ANALISIS PERBAIKAN DROP VOLTAGE DENGAN PENGGANTIAN KABEL PENAMPANG DAN EVALUASI KOORDINASI OCRRECLOSER STUDI KASUS PADA PENYULANG KALISARI 1 DAN 2 GI KALISARI - SEMARANG Akbar Kurnia Octavianto1), Karnoto2), Susatyo Handoko2) Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Jln. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
ABSTRAK Suatu sistem tenaga listrik yang baik harus memiliki nilai tegangan yang tidak melebihi batas toleransi serta rugi-rugi daya yang kecil. Batas toleransi yang diperbolehkan untuk suatu nilai tegangan ± 5% dari nilai nominalnya. Nilai tegangan yang konstan akan mengoptimalkan unjuk kerja dari peralatan listrik yang digunakan. Sedangkan rugi-rugi daya yang kecil akan menjaga pasokan daya listrik sesuai dengan kebutuhan konsumen, serta dapat mengurangi kerugian finansial yang terjadi selama proses transmisi dan distribusi. Pada tugas akhir ini akan dilakukan perbaikan kualitas tenaga listrik dengan perbaikan drop tegangan pada jaringan distribusi tegangan menengah sisi 1 fasa dengan penggantian kabel penampang. Proses perbaikan dilakukan dengan kabel yang nilai resistansinya lebih kecil, kemudian dibandingkan hasil drop tegangan sebelum dan sesudah dilakukan perbaikan. Pada tugas akhir ini pula dibahas koordinasi rele OCRrecloser yang terpasang pada penyulang, Dilakukan beberapa simulasi untuk mengetahui kooordinasi tersebut. Proses perbaikan pada tugas akhir ini disimulasikan dengan menggunakan perangkat lunak ETAP 7.0.0. Dari hasil simulasi drop tegangan didapatkan hasil sebelum dan sesudah perbaikan. Sampel bus yang diambil dibandingkan rata-rata tegangan naik setelah dilakukan perbaikan. pada penyulang Kalisari 1 nilai kenaikan tegangan yang terendah 0.035Kv pada bus 6 dan yang tertinggi 0.131Kv di bus 138, pada penyulang Kalisari 2 kenaikan tegangan dari yang terendah 0.001 Kv pada bus 2 dan yang tertinggi 0.01 Kv di bus 125. Pada simulasi ocr dengan data eksiting PLN dari hasil simulasi terlihat optimal hanya saja masih perlu perbaikan untuk penyempurnaan. Nilai waktu pemutusan relay 7 penyulang Kalisari 1 simulasi eksisting PLN 567 ms dan simulasi hitung yaitu 800 ms. Sedangkan untuk Kalisari 2 simulasi eksisting PLN yaitu 400 ms dan pada simulasi hitung yaitu 800 ms. Kata Kunci :drop tegangan, kabel penampang, koordinasi OCR-Recloser, ETAP 7.0.0
ABSTRACT A good power system must have a value that does not exceed the voltage tolerance and power losses are small. Tolerance limit allowed for a ± 5% voltage value of their nominal value. Constant voltage value will optimize the performance of electrical equipment used. While the power loss would keep a small supply of electric power in accordance with the needs of consumers, and can reduce financial losses that occur during the process of transmission and distribution. This research will be be improved with the improvement of the quality of electric power distribution network voltage drop on the 1-phase medium voltage cables with section replacement. Process improvements made by cable resistance value is smaller, then compared the results of the voltage drop before and after repairs. In this research also discussed coordination OCR rele-recloser is installed on feeders, Do a simulation to determine the coordination over. The repair process is simulated in this research using ETAP 7.0.0 software. From the simulation results showed the voltage drop before and after repair. Bus samples taken compared to the average voltage rise after repairs. at feeders Kalisari 1 lowest voltage rise value 0.035Kv in bus 6 and the highest 0.131Kv on bus 138, at 2 Kalisari feeder voltage rise from a low of 0.001 in the Kv bus 2 and the highest 0.01 Kv on bus 125. In the simulation with the data eksiting OCR PLN of optimal simulation results look just still need improvement to improvement. Termination of the time value of 7 feeder relay Kalisari existing simulation PLN 1 567 ms and 800 ms simulation that count. As for the existing simulation PLN Kalisari 2 is 400 ms and the simulation count is 800 ms Keywords: Voltage Drop , cable section, coordinating the OCR-Recloser, ETAP 7.0.0
1 1.1
Pendahuluan Latar Belakang
Suatu sistem tenaga listrik yang baik harus memiliki nilai tegangan yang tidak melebihi batas
1)
2)
Mahasiswa Teknik Elektro UNDIP Dosen Teknik Elektro UNDIP
toleransi serta rugi-rugi daya yang kecil. Batas toleransi yang diperbolehkan untuk suatu nilai tegangan ± 5% dari nilai nominalnya. Nilai tegangan yang konstan akan mengoptimalkan unjuk kerja dari peralatan listrik yang
1
1.2 1. 2. 3.
4.
5.
Tujuan Mengetahui nilai drop tegangan pada penyulang kalisari 1 dan 2. Mengetahui koordinasi OCR dan Recloser pada penyulang Kalisari 1 dan 2 Melakukan perbaikan drop tegangan dengan penggantian kabel penampang JTM sisi 1 fasa penyulang Kalisari 1 dan 2 Melakukan perhitungan manual nilai setting TMS kemudian melakukan perbandingan dengan nilai setting eksisting PLN Menganalisa hasil simulasi software ETAP 7.0.0 serta melakukan evaluasi dan melakukan perbaikan-perbaikan yang diperlukan.
3. Proses perbaikan dan koordinasi OCR disimulasikan menggunakan perangkat lunak ETAP 7.0.0 4. Nilai impedansi transformator yang digunakan merupakan nilai tipikal yang telah diberikan oleh perangkat lunak ETAP 7.0.0 5. Nilai setting OCR pada simulasi merupakan data dari PLN Rayon Semarang Tengah. 6. Tidak membahas secara detail proteksi pada jaringan distribusi. 7. Tidak membahas secara detail mengenai perhitungan manual aliran daya dan drop tegangan pada jaringan distribusi. 8. Beban trafo diasumsikan sebesar 65% dari kapasitas trafo 9. Faktor daya sistem diasumsikan 0,85 lagging II. LANDASAN TEORI Sistem Distribusi Daya Listrik Pengertian Umum Sistem Distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik. Sistem distribusi ini berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya listrik besar (Bulk Power Source) sampai ke konsumen. Jadi fungsi distribusi tenaga listrik adalah; 1) pembagian atau penyaluran tenaga listrik ke beberapa tempat (pelanggan), dan 2) merupakan sub sistem tenaga listrik yang langsung berhubungan dengan pelanggan, karena catu daya pada pusat-pusat beban (pelanggan) dilayani langsung melalui jaringan distribusi. 2.1 2.1.1
2.1.1 Bagian Sistem Distribusi Adapun bagian-bagian dari sistem distribusi tenaga listrik adalah: 1. Gardu Induk Distribusi 2. Jaringan Primer (JTM) 3. Transformator Distribusi 4. Jaringan Sekunder (JTR) Dalam hal ini tegangan menengah sistem distribusi adalah 20 kV dan tegangan rendahnya 380/220 V. Gardu Induk
digunakan oleh konsumen. Sedangkan rugi-rugi daya yang kecil akan menjaga pasokan daya listrik sesuai dengan kebutuhan konsumen, serta dapat mengurangi kerugian finansial yang terjadi selama proses transmisi dan distribusi. Salah satu proses perbaikan drop tegangan pada jaringan distribusi dapat dilakukan dengan melakukan penggantian kabel penampang penyulang. Pada penelitian tugas akhir ini untuk meningkatkan kualitas tenaga listrik yang termasuk drop tegangan melakukan penggantian luas penampang kabel penyulang pada JTM 1 fasa di penyulang kalisari 1 dan kalisari 2 dari GI Kalisari. Berdasarkan teori yang ada semakin panjang jarak penyulang dapat mengakibatkan drop tegangan diujung jaringan yang sering dikeluhkan oleh pelanggan maka dari itu perbaikan-perbaikan akan diupayakan sedemikian rupa agar dapat meningkatkan kepuasan pelanggan terhadap layanan PLN. Penggantian kabel yang dimaksud dengan memperbesar luas penampang atau mengubah dengan nilai resistansi kabel yang lebih kecil sehingga nilai drop tegangan dapat berkurang. Untuk meningkatkan kualitas tenaga listrik pada tugas akhir ini juga dibahas mengenai pengaturan setting OCR yang terpasang pada kedua penyulang yaitu kalisari 1 dan kalisari 2. OCR merupakan rele arus lebih yang dipasang pada jaringan distribusi, dengan nilai setting yang tepat maka koordinasi peralatan proteksi apabila pada saat terjadi gangguan dapat tertatasi dengan cepat dan optimal. Apabila nilai setting pada peralatan proteksi tersebut salah maka dapat mengganggu aliran listrik ke pelanggan yang menjadikan nilai kualitas tenaga listrik jadi berkurang.
Sekering T.M. Trafo Distribusi
Rel T.R. Sekering T.R. Gardu Distribusi
Jaringan Tegangan Rendah (JTR) Tiang Sambungan Rumah Pelanggan
Gambar 1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik
2.2 1.3 Batasan Masalah 1. Proses perbaikan tegangan hanya dilakukan pada sisi tegangan rendah jaringan distribusi Penyulang Kalisari 1 dan Kalisari 2. 2. Perbaikan tegangan dilakukan dengan penggantian luas penampang kabel penampang pada sisi tegangan rendah saja.
Jaringan Tegangan Menengah (JTM)
Kebutuhan Penyaluran Energi Listrik Untuk proses pengiriman tenaga listrik terdiri dari berbagai persoalan teknis, tenaga listrik hanya dibangkitkan pada tempat-tempat tertentu saja.
2
a. b. c. d.
Gangguan hubung singkat 3 fasa Gangguan hubung singkat fasa ke fasa Gangguan hubung singkat dua fasa ke tanah Gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah
III. METODOLOGI PENELITIAN Metode Pengumpulan Data Dalam penelitian ini pengumpulan data dilakukan dari survey data pada obyek penelitian, yaitu PT. PLN (Persero) Area Semarang dan Rayon Semarang Tengah. 3.1
Gambar 2 Proses pengiriman tenaga listrik
Kebutuhan energi listrik akan meningkat sejalan dengan perkembangan ekonomi daerah dan pertumbuhan penduduk. Semakin meningkatnya ekonomi pada suatu daerah maka konsumsi energi listrik juga akan semakin meningkat. Kondisi ini tentunya harus diantisipasi sedini mungkin oleh PT PLN (Persero) agar penyaluran energi listrik dapat tersalurkan dalam jumlah yang cukup. Disamping pertumbuhan ekonomi, perkembangan energi listrik juga dipengaruhi oleh faktor perkembangan penduduk dalam pengertian jumlah rumah tangga yang akan dilistriki.
3.2
Metode Pengolahan Data Data-data yang diolah adalah data-data yang diambil dari PT. PLN (Persero) Area Semarang. Setelah data – data diperoleh, langkah selanjutnya adalah melakukan pengolahan data. Pengolahan disini dilakukan 2 simulasi yaitu drop tegangan dan koordinasi OCR recloser. Langkah-langkah untuk Simulasi drop tegangan adalah : Eksisting PLN dianalisa untuk mendapatkan tegangan Penggantian kabel penampang dari 70 mm menjadi 240mm pada JTM sisi 1 fasa Dibandingkan debelum dan sesudah perbaikan penggantian kabel penampang tersebut MULAI
2.3
Losses & Voltage Drop Distribusi Tenaga Listrik Adanya susut energi listrik, sesuatu yang hilang selama proses pendistribusian melalui jaringan akan mengurangi efisiensi dari sistem tersebut, terutama pada trafo distribusi. Ini bisa terjadi karena adanya gesekan-gesekan teknis, mekanis, maupun faktor cuaca yang menyebabkan adanya arus bocor pada kabel-kabel saluran distribusi.
SPESIFIKASI DATA-DATA
JALANKAN SIMULASI
HASIL SIMULASI DROP TEGANGAN
PERBAIKAN DROP TEGANGAN
ANALISA HASIL SIMULASI PERBAIKAN
VOLTAGE DROP = % Tegangan Pangkal GI - %
ANALISA PERBANDINGAN SEBELUM DAN SESUDAH PERBAIKAN
Tegangan Paling Ujung 2.4
Rele Arus Lebih
Relay arus lebih adalah relay yang akan bekerja terhadap arus lebih. Relay arus lebih akan bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai pengaturannya ( I set ). Macam-macam karakteristik relay arus lebih yaitu : a. Relay waktu seketika (Instantaneous relay) b.Relay arus lebih waktu tertentu (Definite time relay) c. Relay arus lebih waktu terbalik 2.5
Gangguan Hubung Singkat Hubung singkat adalah sebuah jenis gangguan yang terjadi karena terhubungnya antara dua titik atau lebih yang tidak seharusnya terhubung dalam suatu jaringan penyalur tenaga listrik aktif, baik secara tidak sengaja maupun sengaja. Beberapa jenis gangguan hubung singkat pada system tenaga listrik adalah :
PEMBUATAN ONE LINE DIAGRAM
SELESAI
Gambar 4. Diagram alir simulasi drop tegangan menggunakan ETAP
Simulasi pertama dan kedua menggunakan software ETAP 7.0.0.. Simulasi yang pertama yaitu analisa drop tegangan disimulasikan dengan menggambar topologi jaringan kemudian analisa hasil dan melakukan perbaikan dengan menggunakan penggantian kabel penampang. Untuk yang kedua mengenai analisa koordinasi OCR. Langkah-langkah untuk Simulasi koordinasi OCR Recloser adalah : Dari data eksisting PLN dilakukan simulasi untuk mengetahui kinerja peralatan Melakukan perhitungan manual nilai setting TMS Melakukan simulasi kembali TMS hasil perhitungan
3
Melakukan perbandingan antara eksisting PLN dan hasil perhitungan MULAI
energi listrik di penyulang KLS 3, KLS 4, KLS 5, KLS 6, dan KLS 7, KLS 8 sedangkan Trafo II dipergunakan untuk menyuplai penyulang KLS 1, KLS 2, KLS 9, KLS 10, KLS 11, dan KLS 12. Tabel 1. Kapasitas Gardu Induk Kalisari
SPESIFIKASI DATA-DATA
Gardu Induk
PEMBUATAN ONE LINE DIAGRAM
GI Wonogiri
JALANKAN SIMULASI
Kapasitas Ratio Trafo Tegangan (kV)
Trafo
Jumlah Penyulang
I
60 MVA
150/20
6
II
60 MVA
150/20
6
Sumber : PT PLN (Persero) Area Semarang
HASIL SIMULASI KOORDINASI OCR
3.3.3
Data Koordinasi Setting Rele OCR PMT dan Recloser Data Koordinasi setting rele OCR PMT dan Recloser dibutuhkan untuk mengetahui koordinasi Recloser pada penyulang, nilai setting yang digunakan pada simulasi ETAP 7.0.0. Berikut ini adalah data setting koordinasi rele OCR dan Recloser.
PERBAIKAN KOORDINASI OCR
ANALISA HASIL SIMULASI PERBAIKAN
ANALISA PERBANDINGAN SEBELUM DAN SESUDAH PERBAIKAN
Tabel 2 Data koordinasi setting rele OCRpenyulang Kalisari 1
SELESAI
Koordinasi Seting Rele OCR PMT dan Recloser INC EXIST1
SETTING
Gambar 5. Diagram alir simulasi koordinasi OCR Recloser menggunakan ETAP
Data – Data Sistem Data Kondisi Eksisting Rayon Semarang Tengah Data jaringan tegangan menengah Rayon Semarang Tengah yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah data eksisting jaringan tegangan menengah Rayon Semarang Tengah pada tahun 2012.
OCR
X Iset
No
IEC SI
R2 EXIST 7
-
500 A 14 0.27 5.5 X I N I >> 5500 A Arus Waktu
EXIST
380 A 14 0.10 3.0 X I N I >> 3040 A Arus Waktu
IEC SI
1000
R2 EXIST
350 A 14 0.05 3.0 X I N I >> 3000 A Arus Waktu
IEC SI
IEC SI
Tabel 3 Data koordinasi setting rele OCRpenyulang Kalisari 2 Koordinasi Seting Rele OCR PMT dan Recloser INC EXIST1
SETTING OCR Ar us Kurva Tms Moment
GRAND MARINA U4- 116 G
B1 - 116F SEMARANG INDAH
X Iset
TBL.4 U4- 109 TANAH MAS
U4- 148 P.MINDI
Standard IEC SI
1000
R1 EXIST
KLS 1
2000 A 14 0.25 ####### I N I >> 2000000 A IEC SIArus GangguanArus Waktu IEC SI
IEC SI
R2 R1 EXIST 5
1000
OG EXIST
Sumber : PT PLN (Persero) Area Semarang
PRPP
KPK.3
OG EXIST 3
TRAFO II
Ar us Kurva Tms Moment
3.3 3.3.1
2000
INC EXIST
No
IEC SI
IEC SI
Standard IEC SI
2000
OG EXIST 3
400
INC EXIST
OG EXIST
TRAFO I
KLS 2
2000 A IEC SI 14 0.25 3.5 X I N I >> 7000 A OFFArus GangguanArus Waktu
480 A IEC SI 14 0.27 13.8 X I N I >> 5520 A Arus Waktu
R2 R1 EXIST 5
1000
R2 R1 EXIST EXIST 5
R1 EXIST
1000
R1 EXIST -
Letak R1
EXIST
300 A IEC SI 14 0.10 2.5 X I N I >> 2500 A Arus Waktu
300 A OFF 17 0.10 2.5 X I N I >> 2500 A Arus Waktu
B1R 82A/13 4 / T 2 - 132A KOKROSONO
KLS.2
KPK.3
Sumber : PT PLN (Persero) Area Semarang
B1-70 JL.SILIWANGI
B 1 - 83 L JL PUSPOWARNO RY
8 / S 3 - 120 PLERET
B1- 113 PAMULARSIH KLS.3
R B 1 - 113 PAMULARSIH
8 / S 3 - 120 PLERET
KALISARI 1 / S3 - 120
GIS. KALISARI
B1- 136 PHAPROS
B1-136 GEDONG BATU
INC
II = 60
INC
KLS.6
I = 60
KLS.6
STANDING OPERATION PROCEDURE (SOP) MANUVER BEBAN PENYULANG KLS.01
1 2 9 10 11 12
1. BEBAN DILIMPAHKAN KEPENYULANG KLS 2 : - MEMASUKKAN ABSW 4/T2-132A, - MELEPAS RECLOSER B1-113.
3 4 5 6 7 8
2. BEBAN DILIMPAHKAN KEPENYULANG KPK 3 : - MEMASUKKAN ABSW B1-70, - MELEPAS RECLOSER B1-113. 3.BEBAN DILIMPAHKAN KEPENYULANG TBL 4 : - MEMASUKKAN ABSW U4-109, - MELEPAS RECLOSER B1-113.
PT.PLN (Persero)
TANGGAL :
DISTRIBUSI JAWA TENGGAH & D.I.Y
15/05/2012
: ABSW NO
DIKETAHUI
DISETUJUI
DIPERIKSA
: ABSW NC R
AAAC mm2
DIGAMBAR AREA
: RECLOSER
L
: LBS AKTIF
L
: LBS BELUM AKTIF M. DIS
DM. DASOD
Data Impedansi Kabel Jaringan
Tabel 4. Data impedansi kabel jaringan
REVISI :
SINGLE LINE DIAGRAM JARINGAN LISTRIK 20 KV PENYULANG KLS.01
KETERANGAN
3.3.4
M. AREA
Z1,Z2
ASMAN JARINGAN
Sumber : PT PLN (Persero) Area Semarang Gambar 6 Single Line Diagram Penyulang kalisari 1
Zo
R1
jx1
Ro
jxo
1
6.0000
7.0000
8.0000
9.0000
16
2.0161
0.4036
2.1641
1.6911
25
0.9217
0.3790
1.0697
1.6695
50
0.6452
0.3678
0.7932
1.6553
70
0.4608
0.3572
0.6088
1.6447
95
0.3396
0.3449
0.4876
1.6324
120
0.2688
0.3375
0.4168
1.6251
150
0.2162
0.3305
0.3631
1.6180
185
0.1744
0.3239
0.3224
1.6114
240
0.1344
0.3158
0.2824
1.6003
TBL.4
TBL.4 43/ T2- 134 SETIAKI
T2- 163Z Jl. Hasanudin
T 3 - 163D Jl.Hasanudin
SPL.4 2 / T 3- 163W Jl. Peres
SPL.4
11/ T 2- 134 R SETIAKI
T 2- 167 Jl.Tanjung LBS SPL02.49.U03/ T2- 154 Jl. Imam bonjol
STANDING OPERATION PROCEDURE (SOP) MANUVER BEBAN PENYULANG KLS.02 SMGTENGAH 1. BEBAN DILIMPAHKAN KE PENYULANG SPL 4 : - ABSW 2/T3-163W DIMASUKKAN, - PMT KLS 02 DILEPAS, - ABSW KSR 2 001 DILEPAS.
4 / T 2 - 134 Poncowolo
KLS.1
L
177 T 3-
L
SPL.2
SPL02.052.U
4/ T2- 132A KOKROSONO
T 2 - 151G Pier Tendean
2. BEBAN DILIMPAHKAN KEPENYULANG SPL 4 : - ABSW T3-177 DIMASUKKAN, - PMT KLS 2 DILEPAS - ABSW KSR 2 001 DILEPAS.
T 2 - 137 JL. Indraprasta
KSR 02 014 U02
3. BEBAN DILIMPAHKAN KEPENYULANG SPL 2 : - ABSW T2-151G DIMASUKKAN - PMT KLS 2 DILEPAS, - ABSW KSR 2 001 DILEPAS. 4. BEBAN DILIMPAHKAN KE KALISARI 10 : - ABSW KSR 2 014 U02 DIMASUKKAN, - PMT KLS 2 DILEPAS, - ABSW KSR 2 001 DILEPAS.
KLS.10
T2- 120 jl. Sugiyopranoto
5. BEBAN DILIMPAHKAN KEPRNYULANG KALISARI 1 : - ABSW 4/T2-132A DIMASUKKAN, - PMT KLS 2 DILEPAS - ABSW KSR 2 001 DILEPAS. 6. BEBAN DILIMPAHKAN KEPENYULANG TBL 4 : - ABSW 43/T2-134 DIMASUKKAN, - PMT KLS 2 DILEPAS, - ABSW KSR 2 001 DILEPAS, - ABSW T2-163Z DIMASUKKAN.
GIS. KALISARI INC II = 60
INC KETERANGAN : ABSW NO : ABSW NC R
L
L
: RECLOSER
I =60
1 2 9 10 11 12 3 4 5 6 7 8
KSR02 001 Jl.Dr.Sutomo PT.PLN (Persero)
TANGGAL :
DISTRIBUSI JAWA TENGGAH & D.I.Y
15/05/2012
SINGLE LINE DIAGRAM JARINGAN LISTRIK 20 KV PENYULANG KLS.02 DISETUJUI
DIKETAHUI
DIPERIKSA
REVISI :
DIGAMBAR AREA
: LBS AKTIF : LBS BELUM AKTIF M. DIS
DM. DASOD
M. AREA
Sumber : SPLN 72-3:1983
ASMAN JARINGAN
Sumber: PT PLN (Persero) Area Semarang
3.3.5
Tabel 6 Data impedansi dan short circuit GI Kalisari
Gambar 7 Single Line Diagram Penyulang kalisari 2
3.3.2
Data Trafo Gardu Induk (GI) Kalisari Di Rayon Kalisari terdapat Gardu Induk Kalisari yang memiliki 2 trafo masing-masing 60 MVA. Trafo I digunakan untuk mendistribusikan
Data Impedansi dan Short Circuit GI Kalisari
BUS GI/GITET 1 2
Region
Teg
Imp.urutan positif Imp.urutan negatif
KV
R1(pu)
KALISARI region3 150 KALISARI region3 150
X1(pu)
R2(pu)
X2(pu)
Imp.urutan nol Ro(pu)
0.001988 0.011659 0.001988 0.011937 0.004862 0.016414 30.76735 7993.592 35.54894 9235.8855 0.001988 0.011659 0.001988 0.011937 0.004862 0.016414 30.76735 7993.592 35.54894 9235.8855
Sumber : PT PLN (Persero) Area Semarang
4
Arus hub singkat Max
Xo(pu) 1ph. (kA) 1ph. (MVA)3ph. (kA) 3ph. (MVA)
IV HASIL DAN ANALISA
Tabel 7. hasil simulasi sebelum dan sesudah di penyulang Kalisari 1
4.1
Simulasi Sistem dengan Software ETAP 7.0.0 Simulasi sistem yang dilakukan terdiri dari dua macam, yaitu Simulasi I dan Simulasi II. Simulasi I adalah simulasi drop tegangan dan yang kedua merupakan simulasi koordinasi OCR Recloser dari penyulang Kalisari 1 dan 2. 4.2
Penggambaran One Line Diagram Penggambaran One Line Diagram ke dalam ETAP 7.0.0 berdasarkan pada Gambar 5 dan 6 adalah merupakan gambar penyulang Kalisari 1 dan 2
Sumber : PT PLN (Persero) Area Semarang Gambar 8. One line diagram dengan ETAP 7.0.0 Penyulang Kalisari 1 eksisting
NO
NO BUS
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Bus 6 Bus 30 Bus 40 Bus 49 Bus 109 Bus 134 Bus 157 Bus 174 Bus 203 Bus 211 Bus 227 Bus 236 Bus 245 Bus 249 Bus 266 Bus 268 Bus 305 Bus 311 Bus 318 Bus 375
TEGANGAN TEGANGAN SEBELUM PERBAIKAN (Kv) SESUDAH PERBAIKAN (kV) 10.675 10.71 10.417 10.462 10.213 10.267 10.027 10.091 9.318 9.423 9.301 9.393 9.307 9.398 9.15 9.244 9.026 9.121 8.991 9.089 8.934 9.039 8.873 8.968 8.691 8.793 8.676 8.787 8.669 8.768 8.672 8.77 8.455 8.557 8.43 8.545 8.406 8.537 8.438 8.535
SELISIH (kV) 0.035 0.045 0.054 0.064 0.105 0.092 0.091 0.094 0.095 0.098 0.105 0.095 0.102 0.111 0.099 0.098 0.102 0.115 0.131 0.097
Tabel 8 diatas merupakan hasil perbandingan perbaikan drop tegangan pada penyulang Kalisari 1. Terlihat pada tabel diatas terjadi kenaikan nilai tegangan dengan kisaran selisih kenaikan yang terendah dengan nilai tegangan dari paling rendah 0.035 pada bus 6 sampai dengan yang tertinggi sekitar 0.131 pada bus 318. PENYULANG KALISARI 1 12
10
8 TEGANGAN SEBELUM PERBAIKAN (Kv)
6
TEGANGAN SESUDAH PERBAIKAN (kV) 4
Sumber : PT PLN (Persero) Area Semarang Gambar 9. One line diagram dengan ETAP 7.0.0 Penyulang Kalisari 2 eksisting
2
0 1
Dari gambar one line diagram diatas kita kemudian melakukan running simulasi di ETAP. Untuk melakukan simulasi dengan menggunakan ETAP 7.0.0 jaringan yang akan disimulasikan harus digambarkan dulu ke dalam ETAP 7.0.0. Pada kasus ini, penggambaran One Line Diagram ke dalam ETAP 7.0.0 berdasarkan pada Gambar 4.1 Single Line Diagram 20 kV PT PLN (Persero) Rayon Wonogiri Tahun 2012, yaitu dari sistem 150 kV masuk ke Gardu Induk Wonogiri 20 kV. Kapasitas kedua trafo pada GI Kalisari tersebut adalah 60 MVA. Kemudian penyulang yang akan diambil untuk digunakan studi kasus adalah penyulang Kalisari 1 dan penyulang Kalisari 2. 4.3
Simulasi Drop Tegangan Dari hasil simulasi diatas maka kita bisa mengambil sample data dari bus sebelum dilakukan perbaikan tegangannya. Tabel dibawah merupakan sample bus yang diambil yang kemudian nanti digunakan dalam perbandingan setelah terjadinya perbaikan dengan penggantian luas penampang kabel jaringan tegangan menengah 1 fasa.
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Gambar 10. Grafik perbandingan sebelum dan sesudah perbaikan drop teganganh SELISIH (kV) 0.14 0.12 0.1 0.08
SELISIH (kV)
0.06
0.04 0.02 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Gambar 11. Grafik selisih kenaikan tegangan Kalisari 1
Gambar diatas merupakan grafik garis selisih kenaikan tegangan dari yang sebelum dilakukan perbaikan penggantian luas penampang kabel penampang sampai dengan sesudah terjadi perbaikan tegangan tersebut dengan selisih kenaikan sebelum dan sesudah perbaikan yang terendah dari 0.035 pada bus 6 sampai dengan yang tertinggi sampai dengan 0.131 di bus 138.
5
Drop tegangan sebelum dilakukan perbaikan VOLTAGE DROP = % Tegangan Pangkal GI – % Tegangan Paling Ujung = 98,308 % ( 19,662 KV ) - % 92, 949 % ( 18,59 KV ) = 5,359 % ( 1,072 KV ) Drop tegangan setelah dilakukan perbaikan VOLTAGE DROP = % Tegangan Pangkal GI % Tegangan Paling Ujung = 98,377 % ( 19,675 KV ) - % 93,148 % ( 18,63 KV ) = 5,229 % ( 1,045 KV ) Tabel 8. hasil simulasi sebelum dan sesudah di penyulang Kalisari 2 NO
NO BUS
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Bus 7 Bus 10 Bus 22 Bus 25 Bus 40 Bus 58 Bus 70 Bus 79 Bus 94 Bus 105 Bus 110 Bus 118 Bus 125 Bus 136 Bus 143 Bus 152 Bus 158 Bus 164 Bus 170 Bus 178
TEGANGAN TEGANGAN SEBELUM PERBAIKAN (Kv) SESUDAH PERBAIKAN (kV) 11.273 11.275 11.208 11.209 11.127 11.129 11.106 11.107 10.852 10.853 10.859 10.86 10.849 10.85 10.841 10.842 10.718 10.719 10.697 10.705 10.667 10.675 10.643 10.651 10.627 10.637 10.622 10.629 10.609 10.617 10.591 10.599 10.581 10.589 10.576 10.585 10.573 10.582 10.567 10.577
SELISIH (kV) 0.002 0.001 0.002 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.008 0.008 0.008 0.01 0.007 0.008 0.008 0.008 0.009 0.009 0.01
Tabel diatas merupakan hasil perbandingan sebelum dan sesudah perbaikan pada penyulang Kalisari 2. Pada penyulang kalisari 2 dilihat dari tabel diatas kenaikan yang terjadi tidak sebesar di penyulang kalisari 1. Hal ini disebabkan karena jarak yang tidak terlalu jauh dari sumber tegangan berbeda halnya dengan penyulang Kalisari 1. PENYULANG KALISARI 2 11.4 11.2 11
10.8
TEGANGAN SEBELUM PERBAIKAN (Kv)
10.6
TEGANGAN SESUDAH PERBAIKAN (kV)
10.4 10.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Gambar 12. Grafik perbandingan sebelum dan sesudah perbaikan drop tegangan SELISIH (kV) 0.012 0.01
Untuk penyulang Kalisari 2 kenaikan tegangan dari yang terendah yaitu 0.001 kV pada bus 2 dan yang tertinggi dengan kenaikan sebesar 0.01 Kv di bus 125. Drop tegangan sebelum dilakukan perbaikan VOLTAGE DROP = % Tegangan Pangkal GI - % Tegangan Paling Ujung = 99,552 % ( 19,91 KV ) - % 98, 262 % ( 19,652 KV ) = 1.29 % ( 0,258 KV ) Drop tegangan setelah dilakukan perbaikan VOLTAGE DROP = % Tegangan Pangkal GI - % Tegangan Paling Ujung = 99,553 % ( 19,91 KV ) - % 98, 275 % ( 19,655 KV ) = 1.27 % ( 0,255 KV ) Dalam pembahasan diatas yang didapat adalah perbaikan drop tegangan yang dilakukan dengan penggantian luas penampang kabel penghantar terbukti dan sesuai dengan teori yang ada, yaitu semakin kecil nilai impedansi maka semakin besar tegangan yang dihasilkan, kemudian dengan demikian untuk mengurangi resistansi saluran pada jaringan distribusi, kita dapat mengganti jenis bahan penghantar yang digunakan dengan bahan yang nilai resistivitasnya rendah serta memperbesar luas permukaan penghantar. 4.4
Simulasi Koordinasi OCR dan Recloser Berdasarkan data gambar single line diagram dari PLN seperti gambar-gambar sebelumnya, maka didapatkan gambaran mengenai peralatan-peralatan proteksi yang berada di penyulang. Pada pembahasan tugas akhir kali ini membahas mengenai peralatan listrik yang berada di penyulang Kalisari 1 dan penyulang Kalisari 2 berupa peralatan proteksi. Pembahasan studi kasus tugas akhir ini akan membahas sistem koordinasi rele proteksi OCR dan Recloser di penyulang Kalisari 1 dan Kalisari 2 GI kalisari Semarang. Proses yang dilakukan dengan melakukan simulasi koordinasi sistem proteksi tersebut menggunakan software ETAP 7.0.0. Data yang didapatkan dari PLN Area Semarang digunakan dalam proses input data dalam ETAP yang kemudian disimulasikan. Kemudian melakukan perhitungan manual setting nilai TMS yang kemudian disimulasikan kembali di ETAP. Hasil kedua simulasi untuk selanjutnya dibandingkan untuk mendapatkan koordinasi yang baik. Kemudian melakukan perbandingan setting TMS PLN dan hasil hitung manual. Dari gambar one line diagram diatas kemudian dilakukan running progam pada ETAP dengan cara menempatkan letak gangguan di dalam gambar one line diagram tersebut.
0.008 0.006
SELISIH (kV)
0.004 0.002 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Gambar 13. Grafik selisihkenaikan tegangan Kalisari 2
6
Tabel 10. Hasil perhitungan nilai impedansi dan arus gangguan Kalisari 2 No 1 2 3 4 5 6 7
Gambar 14. Hasil running koordinasi rele pada
Penyulang Kalisari 1 Hasil running simulasi diatas menunjukkan hasil koordinasi rele proteksi Recloser dengan data eksisting dari PLN Area Semarang. Diketahui bahwa gangguan terjadi di titik depan PMT Outgoing. Berikut hasil laporan dari ETAP dari koordinasi diatas.
Kalisari 2 GI-Recloser 1 (3.35 km) Recloser 1 - 2 (1.65km) Z1 (pu) 0.001724629 0.000849444 Z2 (pu) 0.001724629 0.000849444 Z0 (pu) 0.008180602 0.004029252 Ifault 3 fasa (A) 14650.95312 14760.2224 Ifault 1 fasa (A) 9042.72093 9136.558889 Ifault Fasa-fasa (A) 12688.0976 12782.72757 Ifault 2 fasa (A) 13102.27333 13203.44854 Nilai
\
Dilihat dari hasil perhitungan nilai impedansi dan nilai arus gangguan dari penyulang Kalisari 1 dan 2 diatas maka dapat didapatkan nilai setting TMS yang akan ditampilkan contoh perhitungannya dibawah ini. Perhitungan Setting TMS Penyulang Kalisari 1 1. Recloser 2
2.
Recloser 1
3.
PMT Outgoing
4.
PMT Incoming
Gambar 15. Hasil running koordinasi rele pada
Penyulang Kalisari 2 Perlu diketahui juga penyulang Kalisari 1 dan Kalisari 2 memiliki perbedaan dalam jumlah recloser. Recloser pada penyulang kalisari 2 hanya berjumlah 1 buah dan penyulang Kalisari 1 memiliki 2 buah recloser. Perbedaan jumlah ini karena dinilai dari segi jarak. Jarak penyulang Kalisari 1 lebih panjang sehingga memiliki 2 buah recloser untuk mengatasi gangguan yang jauh. 4.5
Perhitungan Nilai Setting TMS Perhitungan nilai setting TMS secara manual dibutuhkan untuk membandingkan nilai TMS data dari PLN dan perhitungan manual sendiri. Perhitungan yang dilakukan berdasarkan perhitungan TMS yang sudah ada. Dibawah ini akan ditampilkan contoh perhitungan setting TMS pada penyulang kalisari 1. Tabel 9. Hasil perhitungan nilai impedansi dan arus gangguan Kalisari 1 No 1 2 3 4 5 6 7
Nilai Z1 (pu) Z2 (pu) Z0 (pu) Ifault 3 fasa (A) Ifault 1 fasa (A) Ifault Fasa-fasa (A) Ifault 2 fasa (A)
GI-Recloser 1 (1 km) 0.0005148 0.0005148 0.0024419 14802.4338 9172.954843 12819.28371 13242.55833
Kalisari 1 Recloser 1 - 2 (1.75km) 0.000900926 0.000900926 0.004273449 14753.7497 9130.98513 12777.12204 13197.45269
Rec 2 - Ujung (4.9Km) 0.002522592 0.002522592 0.011965657 14552.7258 8958.827138 12603.03024 13011.40133
Perhitungan nilai TMS tersebut merupakan nilai setting TMS pada recloser 1. Dalam hal ini terjadi perbedaan dari Penyulang Kalisari 1 dan 2 yaitu pada penyulang Kalisari 1 terdapat 2 recloser sedangkan pada penyulang Kalisari 2 terdapat 1 recloser. Tabel dibawah merupakan tampilan perhitungan nilai setting penyulang Kalisari 1 dan 2. Dengan tabel tersebut kita dapat mengetahui pula nilai setting TMS dari PEnyulang Kalisari 2.
7
Tabel 11. perhitungan nilai setting TMS penyulang Kalisari 1 dan Kalisari 2 No 1 2 3 4
Letak Setting TMS Recloser 2 (s) TMS Recloser 1 (s) TMS PMT Outgoing (s) TMS PMT Incoming (s)
Kalisari 1 0.0487 0.226 0.3988 0.5788
Kalisari 2 0 0.2327 0.4156 0.6527
Tabel 12 diatas merupakan hasil setting nilai TMS di penyulang Kalisari dan kalisari 2. Terlihat dari tabel diatas nilai perhitungan sudah benar yaitu semakin jauh semakin besar nilai setting nya. Perhitungan manual diatas diperlukan untuk membandingkan dengan nilai setting dari PLN yang sudah ditentukan. 1.6
Gambar 18 Grafik koordinasi proteksi di ETAP penyulang Kalisari 1 Hitung
Perbandingan Setting TMS PLN dan Perhitungan dengan simulasi ETAP
Perbandingan nilai setting yang dimaksud adalah melihat hasil report yang dihasilkan dari software ETAP 7.0.0. dengan perbandingan tersebut hasil report nya yang akan dianalisa. Perbandingan dilakukan untuk melihat hasil perhitungan manual dan data dari PLN. Berikut dibawah akan ditampilkan hasil report dari hasil simulasi dengan data eksisting dari PLN.
Dilihat dari hasil report pada software ETAP perbandingan antara hasil koordinasi OCR terlihat nilai arus gangguan sama tetapi yang berbeda adalah nilai waktunya dengan relay yang sama yaitu relay 7 simulasi eksisting PLN yaitu 567 ms dan pada simulasi hitung yaitu 800 ms. Dari nilai tersebut didapatkan nilai dari eksisting PLN dapat dikatakan lebih cepat dalam waktu pemutusannya.
Gambar 19 Hasil laporan koordinasi proteksi di ETAP penyulang Kalisari 2 eksisting PLN
Gambar 16 Hasil laporan koordinasi proteksi di ETAP penyulang Kalisari 1 eksisting PLN
Gambar 20 Hasil laporan koordinasi proteksi di ETAP penyulang Kalisari 2 Hitung Gambar 17 Hasil laporan koordinasi proteksi di ETAP penyulang Kalisari 1 Hitung
8
5.2 Saran 1. Dalam perbaikan drop tegangan dapat dilakukan dengan pemasangan kapasitor bank atau dengan pengaturan tap pada trafo di gardu induk. 2. Dapat dilakukan perhitungan setting TMS dengan perbedaan persen jarak dari titik lokasi perlatan proteksi.
[1] [2]
[3] Gambar 21 Grafik koordinasi proteksi di ETAP penyulang Kalisari 2 Hitung
Dilihat dari hasil report pada software ETAP perbandingan antara hasil koordinasi OCR terlihat nilai arus gangguan sama tetapi yang berbeda adalah nilai waktunya dengan relay yang sama yaitu relay 7 simulasi eksisting PLN yaitu 400 ms dan pada simulasi hitung yaitu 800 ms. Dari nilai tersebut didapatkan nilai dari eksisting PLN dapat dikatakan lebih cepat dalam waktu pemutusannya. V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan Berdasarkan pengujian dan analisa yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut : 1. Pada simulasi drop tegangan penyulang Kalisari 1 sebelum perbaikan didapatkan nilai drop tegangan sebesar 1.072 kV (5,359 %) dan setelah perbaikan didapatkan nilai drop tegangan sebesar 1,045 KV (5,229 %) 2. Pada simulasi drop tegangan penyulang Kalisari 2 sebelum perbaikan didapatkan nilai drop tegangan sebesar 0,258 KV (1.29 %) dan setelah perbaikan didapatkan nilai drop tegangan sebesar 0,336 KV (1.27 %) 3. Penggantian luas penampang kabel dapat menjadi salah satu cara dalam perbaikan drop tegangan. 4. Hasil koordinasi kerja OCR-Recloser pada penyulang Kalisari 1 dan Kaliari 2 eksisting PLN bekerja sesuai dengan waktu TMS yang ditentukan. 5. Hasil koordinasi nilai arus gangguan antara eksisting dan perhitungan sama, hanya waktu pemutusannya yang berbeda. 6. Hasil perhitungan manual TMS dan nilai eksisting PLN terlihat perbedaan disebabkan karena metodemetode dalam proses perhitungannya
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10] [11]
9
DAFTAR PUSTAKA Ariwibowo,C, Trafo Distribusi pada JTM 20 KV di PT PLN Persero UPJ Semarang Selatan Dewayana, R.K, Proyeksi Kebutuhan dan Penyediaan Energi Listrik di Jateng Menggunakan Perangkat Lunak LEAP, Tugas Akhir S-1, Universitas Diponegoro, Semarang, 2009. Pradana,A.P, Perkiraan Konsumsi Energi Listrik, Saidi SAifi, dan Rugi-rugi Energi Listrik Pada Jaringan APJ Cilacap Tahun 2012-2016, Tugas Akhir S-1, Universitas DIponegoro, Semarang, 2011. Kelompok Kerja Konstruksi Jaringan Distribusi Tenaga Listrik dan Pusat Penelitian Sains dan Teknologi Universitas Indonesia, Kriteria Disain Enjinering Konstruksi Jaringan Distribusi Tenaga Listrik, PT PLN (Persero), 2010 Darmanto, Nugroho Agus. Handoko, Susatyo. 2006. “Analisis Koordinasi OCR – Recloser Penyulang Kaliwungu 03”, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik., Universitas Diponegoro, Indonesia. Rahardjo, Merencanakan Pengembangan Sistem Kelistrikan PLN kedepan Secara Lebih Baik dan Lebih Efisien, PT PLN (Persero) Distribusi Jateng DIY, 2006. Karimata, P., Kursus Perencanaan Sistem Ketenagalistrikan Jenjang I (Dasar) Distribution Load Planning – Model DKL versi 3.2, Direktorat Transmisi dan Distribusi PT PLN (Persero), 2005. Kelompok Kerja Konstruksi Jaringan Distribusi Tenaga Listrik dan Pusat Penelitian Sains dan Teknologi Universitas Indonesia, Standard Konstruksi Jaringan Tegangan Menengah Tenaga Listrik, PT PLN (Persero) , 2010 Suhadi , SMK Teknik Distribusi Tenaga Listrik Jilid I, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Umum Dirjen Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional , 2008 Suswanto, D. A., Klasifikasi Jaringan Distribusi, Buku Ajar BAB II Sulasno, Teknik dan Sistem Tenaga Distribusi Tenaga LIstrik Edisi I, Badan Penerbit Universitas Diponegoro, Semarang, 2001.
[12] Suhadi , SMK Teknik Distribusi Tenaga Listrik
[13]
[14]
[15]
[16]
[17] [18] [19]
BIODATA PENULIS
Jilid II, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Umum Dirjen Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional , 2008 Priyono, Sugeng. 2005. “Koordinasi Sistem Proteksi Trafo 30 MVA di Gardu Induk 150 kV Krapyak”, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Indonesia. Kelompok Kerja Konstruksi Jaringan Distribusi Tenaga Listrik dan Pusat Penelitian Sains dan Teknologi Universitas Indonesia, Konstruksi Sambungan Tenaga Listrik, PT PLN (Persero), 2010 Setyaatmoko, Franky Dwi. 2011. “Studi Arus Gangguan Hubung Singkat Menggunakan Pemodelan ATP/EMTP pada Jaringan Transmisi 150 kV di Sulawesi Selatan”, Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh November, Indonesia. Laksana, Eka Setya. 2011. “Analisis Koordinasi Sistem Pengaman Incoming dan Penyulang Transformator 3 di GI Sukolilo Surabaya”, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh November, Indonesia. Saadat, Hadi. 1999. “Power System Analysis”. McGraw Hill. Stevenson, William D. 1996. “Analisis Sistem Tenaga Listrik”. Erlangga. Marsudi, Djiteng,”Operasi Sistem Tenaga Listrik”,Edisi kedua, Graha Ilmu,Yogyakarta, 2006.
Akbar Kurnia Octavianto lahir di Semarang pada 6 Oktober 1990. Saat ini sedang menempuh pendidikan tinggi di Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro. Konsentrasi Energi Listrik. Semarang,
September 2013
Menyetujui, Dosen Pembimbing I
Karnoto,ST., MT. NIP. 19690709 199702 1 001 Dosen Pembimbing II
Susatyo Handoko, ST., MT. NIP. 19730526 200012 1 001
10
