koordinasi rele OCR dan GFR

Koordinasi Rele Arus Lebih Dan Rele Gangguan Tanah Menggunakan Program Berbasis Electrik Transient And Analysis Program (ETAP) Pada Gardu Induk Bungaran Di PT. PLN (Persero) UPT Palembang

KOORDINASI RELE ARUS LEBIH DAN RELE GANGGUAN TANAH MENGGUNAKAN PROGRAM BERBASIS EL ECTRIC TRANSIENT A ND AN AL YSI  (ETAP) PADA GARDU  (ETAP) YSI S PROGRAM  PROGRAM  INDUK BUNGARANDI PT. PLN (PERSERO) UPT PALEMBANG Oleh Yogi Sanzarian

Jurusan Teknik Elektro Program Study Teknik Listrik Politeknik Negeri Sri wijaya Jl. Srijaya Negara Bukit Besar Palembang Telp. (0711) 35341 / 082307400094, Fax. (0711) 355918 E-Mail : [email protected]

Abstrak

Dalam sistem kelistrikkan selalu digunakan sistem pengaman untuk mengantisipasi keadaan yang tidak diinginkan apabila terjadi gangguan pada sistem. Sistem pengaman ini diperlukan untuk memisahkan bagian yang mengalami gangguan dengan yang tidak mengalami gangguan sehingga sistem dapat beroperasi normal. Rele arus lebih dan rele gangguan tanah bekerja dengan memonitor besaran arus yang terdapat pada pengantar, apabila besaran arus tersebut melebihi batas penyetelan rele maka rele akan bekerja dengan memerintahkan Circuit Breaker (CB) untuk memutuskan penyaluran listrik. Salah satu penyebab terjadinya kenaikan arus listrik adalah gangguan hubung singkat yang membuat arus yang mengalir pada penghantar melebihi nilai maksimum dari penghantar atau peralatan-peralatan listrik lainya. Untuk itu penulis membahas bagaimana cara penyetelan arus dan waktu pada rele arus lebih dan rele gangguan tanah dan juga akan membuat simulasi koordinasi rele arus lebih dan rele gangguan tanah pada program ETAP 12.6.0, program ini berfungsi untuk merancang suatu sistem kelistrikkan yang nilai dari setiap komponen yang digunakan harus dimasukkan terlebih dahulu sesuai dengan hasil perhitungan,hasil perhitungan yang diperoleh untuk setting arus dan waktu Incoming Penyulang I = 433 A, tms = 0,2 SI, I o = 86,6 A, tms o = 0,17 SI. Penyulang Tembesu I = 300 A, tms = 0,074 SI, I o = 30 A, tmso  = 0,155 SI. Penyulang Cendana I = 300 A, tms = 0,055 SI, I o = 30 A, tms o  = 0,146 SI. Kemudian disimulasikan apakah nilai penyetelan yang telah dimasukkan pada komponen sesuai dengan prosedur koordinasi rele tersebut. Kata kunci : Rele proteksi, rele Arus Arus Lebih, rele Gangguan tanah, penyetelan arus dan waktu waktu rele , simulasi  pada program ETAP 12.6.0 Abstrac

 In electrical system there are always a protection system to anticipate unexpected circumstances when  fault is occured in a system. This protection systems are necessary to separate a trouble part with a normal  part to make sure that the system can operate as normally.Over current relay and ground fault relay are works by monitoring the amount of current that is contained in the conductor, when the amount of current is exceeds the adjusment of relay, and then relay will work to instructs Circuit Breaker to break distribution system. One of the trouble that cause an increases in electric current is short circuit fault that makes a current which flow on a conductor is exceeds maximum maximum value of the conductor or electrical equipments. So that, the author is discuss how to setting of current and timing adjustment in over current relay and ground fault relay and also to make a  simulation of coordination over current relay and ground fault relay on ETAP 12.6.0 program. This program is  purpose to design an electrical system which the value of the components are have to inserted in accordance with the results of the calculation, the calculation results are obtained for setting the current and timing of  Incoming Feeder I = 433 A, tms = 0,2 SI, I o = 86,6 A, tms o = 0,17 SI. Tembesu Feeder I = 300 A, tms = 0,074 SI, I o = 30 A, tms o = 0,155 SI. Cendana Feeder I = 300 A, tms = 0,055 SI, I o = 30 A, tmso = 0,146 SI. and then  simulated, is the setting values that has been inserted on the components is suitable with a procedure in that relay coordination.  Keywords : Over current relay, ground fault relay, setting of current and timing relay, simulation on software  ETAP 12.6.0 .

Koordinasi Rele Arus Lebih Dan Rele Gangguan Tanah Menggunakan Program Berbasis Electrik Transient And Analysis Program (ETAP) Pada Gardu Induk Bungaran Di PT. PLN (Persero) UPT Palembang

1.

PENDAHULUAN

Dalam operasi pelayanan penyediaan energi listrik khususnya di GI Bungaran, sistem tenaga listrik dapat mengalami berbagai macam gangguan, misal gangguan dari hubung singkat yang akan mengakibatkan terhentinya penyaluran energi listrik ke konsumen. Akibat lain dari gangguan tersebut adalah dapat merusak peralatan-peralatan dalam sistem tenaga listrik dan dapat juga meluas ke sistem yang lain. Untuk itu dalam hal mencegah terjadinya kerusakan dalam jaringan, maka dipasang suatu pengman yang berupa sistem  proteksi. Sistem proteksi sendiri terdiri dari  beberapa peralatan yang saling berhubungan dan saling bekerjasama dalam hal pengamanan pada  jaringan listrik. Tugas dasar sistem proteksi adalah untuk memonitor komponen pada sistem yang mengalami gangguan dan dimungkinkan hanya untuk memutuskan komponen ini agar pendistribusian energi listrik tetap terjaga. Untuk itu sistem  proteksi harus bekerja secara cepat dan selektif dalam mengamankan peralatan-peralatan listrik yang sedang mengalami gangguan-gangguan arus lebih dan arus hubung singkat fasa ke fasa maupun hubung singkat fasa ke tanah dengan pemasangan rele arus lebih (Over (Over Current Relay) Relay ) dan rele gangguan tanah (Ground ( Ground Fault Relay) Relay ) pada masing-masing penyulang di GI Bungaran. Dalam laporan ini penulis akan membuat simulasi koordinasi rele arus lebih (Over ( Over Current  Relay)  Relay) dan rele gangguan tanah ( Gound Fault  Relay)  Relay) di GI Bungaran dengan menggunakan  program simulator. Adapun simulator tersebut adalah software ETAP 12.6.0, software ini  berfungsi untuk merancang suatu jaringan yang nilai-nilai setting harus dimasukkan terlebih dahulu sesuai dengan keadaan sebenarnya kemudian disimulasikan apakah masukan nilai setting yang sudah dimasukkan itu sesuai dengan prosedur. Untuk masuk ke tahap simulasi penulis terlebih dahulu menganalisa penyetelan nilai arus dan waktu terhadap rele tersebut dimasing-masing  penyulang melalui hasil perhitungan manual, kemudian data dari hasil perhitungan manual tersebut akan dimasukkan ke input data OCR dan GFR pada simulator. Dari hasil simulasi akan dapat dilihat seberapa efektif program ETAP 12.6.0 untuk melihat koordinasi kerja rele arus lebih dan rele gangguan tanah bila terjadi gangguan pada GI Bungaran. 1.1. Pembagian Daerah Proteksi Suatu sistem tenaga listrik dibagi ke dalam seksi-seksi yang dibatasi oleh PMT. Tiap seksi memiliki rele pengaman dan memiliki daerah

 pengamanan ( Zone of Protection). Protection). Bila terjadi gangguan, maka rele akan bekerja mendeteksi gangguan dan PMT akan trip. trip. Gambar 1.1 berikut ini menunjukkan konsep dasar pembagian daerah  proteksi.

Gambar 1.1

Pembagian daerah sistem tenaga

Proteksi

pada

Pada gambar 1.1 dapat dilihat bahwa daerah  proteksi pada sistem tenaga listrik dibuat bertingkat dimulai dari Pembangkit, Gardu Induk, Saluran Distribusi Primer hingga 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 unit 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  pada daerah tersebut dengan sistem lainnya. lai nnya. Aspek  penting lain yang harus diperhatikan dalam  pembagian daerah proteksi adalah bahwa daerah yang saling berdekatan harus saling tumpang tindih (overlap), overlap), hal ini dimaksudkan agar tidak ada sistem yang dibiarkan tanpa perlindungan. Pembagian daerah ini bertujuan agar daerah yang tidak mengalami gangguan dapat tetap beroperasi dengan baik sehingga dapat mengurangi daerah terjadinya pemadaman. 1.2. Arus Hubung Singkat Dalam perhitungan arus hubung singkat harus terlebih dahulu mengetahui nilai impedansi total  pada sistem / jaringan tersebut. Beberapa tahapan yang harus dilakukan untuk menentukan impedansi gangguan antara lain :

1. 

Menghitung impedansi sumber Perhitungan Impedansi sumber urutan nol dihitung dengan menggunakan rumus sebagai  berikut : Z1 =



2 2

Jika nilai impedansi sumber sudah diketahui dalam satuan ohm ( Ω ), maka impedansi sumber dalam satuan per unit dapat dihitung dengan menentukan base sumber terlebih dahulu. Atau dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :



2

2.

 ......................................................(1) 

=

 

2 2 2 1

  ..........................................(2) 1

Menghitung impedansi pada transformator tenaga di gardu induk

Koordinasi Rele Arus Lebih Dan Rele Gangguan Tanah Menggunakan Program Berbasis Electrik Transient And Analysis Program (ETAP) Pada Gardu Induk Bungaran Di PT. PLN (Persero) UPT Palembang

 Nilai impedansi pada transformator dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai  berikut : Z1T = Z2T = j 3. -

 

t (s)

    %......(3)

a

Menghitung reaktansi pada transformator tenaga di gardu induk Perhitungan reaktansi trafo urutan positif dan negatif, dihitung dengan menggunakan rumus: X1T = X2T

 =

 b c I (A)

 .............................................(4)  2

Gambar 1.2 Karakteristik Rele Inverse Time

X1T = Impedansi trafo % x Z T

1.3. Impedansi Penyulang ( feeder  ) Impedansi penyulang tergantung pada luas  penampang kabel yang digunakan, panjang saluran, dan bahan yang digunakan ( lihat pada lampiran untuk nilai impedansi dengan jenis penghantar yang berbeda ).

1.5. Perhitungan Arus Hubung Singkat 1 fasa, 2 fasa dan 3 fasa Perhitungan arus hubung singkat 3 fasa dan 2 fasa digunakan untuk keperluan penyetelan rele arus lebih. Rumus yang digunakan dalam  perhitungan arus gangguan hubung singkat 3 fasa dan 2 fasa pada j aringan tegangan menengah secara umum adalah sebagai berikut :

Impedansi urutan positif dan negatif pada  penyulang dalam study hubung singkat mempunyai nilai yang sama besar Z 1L = Z2L.

1.

-

-

-

Secara umum impedansi penyulang dapat dihitung menggunakan rumus : ZL = panjang saluran (L) x Z per km..........(5) Perhitungan impedansi penyulang urutan  positif dan negatif dapat dihitung menggunakan rumus : Z1L = Z2L = lokasi (%) x L x Z 1 per Km......(6) Perhitungan impedansi penyulang urutan nol dapat dihitung menggunakan rumus : Z0L = Z2L = lokasi (%) x L x Z 0 per Km......(7)

Jika nilai impedansi sumber, impedansi transformator, dan impedansi penyulang telah didapat, maka setiap nilai impedansi urutan dijumlahkan untuk mendapatkan impedansi ekivalen urutan. Z1eq = Z2eq = Z1S + Z1T + Z1L.........................(8) Sedangkan untuk impedansi ekivalen urutan nol perlu dipertimbangkan besarnya tahanan  pentanahan ( Rn ), sehingga didapat : Z0eq = Z0S + Z0T +3Rn+ Z0L ..........................(9) 1.4. Rele Arus Lebih dan Rele Gangguan Tanah Rele dengan karakteristik waktu terbalik adalah jika jangka waktu mulainya rele pick up sampai selesainya kerja rele diperpanjang dengan  besar rele yang besarnya berbanding terbalik dengan arus yang menggerakkannya. Jenis karakteristik inverse rele dengan waktu terbalik dapat dibedakan menjadi : a. Berbanding terbalik (Inverse) (Inverse) b. Sangat berbanding terbalik ( Very Inverse) Inverse) c. Sangat berbanding terbalik sekali ( Extremely ( Extremely  Inverse)  Inverse)

2. 3.

  1    2    3 

Dimana : If1fasa If2fasa If3fasa E Z1eq Z2eq Z0eq

= = =

 3   ......................(10)   +   +    ................................(11)   +     3........................................(12)   1

2

1

2

0

1

= Besar arus gangguan 1 fasa ( Ampere ) = Besar arus gangguan 2 fasa ( Ampere ) = Besar arus gangguan 3 fasa ( Ampere ) = Besar tegangan ( Volt ) = Impedansi ekivalen urutan Positif dan  Negatif ( ohm ) = Impedansi ekivalen urutan Nol ( ohm )

1.6. Perhitungan tms OCR a. Perhitungan tms Rele Arus Lebih (OCR) Sisi I ncoming F eeder  der  Untuk setting OCR sisi incoming diambil arus gangguan hubung singkat 2 fasa dan 3 fasa. Dan  persamaan Iset Perimer sebagai berkut : Iset(primer) = 1 x In Trafo Iset(sekunder) = Iset(primer) x 1/rasio CT Setting waktu relay standard Invers dihitung dengan menggunakan rumus kurva waktu Vs arus, yang dalam hal ini akan digunakan standard Britis maka :

   {    − 1} 0,02

 =   =      

0,14

 0,14

0,02



b.

− 1

......................................(13)

..................................................(14)

Perhitungan tms Rele Arus Lebih (OCR) Sisi Penyulang Untuk setting OCR sisi Penyulang diambil arus gangguan hubung singkat 2 fasa dan 3 fasa. Dan persamaan I set Perimer sebagai berkut :

Koordinasi Rele Arus Lebih Dan Rele Gangguan Tanah Menggunakan Program Berbasis Electrik Transient And Analysis Program (ETAP) Pada Gardu Induk Bungaran Di PT. PLN (Persero) UPT Palembang

Iset(primer) = 1 x In CT Iset(sekunder) = Iset(primer) x 1/rasio CT Setting waktu relay standard Invers dihitung dengan menggunakan rumus kurva waktu Vs arus, yang dalam hal ini akan digunakan standard Britis maka :

   {    − 1}

1.8. Memulai Program ETAP 12.6.0 Untuk memulai ETAP dapat dengan cara berikut :

dilakukan

Pilih Program ETAP 12.6.0 yang terdapat pada tampilan Desktop tampilan Desktop

0,02

 =  =    

0,14

 0,14

0,02

   − 1

......................................(15)

..................................................(16)

1.7. Perhitungan tms GFR a. Perhitungan tms Rele Gangguan Tanah (GFR) Sisi I ncoming F eeder  der  Untuk setting GFR sisi incoming diambil arus gangguan hubung singkat 1 fasa ke tanah. Dan  persamaan Iset Perimer sebagai berkut : Iset(primer) = 20% x In Trafo Iset(sekunder) = Iset(primer) x 1/rasio CT Setting waktu relay standard Invers dihitung dengan menggunakan rumus kurva waktu Vs arus, yang dalam hal ini akan digunakan standard Britis maka :

Gambar 1.3 Tampilan awal program ETAP 12.6.0 Kemudian Klik File Klik  File >  > New  New Project , maka akan muncul :

   {    − 1} 0,02

 =  =    

0,14

 0,14

0,02

   −

......................................(17)

..................................................(18)

 1

Gambar 1.4

b.

Perhitungan tms Rele Gangguan Tanah (GFR) Sisi Penyulang Untuk setting OCR sisi Penyulang diambil arus gangguan hubung singkat 1 fasa ke tanah. Dan  persamaan Iset Perimer sebagai berkut : Iset(primer) = 10% x In NGR Iset(sekunder) = Iset(primer) x 1/rasio CT Setting waktu relay standard Invers dihitung dengan menggunakan rumus kurva waktu Vs arus, yang dalam hal ini akan digunakan standard Britis maka :

Tampilan perintah untuk memulai  program ETAP 12.6.0

Isi Nama project, lalu klik OK.  maka selanjutnya akan tampil seperti gambar dibawah ini :

   {    − 1} 0,02

 =   =      

0,14

 0,14

0,02



− 1

......................................(19) Gambar 1.5

..................................................(20)

Tampilan menu ETAP 12.6.0

utama

program

Koordinasi Rele Arus Lebih Dan Rele Gangguan Tanah Menggunakan Program Berbasis Electrik Transient And Analysis Program (ETAP) Pada Gardu Induk Bungaran Di PT. PLN (Persero) UPT Palembang

Gambar dibawah ini merupakan  screen  shoot  dari  dari Single Line Diagram Line Diagram :

 perhitungan yang dilakukan secara bertahap dan dijabarkan sebagai berikut : Tahap 1

Gambar 1.6 Contoh program ETAP 12.6.0 yang telah dirancang 1.9. Kesederhanaan Dalam Data Entry  ETAP melacak data yang rinci untuk masingmasing peralatan listrik.  Editor data dapat mempercepat proses entri data dengan meminta data minimum untuk studi tertentu. Untuk mencapai ini, telah terstrukur editor property dengan cara yang paling logis untuk memasukkan data untuk berbagai jenis analisa atau disain.

: Menghitung impedansi sumber, impedansi transformator menghitung reaktansi transformator, menghitung impedansi penyulang, impedansi ekivalen dengan menggunakan  persamaan 2.10, 2.11, 2.12, 2.13, 2.14, 2.15, 2.16, 2.17 dan 2.18. Tahap 2 : Menghitung arus gangguan hubung singkat 3 fasa, 2 fasa dan 1 fasa ke tanah dengan menggunakan persamaan 2.1, 2.2, 2.5. Tahap 3 : Menghitung arus setting dan waktu setting pada incoming 20 kV,  penyulang tembesu dan penyulang cendana dengan menggunakan  persamaan tabel kaidah setting OCR dan GFR tabel 2.1 dan 2.2. Tahap 4 : Menghitung waktu kerja rele arus lebih dan rele gangguan tanah terhadap gangguan hubung singkat 3 fasa, 2 fasa dan 1 fasa ke tanah dengan menggunakan persamaan 2.4. Tahap 5 : Membuat Membuat pembahasan pembahasan dari hasil  perhitungan yang telah dilakukan. dilakukan. Adapun jalannya dilakukan menurut diagram alir dibawah ini :

MULAI

Membuat single line diagram Trafo 15 MVA GI Bungaran pada  program ETAP.

Gambar 1.7 Memasukkan data pada program ETAP 12.6.0 2.

Input : Data sumber daya (Grid), data transformator, dan data beban

METODELOGI PENELITIAN

2.1 Metode Pengambilan Data Metode pengambilan data dilaku kan dengan observasi langsung ke PT. PLN (Persero). Terhadap data yang diperoleh dilakuakn  pengolahan, perhitungan untuk mendapatkan nilai impedansi saluran dan arus hubung singkat 1 phasa ke tanah, 2 fasa dan 3 fasa, untuk keperluan koordinasi rele proteksinya tidak hanya pada titik gangguan tetapi juga pada konstribusi arus dari sumber yang mengalir ke titik gangguan. Data-data yang didapat berdasarkan peralatan-peralatan yang  berada pada wilayah kerja Gardu Induk Bungaran dan penyulang. 2.2 Prosedur Perhitungan Untuk mendapatkan hasil perhitungan arus setting dan waktu setting rele arus lebih, rele gangguan tanah dan besarnya arus gangguan hubung singkat yang diinginkan, maka penulis membagi menjadi beberapa tahap prosedur

Melakukan perhitungan manual setting rele arus lebih dan rele gangguan tanah

Setting rele dihasilkan ?

Tidak 

Ya

Input : Data setting rele dari perhitungan manual, dan Data setting rele dari PT.PLN (Persero)

Run Program

Tidak 

Ya

Koordinasi rele arus lebih dan rele gangguan tanah dari perhitungan manual dan data dari PT. PLN (Persero)

SELESAI

Gambar 2.1 Diagram Alir (flow chart)

Koordinasi Rele Arus Lebih Dan Rele Gangguan Tanah Menggunakan Program Berbasis Electrik Transient And Analysis Program (ETAP) Pada Gardu Induk Bungaran Di PT. PLN (Persero) UPT Palembang

3.

PEMBAHASAN Dalam mengkoordinasikan kerja rele proteksi  pada transformator III 15 MVA GI Bungaran dengan karakteristik waktu kerja OCR dan GFR diperlukan perhitungan arus hubung singkat serta koordinasi rele, maka diperlukan data-data dari sumber, trafo tegangan dan data penyulang, sebagai  berikut : 3.1 Perhitungan a. Data Sumber Trafo III 15 MVA GI Bungaran dengan data sebagai berikut : Tegangan = 20 000 Volt MVAsc 3fasa = 425,42 MVA MVAsc 1fasa = 141,976 MVA b. Data Trafo III 15 MVA GI Bungaran : Merk = UNINDO Kapasitas = 15 MVA Tegangan = 150 / 20 kV Inominal 20 kV = 433,5 A Impedansi Trafo = 9,61 %  NGR (20 kV) = 40 Ω Ratio CT = 600 / 5 A KERAMASAN 2

BUS 70 KV

630 A

Tabel 3.1 Data Sumber Sumber MVA Hubung Singkat

3 fasa 1 fasa Tegangan Impedansi

Tabel 3.2 Data Transformator Trafo Tenaga Kapasitas 15 Tegangan 20 Ratio CT 20kv 600 / 5 Impedansi Z1 0 + j 0,0961 Impedansi Z0 120 + j 0,961  NGR 20 kV 40 In 20 kV 433,5 Tabel 3.3 Data Penyulang Tembesu  Nama Tembesu Arus Beban 51 Maks Jenis AAAC Penghantar Panjang 9,535 Penamp Penampang ang 150 (SPLN 64 : 1985) Impedansi :

GCB SF6 MG 1250 A/20 kA OCR & GFR 

150 – 300/5A 300/5A

R 

Trafo Daya UNINDO 15 MVA 3 70/20 kV-ONAN YNyn0-lmp.9,61%

20 3

0.1 3

 NGR 40 Ohm 300A

OCR & GFR  R 

BUS 20 KV

300/5 A

VCB 630 A/25 kA 300/5 A

R 

OCR & GFR  R 

Fuse

STARLITE 100 KVA 20/0.4 kV

Tembesu

0.2162 + j 0.3305

Z0

0.3631 + j 1.6180

Cendana

Single Line Trafo Line Trafo III 15 MVA Gardu Induk Bungaran

Jenis

MVA MVA kV Ohm

MVA kV A ohm ohm ohm A

A

Km mm Ohm ohm ohm

SKTM 0,052 240

Km mm2

(SPLN 64 : 1985)

Tabel 3.4 Data Penyulang Cendana  Nama Cendana Arus Beban 230 Maks Jenis AAAC Penghantar Panjang 18,117 Penamp Penampang ang 150 (SPLN 64 : 1985) Impedansi :

PS. GI

Gambar 3.1

Z2

0,125 + j 0,097 0,125 + j 0,097 0,275 + j 0,282 2,0665 + 6,655 2,0665 + 6,655 123,477 + j41,045 Ratio CT 300 / 5 *pada 100% panjang penyulang

VCB 1250 A/25 kA

VCB 630 A/25 kA

0.2162 + j 0.3305

Z1 Z2 Z0 Z1eq Z2eq Z0eq

0.1 kV 3

300-1200/5 A

Z1

Jenis Penghantar Panjang Penampang Impedansi :

10 kA

425,42 141,976 20 0 + j0,94

Z1

0.2162 + j 0.3305

Z2

0.2162 + j 0.3305

Z0

0.3631 + j 1.6180

SKTM

Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm A

A

Km mm Ohm ohm ohm

Koordinasi Rele Arus Lebih Dan Rele Gangguan Tanah Menggunakan Program Berbasis Electrik Transient And Analysis Program (ETAP) Pada Gardu Induk Bungaran Di PT. PLN (Persero) UPT Palembang

Penghantar Panjang Penampang Impedansi :

3,282 240

Km mm2

(SPLN 64 : 1985)

Z1 Z2 Z0 Z1eq Z2eq Z0eq

0,125 + j 0,097 0,125 + j 0,097 0,275 + j 0,282 4,33 + 9,81 4,33 + 9,81 127,5 + j55,835 Ratio CT 300 / 5 *pada 100% panjang penyulang

Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm A

c.

Arus Hubung Singkat 2 fasa Arus Hubung Singkat 1 fasa Lokasi Tembesu Gangguan Cendana 25 % 2314,8 1926,2 50 % 1930,5 1428,92 75 % 1648,26 1129,91 100 % 1435 932,836 Arus Hubung Singkat 3 fasa Arus Hubung Singkat 1 fasa Lokasi Gangguan Tembesu Cendana 25 % 2676,2 2226,87 50 % 2231,85 1651,97 75 % 1905,55 1306,33 100 % 1659 1078,45

   )    A    (    t   a    k   g   n    i    S   g   n   u    b   u    H   n   a   u   g   g   n   a    G   s   u   r    A

Grafik Arus Gangguan Penyulang Tembesu

3000 2500 2000

Arus Gangguan 1 fasa

1500 1000

2500

Arus Gangguan 1 fasa

2000 1500

Arus Gangguan 2 fasa

1000 500 0 25% 50% 75% 100%

Arus Gangguan 3 fasa

Gambar 3.3

Grafik Arus Hubung Penyulang Cendana

Tabel 3.6 Setting OCR dan GFR a. Penyulang Tembesu Penyulang Tembesu Inverse I> 300 A Io> 30 tms 0,095 SI tms 0,16 t> 0,297 dt to> 0,497 b.

c.

Penyulang Tembesu Penyulang Cendana Inverse I> 300 A Io> 30 tms 0,087 SI tms 0,158 t> 0,297 dt to> 0,498

singkat

A SI dt

A SI dt

I ncoming F eeder der

I> tms t>

Penyulang Tembesu Inverse 433 A Io> 86,6 0,2 SI tms 0,17 0,58 dt to> 1

A SI dt

3.2 Simulasi Pada Program ETAP 12.6.0 3.3.1 Pengoperasian simulasi dalam keadaan normal atau tidak ada gangguan 1. Simulasi dengan menggunakan data OCR dan GFR dari PT. PLN

Arus Gangguan 2 fasa

500 0 25% 50% 75% 100% Panjang Panjang Saluran Saluran

Gambar 3.2

Grafik Arus Gangguan Penyulang Cendana

Panjang Panjang Saluran Saluran

Tabel 3.5 Arus Hubung Singkat a. Arus Hubung Singkat 1 fasa Arus Hubung Singkat 1 fasa Lokasi Gangguan Tembesu Cendana 25 % 270,95 263,33 50 % 263,68 248,92 75 % 256,92 235,16 100 % 249,26 222,27  b.

   )    A    (    t   a    k   g   n    i    S   g   n   u    b   u    H   n   a   u   g   g   n   a    G   s   u   r    A

Grafik Arus Hubung Penyulang Tembesu

Arus Gangguan 3 fasa

singkat Gambar 3.4 Pengoperasian simulasi dalam keadaan normal atau tidak ada gangguan menggunakan data OCR dari PT. PLN

Koordinasi Rele Arus Lebih Dan Rele Gangguan Tanah Menggunakan Program Berbasis Electrik Transient And Analysis Program (ETAP) Pada Gardu Induk Bungaran Di PT. PLN (Persero) UPT Palembang

Gambar 3.5

2.

Pengoperasian simulasi dalam keadaan normal atau tidak ada gangguan menggunakan data GFR dari PT. PLN

Simulasi dengan menggunakan data OCR dan GFR dari perhitungan manual

Gambar 3.6

Gambar 3.7

pengoperasian simulasi dalam keadaan normal atau tidak ada gangguan menggunakan data OCR dari perhitungan manual

pengoperasian simulasi dalam keadaan normal atau tidak ada gangguan menggunakan data GFR dari perhitungan manual

Tabel 3.7 Hasil pengoperasian simulasi saat tidak terjadi gangguan menggunakan setting rele OCR dari PT. PLN Arus Tegangan Lokasi OCR (A) (kV) Incoming Tidak 279,7 19,895 Penyulang Bekerja Penyulang Tidak 50,8 19,895 Tembesu Bekerja Penyulang Tidak 228,9 19,895 Cendana Bekerja

Tabel 3.8 Hasil pengoperasian simulasi saat tidak terjadi gangguan menggunakan setting rele GFR dari PT. PLN Arus Tegangan Lokasi GFR (A) (kV) Incoming Tidak 279,7 11,486 Penyulang Bekerja Penyulang Tidak 50,8 11,486 Tembesu Bekerja Penyulang Tidak 228,9 11,486 Cendana Bekerja Tabel 3.9 Hasil pengoperasian simulasi saat tidak terjadi gangguan menggunakan setting rele OCR dari Perhitungan Manual Arus Tegangan Lokasi OCR (A) (kV) Incoming Tidak 279,7 19,895 Penyulang Bekerja Penyulang Tidak 50,8 19,895 Tembesu Bekerja Penyulang Tidak 228,9 19,895 Cendana Bekerja Tabel 3.10 Hasil pengoperasian simulasi saat tidak terjadi gangguan menggunakan setting rele GFR dari Perhitungan Manual Arus Tegangan Lokasi GFR (A) (kV) Incoming Tidak 279,7 11,486 Penyulang Bekerja Penyulang Tidak 50,8 11,486 Tembesu Bekerja Penyulang Tidak 228,9 11,486 Cendana Bekerja

3.3.2 Pengoperasian simulasi dalam keadaan abnormal atau terjadi gangguan 1. Memilih Start M ode Study  (pilih   (pilih M ode Study Case   3  3 fasa) fault type  type 

Gambar 3.8

Memilih jenis gangguan simulasi di ETAP

untuk

Koordinasi Rele Arus Lebih Dan Rele Gangguan Tanah Menggunakan Program Berbasis Electrik Transient And Analysis Program (ETAP) Pada Gardu Induk Bungaran Di PT. PLN (Persero) UPT Palembang

2.

Simulasi dengan menggunakan data OCR dari PT. PLN

Gambar 3.9

3.

Simulasi dengan menggunakan data OCR dari perhitungan manual

Gambar 3.10

4.

pengoperasian simulasi dalam keadaan abnormal atau terjadi gangguan menggunakan data dari PT. PLN

pengoperasian simulasi dalam keadaan abnormal atau terjadi gangguan menggunakan data dari  perhitungan manual

Memilih Start M ode Study  (pilih   (pilih M ode Study Case   1  1 fasa) fault type  type 

Gambar 3.11

Memilih jenis gangguan simulasi di ETAP

untuk

5.

Simulasi dengan menggunakan data GFR dari PT. PLN

Gambar 3.12

6.

pengoperasian simulasi dalam keadaan abnormal atau terjadi gangguan menggunakan data dari PT. PLN

Simulasi dengan menggunakan data GFR dari perhitungan manual

Gambar 3.13

pengoperasian simulasi dalam keadaan abnormal atau terjadi gangguan menggunakan data dari  perhitungan manual

Tabel 3.11 Hasil pengoperasian simulasi saat terjadi gangguan menggunakan setting rele OCR dari PT. PLN Arus Tegangan Lokasi OCR (A) (kV) Incoming 3300 0 Bekerja Penyulang Penyulang 3300 0 Bekerja Tembesu Penyulang Tidak 228,9 0 Cendana Bekerja Tabel 3.12

Hasil pengoperasian simulasi saat terjadi gangguan menggunakan setting rele GFR dari PT. PLN Arus Tegangan Lokasi GFR (A) (kV) Incoming 287 19,42 Bekerja Penyulang Penyulang 287 19,42 Bekerja Tembesu Penyulang Tidak 228,9 19,42 Cendana Bekerja

Koordinasi Rele Arus Lebih Dan Rele Gangguan Tanah Menggunakan Program Berbasis Electrik Transient And Analysis Program (ETAP) Pada Gardu Induk Bungaran Di PT. PLN (Persero) UPT Palembang

Tabel 3.13

Hasil pengoperasian simulasi saat terjadi gangguan menggunakan setting rele OCR dari Perhitungan Manual Arus Tegangan Lokasi OCR (A) (kV) Incoming 3300 0 Bekerja Penyulang Penyulang 3300 0 Bekerja Tembesu Penyulang Tidak 228,9 0 Cendana Bekerja

Tabel 3.14

Hasil pengoperasian simulasi saat terjadi gangguan menggunakan setting rele GFR dari Perhitungan Arus Tegangan Lokasi GFR (A) (kV) Incoming 287 19,42 Bekerja Penyulang Penyulang 287 19,42 Bekerja Tembesu Penyulang Tidak 228,9 19,42 Cendana Bekerja

Gambar 3.14 Grafik kerja kerja rele arus lebih pada simulasi ETAP

Gambar 4.20 Grafik kerja rele gangguan tanah  pada simulasi ETAP Berdasarkan hasil dari perhitungan  setting  arus dan waktu Rele dengan cara manual dan data yang di ambil dari PLN. Pada perhitungan manual untuk rele OCR didapat  setting   arus nya sebesar 433 A (incoming ( incoming feeder ) dan 300 A (untuk masing-

masing penyulang), pada  setting   tms = 0,2 SI (untuk hubung singkat 3 fasa), tms = 0,193 SI (untuk hubung singkat 2 fasa) dan untuk rele GFR didapat setting arus nya sebesar 86,6 A ( incoming  feeder ) dan 30 A (untuk masing-masing penyulang)  setting   tms = 0,17 SI. Sedangkan dari data yang diambik di PLN untuk rele OCR didapat  setting  arus nya sebesar 432 A (incoming feeder) dan 300 A (untuk masing-masing penyulang), pada  setting  tms = 0,2 SI dan untuk rele GFR didapat  setting  arus nya sebesar 120 A (incoming ( incoming feeder ) dan 30 A (untuk masing-masing penyulang) setting  penyulang)  setting  tms  tms = 0,2 SI. Terdapat sedikit perbedaan antara hasil  perhitungan manual dan data dari PLN, hal ini dikarenakan perubahan pada suhu penghantar yang mengakibatkan impedansi urutan positif, negatif dan urutan nol berubah nilainya, dan juga dapat merubah besar arus hubung singkat yang terjadi  pada penyulang maupun pada incoming feeder  karena untuk mencari besar arus hubung singkat harus menggunakan impedansi ekivalen penyulang maupun transformator. Arus hubung singkat sangat  penting dalam menentukan  setting   arus dan waktu rele OCR dan GFR. Berdasarkan hasil pengoperasian simulasi koordinasi rele arus lebih dan rele gangguan tanah di GI Bungaran dalam keadaan normal, besar arus  pada masing-masing penyulang tidak melebihi  batas arus maksimum dan tidak melebihi batas setting rele, baik itu setting rele dari PLN maupun setting rele dari hasil perhitungan manual. Dan dapat dilihat juga semua CB pada saat rangkaian dioperasikan tidak terjadi pemutusan / pelepasan  beban. Maka dari itu dapat dikatakan bahwa rele arus lebih dan rele gangguan tanah pada saat tidak terjadi gangguan atau dalam keadaan normal, rele arus lebih dan rele gangguan tanah tidak bekerja. Berdasarkan hasil pengoperasian simulasi koordinasi rele arus lebih dan rele gangguan tanah di GI Bungaran dalam keadaan abnormal / terjadi gangguan tepatnya pada penyulang Tembesu, besar arus yang mengalir pada penyulang Tembesu yaitu sebesat 3,3 kA (3300 A) untuk OCR dan 287 A untuk GFR. Dapat di lihat bahwa arus tersebut melebihi batas arus setting rele arus lebih dan rele gangguan tanah dari setting rele PLN dan juga setting rele dari hasil perhitungan manual. Sehingga mengakibatkan rele arus lebih dan rele gangguan tanah bekerja / trip. trip. Rele arus lebih dan rele gangguan tanah yang bekerja pada saat terjadi gangguan di  penyulang Tembesu yaitu terlihat pada CB Py. Tembesu yang mengalami pemutusan / trip, trip, kemudian disusul oleh CB Incoming mengalami  pemutusan / trip. trip. Hal itu menunjukkan bahwa Relay 2 (Rele Py. Tembesu) adalah rele yang  pertama kali bekerja memerintahkan CB Py. Tembesu untuk memutuskan jaringan / trip dengan

Koordinasi Rele Arus Lebih Dan Rele Gangguan Tanah Menggunakan Program Berbasis Electrik Transient And Analysis Program (ETAP) Pada Gardu Induk Bungaran Di PT. PLN (Persero) UPT Palembang

ditandai adanya tanda silang di CB Py. Tembesu  pada program ETAP. Kemudian disusul Relay 1 (Rele Incoming) bekerja dan memerintahkan CB Incoming untuk memutuskan jaringan / trip yang  juga ditandai dengan tanda silang pada CB Incoming yang dapat dilihat pada program ETAP. KESIMPULAN Berdasarakan hasil simulasi koordinasi rele arus lebih dan dan rele gangguan tanah yang telah dilakukan pada penyulang Tembesu, dapat disimpulkan bahwa : 1. Penyetelan arus dan waktu kerja rele arus lebih (OCR) bergantung dengan besar arus nominal trafo dan arus hubung singkat yang terjadi pada jaringan. Maka dari itu hal  pertama yang harus dilakukan dalam  penyetelan rele arus lebih ialah mencari seberapa besar gangguan 3 fasa dan 2 fasa yang akan terjadi pada jaringan bila suatu waktu akan terjadi gangguan pada jaringan tersebut. 2. Penyetelan arus dan waktu rele gangguan tanah (GFR) bergantung dengan besar arus nominal trafo dan NGR serta besar arus hubung singkat yang terjadi pada jaringan. Maka dari itu hal pertama yang harus dilakukan dalam penyetelan rele gangguan tanah ialah mencari seberapa besar gangguan 1 fasa ke tanah yang akan terjadi pada  jaringan bila suatu waktu akan terjadi gangguan pada jaringan tersebut. 3. Koordinasi rele arus lebih dan rele gangguan tanah pada GI Bungaran, baik menggunakan data setting arus dan waktu rele dari PLN maupun data setting arus dan waktu rele dari  perhitungan manual, didapatkan hasil kerja rele yang sama-sama selektif, karena rele yang pertama bekerja pada saat terjadi gangguan di penyulang Tembesu adalah rele yang paling dekat dengan titik gangguan. 4. Penggunaan program ETAP untuk melihat koordinasi kerja rele dapat terlihat dengan  baik dan dengan menggunakan program ETAP kita dapat mengetahui apakah rele yang telah di setting bekerja dengan baik atau tidak  bekerja sama sekali.

yang lengkap agar dapat melihat koordinasi rele  pada saat terjadi gangguan di lokasi gangguan yang  berbeda-beda. 6.

DAFTAR PUSTAKA

[1]

Alawiy, Muhammad Taqiyyuddin. 2006.  Proteksi Sistem Tenaga Listrik . Malang. Fakultas Teknik Elektro Universitas Islam. Diakses Maret 2015. Ayubi.2009.(http://elektroayubi.blogspot.com /2009/02/perhitungan-impedansi-danreaktansi.html). Diakses Maret 2015. http://etappowerstation.wordpress.com/. Diakses Maret 2015. http://Jendeladenngabei.blogspot.com/2013/1 1/belajar-software-etap-proteksisetting. html|?m=1. Diakses html|?m=1. Diakses Maret 2015 Plizar.2011.(http://electricallearning19.blogsp ot.com/2011/03/pengertian-dan-setting relay-gangguan.html). Diakses Maret 2015. Sarimun, Wahyudi. 2011  Buku Saku  Pelayanan Teknik Edisi Kedua. Kedua. Depok : Garamod. Samaulah, Hazairin. 2004. “ Dasar-dasar “ Dasar-dasar Sistem Proteksi Tenaga Listrik ”. ”. Palembang. Unsri. Sitompul, Carlos R. 2013. “ Modul “ Modul Praktum Sistem Proteksi”. Proteksi”. Politeknik Negeri Sriwijaya. Susanto, Budi. 2009. (https://budi5an. Wordpress .com/2009/07/07/rele-arusleb ih-over-current-relay-ocr/. Diakses Maret 2015. PT. PLN (Persero).2011.  Buku Petunjuk  Proteksi dan Transformator . PT. PLN (Persero).2012. Diktat (Persero).2012. Diktat Setting Relay. Relay .

4.

5.

SARAN Menggunakan program ETAP sangatlah membantu dalam simulasi di bidang kelistrikan dalam hal ini koordinasi rele OCR dan GFR, tetapi untuk mendapatkan nilai yang akurat dalam melakukan penginputan data pada rele, haruslah memiliki manual book dari type rele itu sendiri dan  buku pedoman penyetelan rele khususnya dari buku diklat yang sudah memenuhi standard PLN. Dalam pembuatan simulasi pada program ETAP, sebaiknya membuat  single line diagram

{2}

 

[3]

[4]

[5]

 

{6}

 

[7]

[8]

[9]

 

[11]

 

[12]