ANALISA SETTING RELAY GANGGUAN TANAH PADA PENYULANG 20 kV di GARDU INDUK SEDUDUK PUTIH
LAPORAN AKHIR Dibuat Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh M. AKBAR 0612 3031 0898
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2015 i
ANALISA SETTING RELAY GANGGUAN TANAH PADA PENYULANG 20 kV di GARDU INDUK SEDUDUK PUTIH
LAPORAN AKHIR Dibuat Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh M. Akbar 0612 3031 0898
Palembang,
Agustus 2015
Menyetujui, Pembimbing I,
Pembimbing II,
Drs. Indrawasih
Nurhaida, S.T,M.T.
NIP. 196004261986031002
NIP 196404121989032002 Mengetahui,
Ketua Jurusan
Ketua Program Studi
Teknik Elektro
Teknik Listrik
Ir. Ali Nurdin, M.T
Herman Yani, S.T., M.Eng.
NIP. 196212071991031001
NIP. 196510011990031006
ii
Motto : •Kunci kebahagiaan itu sederhana, hanya hilangkan saja kekhawatianmu yang ada. . •"Semua orang tidak perlu menjadi malu karena pernah berbuat kesalahan, selama ia menjadi lebih bijaksana daripada sebelumnya." (Alexander Pope)
•Tak hanya fokus pada tujuan dan pencapaian, hidup adalah perjalanan yang setiap jengkalnya layak dinikmati meski susah maupun senang •Kesempatan hidup mungkin tak datang dua kali. Jangan pernah memilih menyerah dan berhenti, tapi lanjutkan hidupmu dan jadikan itu berarti! Ku persembahkan untuk : • Kedua orang tuaku tercinta yang senantiasa mendo’akan dan menjadi penyemangat hidupku serta selalu mengharapkan keberhasilanku •Saudara-saudaraku yang senantiasa memberikan motivasi dalam menyelesaikan laporan akhir ini • Teman-Teman seperjuangan jurusan Teknik Elektro khususnya Teknik Listrik kelas 6 ELB • Almamaterku
iii
ABSTRAK ANALISA SETTING RELAY GANGGUAN TANAH PADA PENYULANG 20 kV di GARDU INDUK SEDUDUK PUTIH
( 2015 : xiii + 56 Halaman + Daftar Gambar + Daftar Tabel + Lampiran ) M. Akbar 0612 3031 089 Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang
Rele merupakan salah satu bagian dari sistem proteksi yang berfungsi untuk mendeteksi gangguan yang terjadi . Rele gangguan tanah digunakna sebagai pendeteksi gangguan hubung singkat 1 fasa ketanah yang dikoordinasikan dengan Over Current Relay (OCR) atau Penutup Balik Otomatis (PBO,automatic circuit recloser). Penelitian ini dilakukan dengan memeriksa setelan rele gangguan tanah yang ada, lalu menghitung arus hubung singkat satu fasa ke tanah masing-masing penyulang terhubung ke busbar, menghitung setelan arus dan waktu.. Hasil penelitian merekomendasikan rele gangguan tanah dengan setelan arus terkecil yaitu Isett = 26,44 ampere untuk penyulang merak dan setelan arus terbesar yaitu Isett = 28,00 ampere untuk penyulang beo. Setelan waktu semua rele mempunyai rata-rata TMS sebesar 0.1. Kata Kunci : Rele Gangguan Tanah(GFR), hubung singkat ,setting arus
iv
ABSTRACT ANALYSIS of SOIL DISTURBANCE on RELAY SETTING FEEDER 20 kV SUBSTATION in GARDU INDUK SEDUDUK PUTIH ( 2015 : xiii + 56 Page + List Of Figures + List Of Tables + Attachment ) Muhammad Oktavian Pratama 0612 3031 0900 Electrical Engineering Department Of Electrical Engineering Program State Polytechnic Of Sriwijaya Palembang Rele is one part of protection system that serves to detect disorder that occurs .Land rele disorder digunakna as detection disorder hyphen brief to ground in phase 1 which coordinated with over current relay ( ocr ) or cover behind automatic ( pbo , automatic circuit recloser ) . This research done by examining the suit rele disorder of ground , then calculate the hyphen in phase one brief to the ground each feeder connected to a busbar , counting a suit of the current and time. The results of research recommends rele a disorder of the ground with the suit is the smallest current isett = 26,58 ampere to penyulang pipit and the suit is the largest current isett = 28,00 ampere to penyulang beo .The suit all time rele have an average of tms 0.1 .Said the key: rele disorder land gfr ) , hyphen brief , setting the current Keywords: Ground Fault Relay (GFR), short circuit ,current setting.
v
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, Sang pencipta langit dan bumi serta segala isinya yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, serta kasih sayang-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini. Tak lupa pula shalawat dan salam penulis panjatkan kepada Rasulullah Muhammad SAW yang telah diutus ke bumi sebagai lentara bagi hati manusia, Nabi yang telah membawa manusia dari zaman kebodohan menuju zaman yang penuh dengan pengetahuan yang luar biasa seperti saat ini. Laporan Akhir ini berjudul “Analisa Setting Relay Gangguan Tanah Pada Penyulang 20 kV Di Gardu Induk Seduduk Putih” yang disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang. Dalam penyusunan Laporan Akhir ini penulis banyak mendapat saran, dorongan, serta bimbingan dari berbagai pihak yang merupakan pengalaman yang tidak dapat diukur secara materi, namun dapat membukakan mata penulis bahwa sesungguhnya pengalaman dan pengetahuan tersebut adalah guru yang terbaik bagi penulis. Oleh karena itu dengan segala hormat dan kerendahan hati perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada dosen pembimbing saya : 1. Bapak RD. Kusumanto, ST., M.M selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang. 2. Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang. 3. Bapak Ir. Siswandi, M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang. 4. Bapak Herman Yani, S.T., M.Eng. selaku Ketua Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang. 5. Bapak Drs. Indrawasih. sebagai pembimbing I. 6. Ibu Nurhaida, S.T ,M.T. sebagai pembimbing II. 7. Seluruh Dosen Teknik Listrik yang telah banyak memberikan ilmu kepada penulis selama menimba ilmu di Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
vi
8. Teman – teman seperjuangan khususnya untuk anak – anak kelas 6 ELB yang telah banyak membantu penyelesaian Laporan Akhir ini. Akhirnya penulis menyadari bahwa tak ada gading yang tak retak, begtu juga dengan laporan ini yang tak luput dari kekurangan. Sehingga dibutuhkan saran dan kritik yang membangun untuk menciptakan karya yang lebih baik lagi dimasa yang akan datang. Semoga Allah SWT menilai ibadah yang penulis kerjakan dan senantiasa membimbing kita ke jalan yang diridhoi-Nya. Amin. Akhir kata penulis berharap semoga nantinya Laporan Akhir ini dapat bermanfaat bagi banyak orang khususnya bagi ilmu kelistrikan.
Palembang,
Penulis
vii
Agustus 2015
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL ................................................................................. i HALAMAN PENGESAHAN ................................................................... ii MOTTO ..................................................................................................... iii ABSTRAK ................................................................................................. iv KATA PENGANTAR ............................................................................... vi DAFTAR ISI .............................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xi DAFTAR TABEL ..................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................. xiii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................................. 1 1.2 Perumusan Masalah ..................................................................... 2 1.3 Tujuan dan Manfaat ..................................................................... 2 1.4 Pembatasan Masalah.................................................................... 3 1.5 Metodologi................................................................................... 3 1.6 Sistematika Penulisan .................................................................. 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sistem Proteksi ............................................................................ 5 2.1.1 Klasifikasi Sistem Proteksi ................................................ 7 2.1.2 Pengaman jaringan tegangan menengah ............................ 13 2.1.2.1 Pengaman lebur ..................................................... 13 2.1.2.2 Relai Arus Lebih ................................................... 14 2.1.2.3 Relai Arus GangguanTanah .................................. 14 2.1.2.4 Relai Arus Gangguan Tanah Berarah ................... 14 2.1.2.5 Relai Penutup Balik............................................... 15 2.1.2.6 Penutup Balik Otomatis ........................................ 15 2.1.2.7 Saklar Seksi Otomatis ........................................... 16 2.1.3 Pemilihan Pengaman Pada Jaringan Tegangan Menengah 16 2.1.4 Sistem pengaman terhadap arus lebih JTM ....................... 18 2.2 Sistem Pentanahan ..................................................................... 19 viii
2.2.1 Metode Pentanahan............................................................ 19 2.2.2 Metode Sistem Pentanahan Netral di Indone .................... 20 2.2.3 Faktor yang mempengaruhi metode pentanahan. .............. 23 2.3 Pentanahan Tegangan Menengah ................................................ 23 2.4 Hubungan sistem pentanhan dan pola arus pengaman lebih ....... 24 2.5 Rele Gangguan Tanah.................................................................. 26 2.6 Penyetelan Relay Gangguan Tana h pada JTM 20 kV ....................................................................................... 27 2.6.1 Perhitungan Impedansi Sumber. ........................................ 29 2.6.2 Impedansi Transformator .................................................. 29 2.6.3 Perhitungan Impedansi Penyulang ................................... 30 2.6.4 Perhitungan Impedansi Ekivalen ....................................... 31 2.6.5 Perhitungan arus hubungan singkat satu fasa ke tanah ..... 32 2.6.6 Perhitungan setting relay ................................................... 33
BAB III KEADAAN UMUM 3.1 Gardu Induk Seduduk Putih......................................................... 35 3.2 Daerah Pelayanan Penyulang Gardu Induk Seduduk Putih…..... 36 3.3. Peralatan Dan Perlengkapan Pada Gardu Induk Seduduk Putih
37
3.3.1. Transformator Daya .......................................................... 38 3.3.2. Peralatan Pengaman.......................................................... 39 3.3.2.1 Pmt (Pemutus Tegangan) ...................................... 39 3.3.2.2 Transformator Arus ............................................... 40 3.3.2.3 Rele ....................................................................... 41 3.3.3 Battery ............................................................................... 42 3.3.4 Penyulang (feeder) .................................................................... 43 3.3.5 panel kontrol ............................................................................. 44
BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Perhitungan Impedansi Sumber dan Impedansi Trafo................. 45 4.1.1 Perhitungan Impedansi Sumber ......................................... 48 4.1.2 Perhitungan Impedansi Trafo ............................................ 49 4.2 Perhitungan Impedansi penyulang ............................................... 50 4.3 Perhitungan impedansi ekivalen jaringan .................................... 50 ix
4.4 Perhitungan arus gangguan hubung singkat1 fasa ke tanah ........ 51 4.5 Setelan Rele Gangguan Tanah ..................................................... 52 4.5.1 Setelan Arus Rele Gangguan Tanah .................................. 52 4.5.2 Setelan Waktu Rele Gangguan Tanah ............................... 53 4.6 Hasil dan Analisa ......................................................................... 53
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan .................................................................................. 56 5.2 Saran ............................................................................................ 56
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
x
Daftar Gambar
Halaman Gambar 2.1 SUTT Radial Dengan Relay Arus Lebih Yang Mempunyai Penyetelan Waktu ..................................................................... 9 Gambar 2.2 SUTT Dengan Sumber Daya Di Kedua Ujungnya.................. 9 Gambar 2.3 Gelombang Petir Yang Di Potong Oleh Lighting Arester ...... 10 Gambar 2.4 SUTM Radial Dengan Tiga Pemisah Seksii Otomatis............ 12 Gambar 2.5 SUTM Ring Dengan Lima Pemisah Seksi Otomatis .............. 12 Gambar 2.6 Penggunaan Sekering Dalam Jaringan Tegangan Menengah . 13 Gambar 2.7 Rele Gangguan Tanah ............................................................. 26 Gambar 2.8 Rangkaian Pengawatan Rele Gangguan Tanah ....................... 26 Gambar 3.1 Diagram Garis Tunggal Gardu Induk Seduduk Putih ............. 35 Gambar 3.2 Transformator-I 30 Mva 70/20 kV……………………… … 38 Gambar 3.3 PMT Transformator-I Pada Sisi 70 kV ................................... 40 Gambar 3.4 Rangkaian rele gangguan tanah............................................... 41 Gambar 3.4 Battery Pada Gardu Induk Seduduk Putih .............................. 43 Gambar 3.5 Keadaan Penyulang di Gardu Induk Seduduk Putih ............... 43 Gambar 4.1 Rangkaian Ekivalen Saat Terjadi Gangguan Hubung Singkat. 50
xi
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 3.1 Data Penyulang Dan Panjang Masing-Masing Penyulang ......... 37 Tabel 3.2 Data Jenis Dan Panjang Kabel Yang Digunakan ........................ 44 Tabel 3.3 Data Beban Puncak Dan Setting CT……………………...…….. 44 Tabel 4.1 Data Arus Hubung Singkat Gardu Induk Seduduk Putih……… 45 Tebel 4.2 Perhitungan Impedansi Penyulang Urutan Positif Dan Negatif Pada Penyulang Beo …………………………………………… 49 Tabel 4.3 Perhitungan Impedansi Penyulang Urutan Nol Pada Penyulang Beo ………………………………………………………………… 49 Tabel 4.4 Perhitungan Impedansi Ekivalen Urutan Positif Dan Negatif Pada Penyulang Beo………………………………………………… 51 Tabel 4.5 Perhitungan Impedansi Ekivalen Urutan Nol Pada Penyulang Beo ………………………………………………………………… 51 Tabel 4.6 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat Pada Penyulang Beo ………………………………………………………………...
52
Tabel 4.7 Perhitungan Setting Arus Dan Waktu Pada Penyulang Beo..… 53 Tabel 4.8 Hasil Perbandingan Setting Rele Gangguan Tanah……...……
xii
54
DAFTAR LAMPIRAN 1.
Lembar Kesepakatan Bimbingan Laporan Akhir Pembimbing 1
2.
Lembar Kesepakatan Bimbingan Laporan Akhir Pembimbing 2
3.
Lembar Rekomendasi Ujian Laporan Akhir
4.
Lembar Bimbingan Laporan Akhir Pembimbing 1
5.
Lembar Bimbingan Laporan Akhir Pembimbing 2
6.
Lembar Revisi Ujian Laporan Akhir (LA)
7.
Lembar Pelaksanaan Revisi Laporan Akhir (LA)
8.
Lembar Pengantar Untuk Perusahaan
9.
Lembar Balasan Dari PLN Untuk Pengambilan Data
10. Lembar Diagram Garis Tunggal Gardu Induk Seduduk Putih 11. Data Setelan Relay Penghantar, Transformator dan Penyulang 12. Laporan Rekap Beban Puncak Bulan Januari 2015 13. Daftar Penyulang Unit Kerja Rayon Kenten 14. Rekap Arus Hubung Singkat Gardu Induk 15. Gambar Diagram Garis Tunggal Penyulang Pipit Rayon Rivai 16. Daftar Penyulang Unit Kerja Rayon Rivai
xiii
