1 ANALISIS ALIRAN DAYA DAN HUBUNG SINGKAT PADA INTERKONEKSI PLTS 1 MWp
LABANGKA DI SISTEM KELISTRIKAN SUMBAWA
POWER FLOW AND SHORT CIRCUIT ANALYSIS ON INTERCONNECTION PLTS 1 MWp LABANGKA IN ELECTRICAL SYSTEM SUMBAWA
M. Febriansyah Fadli11, Supriono21, Abdul Natsir31 ABSTRAK
Analisis aliran daya dan hubung singkat pada interkoneksi PLTS 1 MWp Labangka di sistem kelistrikan Sumbawa dilakukan untuk mengetahui besar profil tegangan dan rugi daya pada jaringan distribusi 20 kV setelah interkoneksinya PLTS 1 MWp Labangka.
Pada penelitian ini dilakukan simulasi aliran daya dan hubung singkat dengan menggunakan software ETAP v12.6. Dari hasil simulasi aliran daya, masuknya PLTS 1 MWp Labangka dapat mempengaruhi profil tegangan dan rugi daya pada sistem kelistrikan Sumbawa, kenaikan profil tegangan terendah pada bus PLTD Empang sebesar 0,79% yaitu dari 19,309 kV menjadi 19,462 kV. Sedangkan penurunan rugi daya total sebesar 25,55% yaitu dari 726,4 kW menjadi 540,8 kW untuk daya aktif dan 36,03% yaitu dari 571,2 kVAr menjadi 365,4 kVAr untuk daya reaktif.
Karateristik OCR dan EFR menggunakan standar inverse. OCR standar inverse akan dikombinasikan dengan instantaneous. Hasil setting usulan TMS Penyulang Plampang dan penyulang Lape sebesar 0,5 detik dan 0,5 detik sesuai arus gangguan Penyulang dan arus beban maksimum penyulang. Sedangkan setting TMS kondisi eksisting Penyulang Plampang dan penyulang Lape sebesar 0,5 detik dan 0,6 detik. Sehingga dari hasil setting diharapkan apabila terjadi gangguan, relay dapat bekerja lebih selektif dalam mengamankan gangguan yang terjadi.
Kata kunci : Aliran daya, gangguan hubung singkat, OCR, EFR.
ABSTRAC
Analysis of power flow and short circuit at interconnection of PLTS 1 MWp Labangka in Sumbawa electricity system is done to find out the voltage profile and power loss on 20 kV distribution network after interconnection of PLTS 1 MWp Labangka.
In this study simulation of power flow and short circuit using ETAP v12.6 software. From the simulation of power flow, the entry of PLTS 1 MWp Labangka can affect the voltage profile and power loss in the Sumbawa electrical system, the lowest increase in voltage profile on the Empang PLTD bus by 0.79% from 19,309 kV to 19,462 kV. While the total loss of power loss of 25.55% ie from 726.4 kW to 540.8 kW for active power and 36.03% ie from 571.2 kVAr to 365.4 kVAr for reactive power.
Characteristics of OCR and EFR use inverse standards. OCR standard inverse will be combined with instantaneous. Results of setting of proposed TMS Repeater Plampang and Lape repeater of 0.5 seconds and 0.5 seconds according to the current disturbance Reduction and the maximum load current of the repeater. While setting the existing condition TMS Repeater Plampang and Lape repeater of 0.5 seconds and 0.6 seconds. So from the results of the expected setting in case of interference, the relay can work more selectively in securing the disturbance that occurred.
Key Word : Power flow, Short circuit, OCR, EFR,
1Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Mataram, Nusa Tenggara Barat
Email:[email protected],[email protected],abdulnatsir@unram. ac.id
2 PENDAHULUAN
Salah satu masalah utama dalam sistem pembangkit tenaga listrik di Indonesia adalah penggunaan sumber energi primer.
Kebanyakan pembangkit listrik di Indonesia masih menggunakan sumber energi primer berupa energi fosil. Untuk itu diperlukan suatu pengembangan teknologi sistem tenaga listrik yang mengutamakan penggunaan energi terbarukan.
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) merupakan salah satu aplikasi dari penggunaan energi terbarukan yang berpotensi diterapkan di Indonesia yang memiliki potensi radiasi matahari rata-rata 4,8 kWh/m2/hari. Dimana matahari merupakan sumber energi primer yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik.
Untuk memanfaatkan potensi energi matahari di kabupaten Sumbawa, Pemerintah membangun satu unit Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) berkapasitas 1 MWp di desa Labangka kecamatan Labangka. PLTS ini diharapkan mampu membantu pasokan energi listrik untuk melayani konsumen di desa Labangka khususnya pada saat siang hari, karena dalam pengoperasiannya PLTS hanya menghasilkan suplai tenaga listrik pada saat siang hari, hal ini dikarenakan dalam pengoperasiannya unit PLTS Labangka tidak menggunakan baterai untuk menyimpan energi listrik yang dihasilkan.
PLTS Labangka hingga saat ini belum interkoneksi dengan sistem jaringan Sumbawa karena belum melakukan kajian interkoneksi yang ditetapkan oleh PLN.
Kajian interkoneksi ini bertujuan untuk mengkaji dan memastikan bahwa penyambungan dan operasi paralel PLTS ke jaringan distribusi layak secara teknis serta tidak berdampak negatif terhadap keselamatan, keandalan dan kualitas daya listrik pada Sistem Distribusi PLN.
Berdasarkan kondisi tersebut penulis ingin melakukan penelitian tentang “Analisis Aliran Daya dan Hubung Singkat pada interkoneksi PLTS 1 MWp Labangka di Sistem Kelistrikan Sumbawa”. Pada tugas akhir ini penulis hanya mengalisis aliran daya dan hubung singkat pada jaringan sistem distribusi dengan terinterkoneksinya PLTS 1MWp di desa Labangka kabupaten Sumbawa.
Sistem Tenaga Listrik terdiri atas 3 bagian utama, yaitu sistem pembangkitan, transmisi dan distribusi.
Studi Aliran Daya adalah studi yang dilakukan untuk mendapatkan informasi mengenai aliran daya atau tegangan sistem dalam kondisi operasi tunak. Informasi ini sangat dibutuhkan guna mengevaluasi unjuk kerja sistem tenaga dan menganalisis kondisi pembangkitan maupun pembebanan. Analisis ini juga memerlukan informasi aliran daya dalam kondisi normal maupun darurat. Dalam studi aliran daya, bus-bus dibagi dalam 3 macam, yaitu:
No Jenis Bus
Besaran yang diketahui
Besaran yang tidak
diketahui 1 Slack bus V, δ=0 P, Q 2 Bus
Generator P, V Q, δ 3 Bus beban P, Q V, δ Gangguan Hubung Singkat. Gangguan hubung singkat digolongkan menjadi dua kelompok yaitu gangguan hubung singkat simetri dan gangguan hubung singkat tak simetri (asimetri). Gangguan hubung singkat simetris terdiri dari gangguan hubung singkat tiga fasa.
Gangguan hunung singkat tidak simetris terdiri dari gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah, dua fasa ke tanah dan dua fasa (Gonen, 1988).
Rele arus Lebih (Over Current Rele.
Rele arus lebih merupakan pengaman utama untuk sistem distribusi tegangan menengah terhadap gangguan hubung singkat antar fasa. Rele arus lebih adalah rele yang bekerja terhadap arus lebih, rele akan bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai setting (I set). Rele arus lebih terdapat beberapa karakteristik waktu yang dikelompokkan menjadi tiga jenis yaitu :
1. Rele Arus Lebih Seketika (Instantaneous).
Rele yang bekerja seketika (tanpa waktu tunda) ketika arus yang mengalir melebihi nilai setting, rele akan bekerja dalam waktu beberapa mill detik (10 - 20).
2. Rele Arus Lebih W aktu Tertentu (DefineteTime). Rele ini akan memberikan perintah pada PMT pada saat terjadi gangguan hubung singkat dan besarnya arus gangguan
3 melampaui setting (Is), dan jangka
waktu kerja rele mulai pick up sampai kerja rele diperpanjang dengan pada PMT pada saat terjadi gangguan hubung singkat waktu tetentu.
3. Rele arus lebih waktu terbalik (Inverse Rele). Rele ini akan bekerja dengan waktu tunda yang tergantung dari besarnya arussecara terbalik (inverse time), makin besararus makin kecil waktu tundanya (Komari,2003).
Arus setting untuk OCR baik pada sisi primer maupun pada sisi sekunder menggunakan standar inverse yaitu :
Iset primer = 1,05 ∙ In (A) (1)
A t a u
Is e t p r i m e r = ( 2 s a m p a i 2 ,5) ∙ Ib e b a n ( A ) ( 2 ) Sedangkan setting TMS standar invers menggunakan persamaan :
[( ) ]
detik (3)
Rele Gangguan Tanah atau Earth Fault Rele (EFR).
Rele hubung tanah yang lebih dikenal dengan EFR ( Earth Fault Relay ) berfungsi untuk mendeteksi adanya hubung singkat ke tanah. Setting arus EFR berdasarkan nilai arus gangguan hubung singkat minimum Penyulang. Setting arus EFR dapat dihitung menggunakan persamaan:
Iset ≤ 50% ∙ Isc min (arus gangguan ke tanah ujungsaluran) (ampere) (4)
[( ) ]
detik (5)
METODE PENELITIAN
Penelitian ini melakukan simulasi serta analisis aliran daya dan gangguan hubung singkat pada interkoneksi PLTS 1 MWp Labangka di sistem kelistrikan Sumbawa.
Penelitian ini dimulai dengan melakukan simulasi aliran daya dan hubung singkat menggunakan software ETAP v12.6 dan menghitung setting rele arus lebih dan rele gangguan tanah, kemudian melakukan analisis koordinasi proteksi.
Alat Penelitian. Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
o Perangkat keras : seperangkat komputer ASUS Sistem Operasi Windows 7 Ultimate 32-bit, Ram 2 GB, o Perangkat : ETAP v12.6.0 dan Microsoft
Office 2010.
Bahan penelitian. Bahan Penelitian ini menggunakan data-data sekunder yang terdapat di PT. PLN (Persero) Wilayah NTB dan PT. PLN (Persero) Area Sumbawa.
Lokasi dan Waktu Penelitian. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Sistem Tenaga. Waktu penelitian dari bulan September 2016 sampai dengan Mei 2017.
Langkah-langkah Penelitian. Untuk menyelesaikan tugas akhir ini dilakukan melalui beberapa tahapan atau langkah- langkah sebagai berikut :
1. Mengumpulkan data-data teknis yang ada di PLTS Labangka yaitu spesifikasi modul surya, inverter, transformator, dan penghantar.
2. Mengumpulkan data-data sistem distribusi penyulang Plampang yaitu data gambar diagram segaris sistem, data pembangkit, saluran, profil beban penyulang, data kapasitas dan pembebanan transformator.
3. Melakukan pemodelan sistem sesuai dengan single line diagram dan menginput beberapa parameter analisisnya.
4. Melakukan simulasi aliran daya sebelum adanya injeksi daya oleh PLTS pada kondisi beban maksimum (siang) dan beban minimum (pagi).
5. Melakukan simulasi aliran daya setelah adanya injeksi daya oleh PLTS pada kondisi beban maksimum (siang) dan beban minimum (pagi).
6. Menganalisis hasil simulasi aliran daya sebagai bahan evaluasi injeksi daya oleh PLTS.
7. Menganalisis besar penurunan tegangan dan rugi daya sistem tanpa injeksi dan setelah injeksi daya oleh PLTS pada kondisi beban maksimum (siang) dan beban minimum (pagi).
8. Menarik kesimpulan berdasarkan analisa.
4
Mulai
Baca Data :
- Gambar diagram segaris sistem - Pembangkit
- Profil beban penyulang - Kapasitas daya dan beban trafo distribusi
- Saluran (panjang R, X)
Penentuan jenis bus dan menentukan data parameter sistem
Melakukan pemodelan parameter sistem
Simulasi Aliran Daya 3 fasa sebelum injeksi PLTS Labangka dengan kondisi :
1. Beban Maksimum (siang) 2. Beban Minimum (pagi)
Simulasi sukses
Menganalisis hasil Aliran Daya (Profil Tegangan dan Rugi-rugi saluran)
Kesimpulan
Selesai
Simulasi Aliran Daya 3 fasa setelah injeksi PLTS Labangka dengan kondisi :
1. Beban Maksimum (siang) 2. Beban Minimum (pagi)
Ya
Tidak
Gambar 1 Diagram alir penelitian HASIL DAN PEMBAHASAN
Tugas akhir ini adalah melakukan simulasi ailiran daya dan hubung singkat setelah dan sebelum interkoneksi PLTS 1 MWp Labangka.
Data – data yang diperlukan untuk melakukan simulasi aliran daya yaitu data sekunder, berupa: data profil beban penyulang Plampang (panjang saluran, resistansi dan reaktansinya), kapasitas daya dan beban trafo distribusi, daya yang terpasang pada PLTD Labuhan dan Empang (spesifikasi generator, trafo, dan jenis kabel yang digunakan.), daya yang terpasang pada PLTS Labangka (spesifikasi modul surya, inverter, transformator, dan jenis kabel yang digunakan).
PLTS Labangka terhubung dengan penyulang Plampang melalui saluran kabel
tegangan menengah 20kV. Sistem yang akan dianalisa dalam Tugas Akhir ini yaitu sistem distribusi penyulang Plampang yang interkoneksi dengan PLTS Labangka.
5
KP PLAMPANG
N
PL009/100K/P/3P
PL017/100K/P/3P PL014/25K/C/1P
PL013/50K/P/3P PL012/50K/P/3P
PL031/16K/C/1P
PL036/25K/C/3P
PL037/25K/C/3PPL015/16K/C/1P
PL033/50K/P/3P
PL021/25K/C/1P
PL008/50K/P/3P
PL050/50K/P/3P PL049/50K/P/3P
PL022/50K/P/3P PL016/50K/P/3P
PL045/50K/P/3P
PL038/50K/P/3P
PL039/50K/P/3P PL011/160K/P/3P
PL035/100K/P/3P
PL002/50K/P/3P PL041/50K/P/3P
PL017/16K/C/1P
PL018/50K/P/3P
PL019/50K/P/3P
PL043/50K/P/3P PL023/25K/P/3P PL044/50K/P/3P
PL027/50K/P/3P PL028/50K/P/3P
PL032/50K/P/3P PL029/50K/P/3P
PL026/50K/P/3P
PL025/50K/P/3P
PL001/160K/P/3PDEPAN KANTOR
PL042/50K/P/3P
PL003/50K/P/3P
SPBU
PL046/25K/C/3PSPBU
PL004/50K/C/1P
PL047/50K/P/3PXL
PL005/50K/P/3P
PL048/50K/C/3PTELKOMSEL
722 m 478 m
3300 m
72 m 156 m 415 m
166 m 2300 m
72 m 162 m
492 m
1340 m 643 m 1916 m 4919 m
2311 m 689 m
3007 m 2551 m
379 m
950 m 2780 m
3040 m 110 m
2000 m 600 m 1600 m
3600 m 1100 m
908 m 61 m
967 m
200 m 3400 m
430 m 97 m
23 00 m
1000 m 600 m
4900 m 382 m
2995 m
937 m 17 m 962 m
1400 m 2300 m
1200 m 1000 m 2100 m 1200 m
AAAC 70 mm
AAAC 150 mm
AAAC 35 mm
AAAC 35 mm AAAC 70 mm
AAAC 70 mm
AAAC 70 mm AAAC 70 mm
AAAC 70 mm
AAAC 150 mm
AAAC 70 mm
AAAC 70 mm AAAC 35 mm
PLTS LABANGKA 3540 m
KWH EXIM GAPIT LBS KORAMIL
LBS
Gambar 2 Diagram segaris penyulang Plampang (PT. PLN (Persero) Wilayah NTB)
6 Analisis Aliran Daya. Ringkasan injeksi
daya, profil tegangan bus, dan rugi daya total berdasarkan simulasi analisa aliran daya dapat disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Ringkasan hasil simulasi aliran daya pada sistem kelistrikan Sumbawa kodisi beban siang
PLTS Interkoneksi di Titik Sambung P. Plampang Sebelum
Interkoneksi
Setelah Interkoneksi
Injeksi Daya (kVA) 0 896
Tegangan (kV):
GH Moyo
Bus Interkoneksi PLTS
PLTD Empang
18,741 18,371 19,309
18,941 18,894 19,462 Rugi Daya Total :
P (kW)
Q (kVAr)
726,4 571,2
540,8 365,4
Tabel 1 memperlihatkan bahwa masuknya PLTS ke dalam sistem kelistrikan Sumbawa memberikan beberapa keuntungan antara lain: memperbaiki profil tegangan dan mengurangi rugi-rugi daya jaringan.
Interkoneksi PLTS ke sistem distribusi 20 kV memperbaiki kinerja sistem kelistrikan Sumbawa khususnya pada siang hari, karena PLTS ini tidak menggunakan baterai. Perbaikan profil tegangan tersebut disebabkan adanya kontribusi daya sebesar 896 kVA dari PLTS menuju jaringan distribusi pada kondisi beban siang. Kenaikan profil tegangan terendah pada bus PLTD Empang sebesar 0,79% yaitu dari 19,309 kV menjadi 19,462 kV. Sedangkan penurunan rugi daya total sebesar 25,55% yaitu dari 726,4 kW menjadi 540,8 kW untuk daya aktif dan 36,03% yaitu dari 571,2 kVAr menjadi 365,4 kVAr untuk daya reaktif.
Analisa hubung Singkat. Ringkasan besarnya arus gangguan yang mengalir pada bus GH Moyo, PLTD Empang, dan bus Labangka berdasarkan simulasi analisa gangguan hubung singkat dapat disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Ringkasan hasil simulasi gangguan hubung singkat pada sistem kelistrikan Sumbawa kodisi beban siang.
Tabel 2 memperlihatkan bahwa masuknya PLTS ke dalam sistem kelistrikan Sumbawa tidak mempengaruhi besar arus yang mengalir pada GH Moyo dan PLTD Empang dengan gangguan pada ujung bus Labangka. Kenaikan arus gangguan terlihat pada bus Labangka, namun kenaikannya tidak begitu besar.
Perhitungan Setting OCR. Setting OCR dilakukan dengan menggunakan hasil simulasi arus gangguan hubung singkat menggunakan ETAP v12.6. Untuk setting relay yang terpasang di Penyulang dihitung berdasarkan arus beban maksimum. Hasil running ETAP yang berupa nilai dari arus hubung singkat yang kemudian nilai ini akan digunakan untuk melakukan setting relay arus lebih dan relay gangguan tanah.
1. Setting usulan OCR pada Penyulang Plampang :
Isc maks = 715 Ampere Ibeban maks = 60 Ampere CT = 50/5 = 10 Is e t p r i m e r = 2, 5 x Ib e b a n m a k s
= 2,5 x 60 = 150 A Is e t s e k u n d e r= Is e t ( p r i m e r ) ∙
RatioCT 1
= 150 x
= 1 5 A
Is e t i n s t a n i o u s= 7 x Is e t p r i m e r
= 7 x 150 = 1 0 5 0 A Bus
Arus gangguan yang mengalir (A) Sebelum Interkoneksi Setelah Interkoneksi (If 3Φ) (If Φ- Φ) (If 1Φ-T) (If 3Φ) (If Φ- Φ) (If 1Φ-T) GH
Moyo 364 317 42 364 317 43
PLTD Empan g
221 192 84 221 192 85
Bus Laban gka
715 623 163 730 636 165
7 Langkah selanjutnya mencari nilai
TMS (time multiple setting) dapat menggunakan persamaan (2.33). Arus gangguan yang dipilih untuk menentukan setting TMS OCR adalah arus gangguan hubung singkat tiga fasa.
14 . 0 Pr 1
02 , 0
I imer
Maksimum x I
t
TMS
setSC set
14 , 0 150 1 3 715 , 0
02 , 0
x
TMS
TMS
0,05 detik2. Setting usulan outgoing OCR pada PLTD Empang
Isc maks = 715 Ampere Ibeban maks = 115 Ampere CT = 200/5 = 10 Is e t p r i m e r = 2, 5 x Ib e b a n m a k s
= 2,5 x 115
= 287,5 A ≈ 288 Ampere.
Is e t s e k u n d e r= Is e t ( p r i m e r ) ∙
RatioCT 1
= 2 88 x
= 7 , 2 A Is e t i n s t a n i o u s= 4 x Is e t p r i m e r
= 4 x 2 88 = 1 1 5 2 A
Langkah selanjutnya mencari nilai TMS (time multiple setting) dapat menggunakan persamaan (2.33). Arus gangguan yang dipilih untuk menentukan setting TMS OCR adalah arus gangguan hubung singkat tiga fasa.
14 , 0 Pr 1
02 , 0
I imer
Maksimum t I
TMS
setSC set
14 , 0 288 1 7 715 , 0
02 , 0
x
TMS
TMS
0,1 detikPerhitungan setting EFR. dengan karakterisrik normal invers dilakukan dengan menggunakan hasil simulasi arus
gangguan hubung singkat menggunakan bantuan ETAP v12.6.
1. Setting usulan EFR pada Penyulang Plampang
Ihs 1φ-T = 0% = 367 A ; 100% = 163 Iset primer = 40% ∙ ISC (gangguan di
100% panjang Penyulang)
= 0,4 x 163
= 65,2 A ≈ 65 A Iset sekunder = Iset primer ∙
= 65 ∙
= 6,5 A
Arus gangguan yang dipilih untuk besarnya setting TMS EFR sisi Penyulang 20 kV yaitu arus gangguan hubung singkat satu fasa di 0% panjang Penyulang. Waktu kerja hilir ditetapkan satu t = 0,05 detik.
14 , 0 Pr 1
02 , 0
I imer
Maksimum t I
TMS
setSC set
14 , 0 65 1 2 367 , 0
02 , 0
TMS
TMS = 0,05 detik
2. Setting usulan outgoing EFR pada PLTD Empang
Iset primer = 50% ∙ ISC (gangguan di 100% panjang Penyulang)
= 0,5 x 163
= 81,5 A ≈ 82 A Iset sekunder = Iset primer ∙
= 82 ∙
= 2,05 A
Arus gangguan yang dipilih untuk besarnya setting TMS EFR sisi Penyulang 20 kV yaitu arus gangguan hubung singkat satu fasa di 0% panjang Penyulang. Waktu kerja hilir ditetapkan satu t = 0,05 detik.
14 , 0 Pr 1
02 , 0
I imer
Maksimum t I
TMS
setSC set
14 , 0 82 1 3 367 , 0
02 , 0
TMS
TMS = 0,1 detik
8 Analisis koordinasi proteksi.
menggunakan bantuan software power plot.
Analisa ini meliputi koordinasi antara Penyulang Plampang dengan PLTD Empang. Koordinasi pengaman yang akan dikoordinasikan adalah OCR dan EFR.
1. Koordinasi OCR penyulang Plampang dengan PLTD Empang kondisi eksisting
Gambar 3 Koordinasi OCR penyulang Plampang dengan PLTD Empang kondisi eksisting
Berdasarkan gambar 4.3 menunjukkan setting OCR pada penyulang Plampang dengan PLTD Empang, besar arus gangguan pada penyulang Plampang dengan arus gangguan minimum (If Φ-Φ) sebesar 0,435 kA.
Kondisi eksisting diperoleh arus beban penyulang Plampang sebesar 60 A dengan setting arus penyulang sebesar 120 A. Perbandingan arus setting dengan arus beban sebesar 60 A dapat mengantisipasi apabila terjadi penambahan beban pada penyulang Plampang, sehingga relay dapat bekerja secara selektif.
Jika gangguan minimum terjadi pada penyulang Plampang, maka relay pada penyulang Plampang bekerja secara instantenous selama 0,05 detik. Jika relay pada penyulang Plampang gagal membuka, maka relay pada PLTD Empang akan membuka secara instantenous selama 0,1 detik.
2. Koordinasi OCR penyulang Plampang dengan PLTD Empang kondisi usulan sebelum interkoneksi PLTS
Gambar 4 Koordinasi OCR penyulang Plampang dengan PLTD Empang kondisi usulan sebelum interkoneksi PLTS
Gambar 4.4 menunjukkan setting OCR penyulang Plampang dengan PLTD Empang kondisi usulan, setting OCR yang digunakan adalah berdasarkan arus gangguan hubung singkat, terlihat bahwa arus gangguan minimum (If Φ-Φ) terjadi pada ujung penyulang Plampang (bus Labangka) sebesar 0,623 kA pada saat kondisi pembangkitan minimum. Arus gangguan maksimum (If 3Φ) sebesar 0,715 kA pada saat pembangkitan maksimum.
Kondisi usulan diperoleh arus beban penyulang Plampang sebesar 60 A dengan setting arus penyulang sebesar 150 A. Perbandingan arus setting dengan arus beban sebesar 90 A dapat mengantisipasi apabila terjadi penambahan beban pada penyulang Plampang, sehingga relay dapat bekerja secara selektif.
Jika gangguan minimum terjadi pada penyulang Plampang, maka relay pada penyulang Plampang bekerja dalam waktu 0,25 detik. Jika relay pada penyulang Plampang gagal membuka, maka relay pada PLTD Empang akan membuka dalam waktu ± 0,7 detik. Selisih waktu (grading time) penyulang Plampang dengan PLTD Empang saat kondisi gangguan minimum adalah 0,45 detik. Jika gangguan maksimum terjadi pada penyulang Plampang, maka relay pada penyulang Plampang bekerja dalam waktu ± 0,23 detik. Jika relay pada penyulang Plampang gagal membuka, maka relay pada PLTD Empang akan membuka dalam waktu ± 0,6
9 detik. Selisih waktu (grading time)
penyulang Plampang dengan PLTD Empang saat kondisi gangguan maksimum adalah 0,37 detik Hal ini menunjukkan bahwa terjadi koordinasi kerja yang baik pada kedua relay tersebut.
3. Koordinasi EFR antara penyulang Plampang dengan PLTD Empang
Gambar 4.5. Koordinasi EFR penyulang Plampang dengan PLTD Empang kondisi
eksisting
Gambar 4.5 menunjukkan setting EFR penyulang Plampang dengan PLTD Empang saat kondisi eksisting, setting EFR yang digunakan adalah berdasarkan arus beban. Besar arus gangguan satu fasa ke tanah (If 1Φ-T) di penyulang Plampang adalah 0,163 kA.
Kondisi eksisting diperoleh arus beban penyulang Plampang sebesar 25 A dengan setting arus penyulang sebesar 50 A. Perbandingan arus setting dengan arus beban sebesar 25 A dapat mengantisipasi apabila terjadi penambahan beban pada penyulang Plampang, sehingga relay dapat bekerja secara selektif.
Jika terjadi gangguan satu fasa ke tanah pada penyulang Plampang, maka relay pada penyulang Plampang bekerja dalam waktu ± 0,3 detik. Jika relay pada penyulang Plampang gagal membuka, maka relay pada PLTD Empang akan membuka dalam waktu ± 0,7 detik. Selisih waktu (grading time) penyulang Plampang dengan PLTD Empang adalah 0,4 detik.
4. Koordinasi EFR penyulang Plampang dengan PLTD Empang kondisi usulan
Gambar 4.6. Koordinasi EFR penyulang Plampang dengan PLTD Empang kondisi
usulan
Berdasarkan gambar 4.6 koordinasi EFR pada pada penyulang Plampang dengan PLTD Empang, besar arus gangguan satu fasa ke tanah (If 1Φ-T) di penyulang Plampang adalah 0,163 kA.
Kondisi rekomendasi diperoleh arus beban penyulang Plampang sebesar 25 A dengan setting arus penyulang sebesar 65 A. Perbandingan arus setting dengan arus beban sebesar 40 A dapat mengantisipasi apabila terjadi penambahan beban pada penyulang Plampang, sehingga relay dapat bekerja secara selektif.
Jika terjadi gangguan satu fasa ke tanah pada penyulang Plampang, maka relay pada penyulang Plampang bekerja dalam waktu ± 0,2 detik. Jika relay pada penyulang Plampang gagal membuka, maka relay pada PLTD Empang akan membuka dalam waktu ± 0,5 detik. Selisih waktu (grading time) penyulang Plampang dengan PLTD Empang adalah 0,3 detik.
Hal ini menunjukkan bahwa terjadi koordinasi kerja yang baik pada kedua relay tersebut.
Analisa rating pemutus tenaga (PMT).
bertujuan untuk mendapatkan arus gangguan hubung singkat maksimum yang terjadi pada titik gangguan disekitar GH Moyo dan PLTD Empang. Analisa ini dilakukan pada kondisi beban puncak atau
10 pembangkitan daya maksimum
menggunakan gangguan 3-fasa simetris.
Rating PMT sebesar 16 kA merupakan nilai arus hubung singkat (Isc) pada nameplate PMT di generator dengan kapasitas besar.
Tabel 3 Ringkasan hasil simulasi gangguan hubung singkat 3fasa pada sistem kelistrikan Sumbawa.
Bus
Arus gangguan hubung
singkat 3 fasa (If 3Φ) (kA) Selisih (kA) Sebelum
Interkoneksi
Setelah Interkoneksi PLTD
Empang
0,788 0,793 0,005
GH Moyo
1,27 1,28 0,01
Berdasarkan pada hasil running ETAP pada kondisi eksisting, nilai arus hubung singkat 3 fasa pada GH Moyo sebesar 1,27 kA dan pada PLTD Empang sebesar 0,788 kA, sedangkan nilai arus hubung singkat 3 fasa pada konfigurasi ketika PLTS diinterkoneksi pada titik hubung di penyulang Plampang adalah sebesar 1,28 kA pada GH Moyo dan 0,793 kA pada PLTD Empang. Masuknya PLTS ke sistem kelistrikan Sumbawa menyebabkan peningkatan nilai arus hubung singkat 3 fasa sebesar 0,01 kA pada GH Moyo dan 0,005 kA pada PLTD Empang. Arus hubung singkat lebih kecil dari rating PMT sebesar 16 kA, sehingga rating PMT di GH Moyo dan PLTD Empang tidak perlu diubah.
KESIMPULAN
1. Masuknya PLTS Labangka dititik sambung penyulang Plampang mempengaruhi profil tegangan sistem kelistrikan Sumbawa menjadi lebih baik dan mengurangi rugi daya total.
Perbaikan profil tegangan tersebut disebabkan adanya kontribusi daya sebesar 896 kVA dari PLTS menuju jaringan distribusi pada kondisi beban siang. Kenaikan profil tegangan terendah pada bus PLTD Empang sebesar 0,79%
yaitu dari 19,309 kV menjadi 19,462 kV.
Sedangkan penurunan rugi daya total sebesar 25,55% yaitu dari 726,4 kW menjadi 540,8 kW untuk daya aktif dan 36,03% yaitu dari 571,2 kVAr menjadi 365,4 kVAr untuk daya reaktif.
2. Berdasarkan grafik koordinasi OCR dan koordinasi EFR didapatkan selisih waktu
kerja masing-masing OCR dan EFR adalah :
a. Koordinasi OCR penyulang Plampang dengan outgoing PLTD Empang kondisi usulan dapat dikatakan tingkat selektivitasnya terpenuhi. Jika terjadi gangguan minimum pada ujung penyulang Plampang (bus Labangka), OCR penyulang Plampang bekerja dalam waktu 0,25 detik dan memiliki selisih waktu 0,45 detik dengan outgoing PLTD Empang.
b. Koordinasi EFR penyulang Plampang dengan outgoing PLTD Empang kondisi usulan dapat dikatakan tingkat selektivitasnya terpenuhi. Jika terjadi gangguan (I1Φ-T) pada ujung penyulang Plampang, EFR penyulang Plampang bekerja dalam waktu 0,2 detik dan memiliki selisih waktu 0,3 detik dengan outgoing PLTD Empang.
SARAN
1.
Pada penelitian ini tidak dibahas sampai ke sistem stabilitas, perlu adanya penelitian lebih lanjut tentang analisis sistem stabilitas dengan interkoneksinya PLTS Labangka.2.
Diharapkan penelitian ini dapat digunakan sebagai penduan dalam melakukan seeting OCR dan EFR pada PLTD Empang dan GH Moyo.DAFTAR PUSTAKA
Affandi, I., 2009, Analisa Setting Relai Arus Lebih dan Relai Gangguan Tanah Pada
Penyulang Sadewa di GI Cawang, Skripsi, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas
Teknik Universitas Indonesia.
Gonen, T., 1988, Modern Power System Analysis, California State University, New York
Komari., 2003, Proteksi Sistem Tenaga Listrik, Jakarta.
Stevenson Jr., WD., 1985, Analisa Sistem Tenaga Listrik, Eirlangga, Jakarta.
M. Febriansyah Fadli, lahir di Praya pada tanggal 17-02-1993, menempuh pendidikan program Strata 1 (S1) di Fakultas Teknik Universitas Mataram sejaktahun2011
