang saluran}

4.3.4.1 Pada Penyulang GI Bukit Siguntang

a. Penyulang Domba

Panjang saluran = 10,03 km

0 033 ,, 1 100 6 677 ,, 2 266 3 32211 ,, 0 0 2 22255 ,, 0 0 2 2 1 1 xx j j Z Z Z Z _L_L

=

_L_L

=

+

L L L L Z Z Z Z ₁₁ == ₂₂

₌

_{(0,085 + 0,121)}

_{(0,085 + 0,121) pu}

_pu

0 033 ,, 1 100 6 677 ,, 2 266 6 60088 ,, 1 1 3 37733 ,, 0 0 0 0 xx j j Z Z _L_L

=

+

= (0,140 + 0,605) pu

b. Penyulang Kancil

Panjang saluran = 12,50 km

5 500 ,, 1 122 6 677 ,, 2 266 3 32211 ,, 0 0 2 22255 ,, 0 0 2 2 1 1 xx j j Z Z Z Z _L_L

=

_L_L

=

+

L L L L Z Z Z Z ₁₁ == ₂₂

₌

_{(0,105 + 0,150)}

_{(0,105 + 0,150) pu}

_pu

5 500 ,, 1 122 6 677 ,, 2 266 6 60088 ,, 1 1 3 37733 ,, 0 0 0 0 xx j j Z Z _L_L

=

+

(52)

= (0,175 + 0,754) pu

c. Penyulang Rusa

Panjang saluran = 2,10 km

1 100 ,, 2 2 6 677 ,, 2 266 3 32211 ,, 0 0 2 22255 ,, 0 0 2 2 1 1 xx j j Z Z Z Z _L_L

=

_L_L

=

+

L L L L Z Z Z Z ₁₁ == ₂₂

₌

_{(0,018 + 0,025)}

_{(0,018 + 0,025) pu}

_pu

1 100 ,, 2 2 6 677 ,, 2 266 6 60088 ,, 1 1 3 37733 ,, 0 0 0 0 xx j j Z Z _L_L

=

+

= (0,029 + 0,127) pu

4.4. 4.4. Per

Perhitu

hitungan

ngan Gang

Gangguan

guan Hub

Hubung

ung Sing

Singkat

kat

4.4.1. 4.4.1. Perhitungan

Perhitungan Pada

Pada GI

GI Bukit

Bukit Siguntang

Siguntang

a. Rangkaian urutan positif

b. Rangkaian urutan negative

Z

Z_2S_2S ZZ_2T_2T ZZ_2L_2L

c. Rangkaian urutan nol

(53)

Z_0S Z_0T Z_0L 3Rn

4.4.1.1. Pada Penyulang Domba di 100% Panjang Saluran

-

Gangguan Dua Phasa ( 2

)

L L Z Z ₁ = ₂

_{= 100 % x (0,085 + j 0,121) = (0,085 + j 0,121) pu}

Z

1eq

=

Z 1S

+

Z 1T

+

Z 1 L

= (j 0,0689) + (j0,073) + (0,085 + j 0,121)

= (0,085 + j 0,2629) pu

Z

2eq

= Z

1eq

= (0,085 + j 0,2629) pu

-

Gangguan Dua Phasa ( 2

)

Z

2eq

= Z

1eq

= (0,085 + j 0,2629) pu

) 5258 , 0 170 , 0 ( 3 ) 2629 , 0 085 , 0 ( 2 1 3 3 2 1 j I j x Z Z xV I f eq eq f f

+

=

+

=

+

=

A x xI I A I pu I f base f f 18 , 1357 134 , 3 433 ) ( 134 , 3 552 , 0 3 = = = = =

-

Gangguan Tiga Phasa ( 3

)

(54)

A x xI I A I pu I I j Z V I f base f f f eq f f 14 , 1567 619 , 3 433 ) ( 619 , 3 276 , 0 1 ) 2629 , 0 085 , 0 ( 1 1

=

+

=

4.4.1.2. Pada Penyulang Kancil Pada 100% Panjang Saluran

-

Gangguan Dua Phasa ( 2

)

L L Z Z ₁ = ₂

_{= 100 % x (0,105 + j 0,150) = (0,105 + j 0,150) pu}

Z

1eq

=

Z 1S

+

Z 1T

+

Z 1 L

= (j 0,0689) + (j0,073) + (0,105 + j 0,150)

= (0,105 + j 0,2919) pu

Z

2eq

= Z

1eq

= (0,105 + j 0,2919) pu

) 2919 , 0 105 , 0 ( 2 1 3 3 2 1 j x Z Z xV I eq eq f f

+

=

+

=

A x xI I A I pu I j I f base f f f 82 , 1208 792 , 2 433 ) ( 792 , 2 620 , 0 3 ) 5838 , 0 210 , 0 ( 3 = = = = = + =

-

Gangguan Tiga Phasa ( 3

)

Z

1eq

= (0,105 + j 0,2919) pu

) 2919 , 0 105 , 0 ( 1 1 j Z V I eq f f + = = A x xI I A I pu I f base f f 82 , 1395 224 , 3 433 ) ( 224 , 3

=

310 , 0 1

=

f I

(55)

4.4.1.3. Pada Penyulang Rusa Pada 100% Panjang Saluran

-

Gangguan Dua Phasa ( 2

)

L L Z Z ₁ = ₂

_{= 100 % x (0,018+ j 0,025) = (0,018+ j 0,025) pu}

Z

1eq

=

Z 1S

+

Z 1T

+

Z 1 L

= (j 0,0689) + (j0,073) + (0,018+ j 0,025)

= (0,018+ j 0,1669) pu

Z

2eq

= Z

1eq

= (0,018+ j 0,1669) pu

) 1669 , 0 018 , 0 ( 2 1 3 3 2 1 j x Z Z xV I eq eq f f

+

=

+

=

A x xI I A I pu I j I f base f f f 51 , 2232 156 , 5 433 ) ( 156 , 5 336 , 0 3 ) 334 , 0 036 , 0 ( 3 = = = = = + =

-

Gangguan Tiga Phasa ( 3

)

Z

1eq

= (0,018+ j 0,1669) pu

) 1669 , 0 018 , 0 ( 1 1 j Z V I eq f f + = = 168 , 0 1

=

f I A x xI I A I pu I f base f f 41 , 2579 957 , 5 433 ) ( 957 , 5

=

Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Pada 100% Panjang Saluran

Penyulang Panjang Saluran (km)

Arus Gangguan Hubung Singkat (A) 2 phasa 3 phasa