Makalah Seminar Kerja Praktek ANALISIS PERHITUNGAN SETTING RELAY ARUS LEBIH (OCR) GARDU HUBUNG KANTOR PT. PLN PERSERO AREA JAMBI Rizky Patra Jaya (21060110110005)(1) Ir. Yuningtyastuti, MT(2) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro ABSTRAK Seiring dengan kemajuan zaman, kebutuhan akan energi listrik semakin meningkat, baik dari segi kuantitas maupun kualitas. Dari segi kuantitas, menuntut tersedianya energi listrik dalam jumlah yang memadai, sedangkan dari segi kualitas, menuntut pendistribusian energi listrik dengan tingkat keandalan yang tinggi kepada para konsumen. Dalam memenuhi syarat kuantitas penyaluran energi listrik maka sistem tenaga listrik sudah harus dilayani oleh dua buah pusat listrik atau lebih. Akan tetapi pusat listrik akan sulit untuk mengatur pasokan energi disetiap beban tanpa adanya pembagian yang lebih terperinci. Sehingga dibutuhkan sebuah gardu hubung untuk mengaturnya. Gardu hubung merupakan gardu yang menerima energi listrik dari gardu induk yang telah diturunkan menjadi tegangan menengah dan menyalurkan atau membagi energi listrik tanpa merubah tegangannya melalui jaringan distribusi primer (JTM) menuju gardu atau transformator distribusi. Untuk menjamin penyaluran energi listrik pada gardu hubung maka diperlukan pengaman pada sistem penyalurannya, salah satunya adalah penggunaan relay arus lebih (OCR). Relay arus lebih atau over current relay (OCR) adalah alat yang mendeteksi besaran arus yang melalui suatu jaringan dengan bantuan trafo arus. Harga atau besaran yang boleh melewatinya disebut dengan setting. Saat melakukan setting pada OCR perlu dilakukan perhitungan, agar settingan OCR dapat berfungsi dengan baik. Di PT. PLN PERSERO WS2JB Area Jambi khususnya dalam bidang proteksi jaringan. Perhitungan setting OCR secara tepat di Gardu Hubung, diharapkan mampu meningkatkan keandalan dan kontinuitas penyaluran energi listrik terhadap pelanggan .Kata Kunci : Gardu hubung, OCR, Perhitungan setting OCR
PENDAHULUAN Latar Belakang Listrik merupakan salah satu sarana yang dibutuhkan oleh masyarakat. Energi listrik digunakan untuk mendukung aktivitas masyarakat sehari-hari, dimulai dari penerangan, tenaga penggerak, pemanas dan lain-lain. Oleh karena itu, untuk menjamin keandalan dan kontinuitas penyaluran energi listrik maka diperlukan keandalan pada sistem penyalurannya. Energi listrik dapat dibangkitkan dan disalurkan ke pusat beban secara berkelanjutan, ekonomis, effisien, aman dan optimum dengan keandalan yang tinggi apabila dilengkapi dengan sistem pengaman yang memadai. Tanpa adanya sistem pengaman, berbagai gangguan yang terjadi pada sistem tenaga listrik, baik eksternal maupun internal tidak dapat diatasi dengan baik. Untuk itu digunakan relay proteksi sebagai pengaman, salah satunya adalah relay arus lebih. Dengan demikian mengurangi kerusakan dan pemadaman, baik pada pusat beban maupun pada komponen sistem tenaga listrik.
2. Memberikan bekal pengalaman praktek, sehingga teori yang didapatkan dapat diterapkan di lapangan. 3. Memenuhi prasyarat sks wajib sesuai kurikulum yang di berlakukan di Universitas Diponegoro.
1. 1.1
1.2
Tujuan Sesuai dengan kurikulum yang ada di Universitas Diponegoro, maka tujuan Kerja praktek ini adalah : 1. Menambah pengetahuan dan pemahaman tentang Setting Relay yang dipergunakan di PT PLN (Persero) WS2JB Area Jambi
1.3
Pembatasan Masalah Dalam penulisan laporan kerja praktek ini, penulis hanya menjelaskan tentang gardu hubung, serta perhitungan setting relay arus lebih (OCR) pada gardu hubung PT. PLN area Jambi. 2. PENDAHULUAN 2.1 GARDU HUBUNG PT. PLN AREA JAMBI 2.1.1 Pengertiam umum gardu hubung Gardu Hubung merupakan tempat pemusatan daya dari pembangkit dan interkoneksi atau dengan kata lain Gardu hubung merupakan gardu yang menerima daya listrik dari gardu induk yang telah diturunkan menjadi tegangan menengah dan menyalurkan atau membagi daya listrik tanpa merubah tegangannya melalui jaringan distribusi primer (JTM) menuju gardu atau transformator distribusi, seperti Gambar (1)
1
Pembangkit
Gardu induk
Gardu Hubung
2. Pemisah (PMS)
Beban TM Beban TR Trafo distribusi
ᴥ PMT ᴥ PMS ᴥ Lagthning Arrester ᴥ Transformator ᴥ Rel Daya ᴥ Batere ᴥ Relay ᴥ Peralatan Kontrol
Gambar 1. Diagram tungggal gardu hubung
Didalam gardu hubung terdapat macammacam peralatan yang diletakan dalam kubikel,seperti Gambar (2) sebagai berikut :
Gambar 2. Kubikel Gardu Hubung PT. PLN area Jambi
2.1.2 1
Peralatan Utama Gardu Hubung Pemutus Tenaga (PMT)
Disconnecting Switch atau saklar pemisah (PMS) yaitu suatu peralatan sistem tenaga yang berfungsi sebagai pemisah peralatan listrik dari peralatan lain yang bertegangan, dimana PMS ini dapat membuka dan menutup hanya pada kondisi tanpa beban, seperti Gambar (3). 3. Ligthning Arrester ( LA ) Arrester adalah alat pelindung bagi peralatan sistem tenaga listrik terhadap surya petir. Alat ini bersifat bypass disekitar ilolasi yang berbentuk jalan dan mudah dialirin arus ke sistem pentanahan pada saat terjadi surja hubung atau sambaran petir, sehingga hal itu tidak menibulkan tegangan lebih dan tidak merusak peralatan listrik. Jadi pada keadaan normal arrester berlaku sebagai isolator. Bila timbul tegangan surja maka arrester bersifat sabagai konduktor yang tahananya relative rendah, sehingga dapat dilalaui arus dengan baik. Adapun arrester yang digunakan pada gardu hubung PT. PLN area Jambi seperti Gambar (4) :
Circuit Breaker atau Sakelar Pemutus Tenaga (PMT) adalah suatu peralatan pemutus rangkaian listrik pada suatu sistem tenaga listrik, yang mampu untuk membuka dan menutup rangkaian listrik pada semua kondisi, termasuk arus hubung singkat, sesuai dengan ratingnya. Juga pada kondisi tegangan yang normal ataupun tidak normal.
PMS
Gambar 4. LA pada GH PT. PLN area Jambi
4. Rel Daya ( Busbar )
PMT
Busbar jenis tunggal adalah sistem rel yang sederhana, karena hanya menggunakan sedikit peralatan dan ruang maka dari segi ekonomis sistem ini sangat menguntungkan. Rel daya tunggal digunakan pada gardu skala kecil yang hanya mempunyai sedikit saluran ke luar ( outgoing ). Sistem Busbar pada gardu hubung PT. PLN area Jambi seperti Gambar (5).
Gambar 3. PMT dan PMS pada GH PT. PLN area Jambi
2
Gambar 5. Busbar pada GH PT. PLN area Jambi
Sistem busbar yang ada pada gardu hubung . PLN area Jambi adalah sistem single bus ( rel daya tunggal ). Tengangan 20 kV yang berada pada busbar didistribusikan kebeban melalui tiga penyulang : Penyulang Pijoan Penyulang Mayang Penyulang Kebun Handil 5. Transformator Ukur Pada umumnya alat - alat ukur seperti voltmeter dan ampermeter dibuat dalam batas yang relative kecil. Untuk itu pada pengukuran listrik arus bolak– balik digunakan transformator yang berfungsi sesuai kegunaannya antara lain:
Gambar 7. Potensial Transfomator pada gardu hubung PT. PLN area Jambi
6
Batere
Batere dipakai sebagai sumber tenaga untuk peralatan control dan proteksi dari Gardu Hubung. Peranan dari batere ini adalah sangat penting karena justru pada saat gangguan, batere inilah yang merupakan sumber tenaga untuk menggerakan alat – alat control dan proteksi. Pada gardu hubung PT. PLN area Jambi jenis batere yang digunakan adalah jenis batere Alkali.
a. Transformator Arus ( Current Transfomator ) Transformator arus berfungsi untuk menurunkan arus yang besar menjadi arus yang kecil.Gambar Current Transfomator pada gardu hubung PT. PLN area Jambi
Gambar 8. Batere GH PT PLN area Jambi
7
CT
Gambar 6. Current Transfomator pada gardu hubung PT. PLN area Jambi
Relay
Relay adalah peralatan elektronik yang memberikan perintah pada PMT untuk membuka apabila terjadi suatu gangguan. Ini untuk melindungi peralatan tenaga listrik dan sistem jaringannya. Prinsip kerja relay adalah sebagai otak dari sebuah sistem tenaga listrik. Relay akan bekerja apabila dideteksi adanya gangguan, seperti Gambar (9). PMT
b. Transformator Transformer )
Tegangan
(
Potensial
Transformator tegangan berfungsi untuk menurunkan tegangan kerja dari yang besar pada tengangan menengah menjadi tegangan yang kecil. Gambar Potensial Transfomator pada gardu hubung PT. PLN area Jambi
Gambar 9. Prinsip Kerja Relay
3
Dan Gardu hubung PT. PLN area jambi menggunakan relay SPAJ 140C dan relay SPAJ 144C, sesuai dengan data berikut :
c.
d. Gambar 10. Ralay SPAJ 140 C
Gambar 11. Ralay SPAJ 144 C
Fungsi relay yaitu sebagai berikut ini: Merupakan rele pengaman utama dan cadangan, Mengamankan gangguan hubung pendek antara fasa maupun hubung pendek satu fasa ke tanah dan dalam beberapa hal dapat digunakan sebagai pengaman beban lebih (overload), Pengamanan utama pada jaringan distribusi dan subtransmisi radial, Pengaman cadangan untuk generator, trafo tenaga dan saluran transmisi. Disamping itu ada syarat penting dalam pengamanan, yaitu: a. Kepekaan (Sensitivity) Pada prinsipnya relay harus peka sehingga dapat mendeteksi gangguan dikawasan pengamannya meskipun dalam kondisi rangsangan yang minimum. b. Keandalan (Reliability) Ada 3 aspek keandalan, yaitu sebagai berikut :
1. Depedability yaitu tingkat kepastian bekerjanya, dapat diandalkan dan tidak boleh gagal dalam bekerja. 2. Security yaitu tingkat kepastian untuk tidak salah kerja. 3. Avaliability yaitu perbandingan antara waktu dimana pengaman dalam keadaan siap kerja dan waktu total operasinya. Selektivitas ( selectivity) Pengaman harus dapat memisahkan bagian sistem yang terganggu sekecil mungkin yaitu hanya seksi yang terganggu yang menjadi kawasan pengamanan utamanya. Kecepatan Untuk memperkecil kerugian/ kerusakkan akibat gangguan, maka bagian yang terganggu harus dipisahkan secepat mungkin.
Adapun jenis-jenis relay sebagai berikut : Pengamanan Generator Relay Stator Hubung Tanah Relay arus urutan negatif Relay diferensial Relay hilang medan Relay Tegangan lebih Relay daya balik Relay arus lebih / Relai jarak Relay Putaran lebih Relay Out of step Pengamanan Transformator Relay Diferensial Relay Tangki Relay Buchhclzs Relay Suhu (Temperatur) Relay Arus Lebih Relay Tekanan Penggamanan Transmisi Relay Jarak Relay Current Differential Relay Phase Comparison Pengamanan Distribusi Relay Gangguan Antar Fasa (OCR) Relay Gangguan Satu Fasa Ketanah (GFR) Dikarenakan relay gardu hubung PT. PLN area Jambi adalah pengaman sistem jaringan 20 kv, maka relay arus lebih (OCR).
4
8
Peralatan Kontrol
Peralatan kontrol digunakan untuk mengontrol peralatan gardu hubung. Peralatan kontrol ini terdapat pada panel box kontrol. Panel box kontrol pada GH PT.
PLN area Jambi yaitu :
Koordinasi relai arus lebih 1. Definite Time Relay. Koordinasi Relay yang mentripkan PMT (Pemutus) dalam jaringan Radial dilakukan dengan membuat setelan waktu yang tetap untuk setiap titik gangguan hubungan singkat, tetapi nilai setelannya bertingkat.
Ga mb a r 1 3 . De fi ni te T i me Rel a y
Gambar 12. Panel Box Kontrol
2.2 Relay Arus Lebih (OCR) Pada dasarnya relay arus lebih adalah alat yang mendeteksi besaran arus yang melalui suatu jaringan dengan bantuan trafo arus. Harga atau besaran yang boleh melewatinya disebut dengan setting. Karakteristik Waktu Kerja OCR yaitu sebagai berikut ini : Relay arus lebih seketika (moment). Rele arus lebih dengan karakteristik waktu kerja seketika (moment) ialah jika jangka waktu rele mulai saat rele arusnya pick up (kerja) sampai selesainya kerja rele sangat singkat (20-100 ms), yaitu tanpa penundaan waktu. Rele ini pada umumnya dikombinasikan dengan rele arus lebih dengan karakteristik waktu tertentu (definite time) atau waktu terbalik (inverse time) dan hanya dalam beberapa hal berdiri sendiri secara khusus. Relay arus lebih dengan karakteristik waktu tertentu (Definite time). Rele arus lebih dengan karakteristik waktu tertentu ialah jika jangka waktu mulai rele arus pick up sampai selesainya kerja rele diperpanjang dengan nilai tertentu dan tidak tergantung dari besarnya arus yang menggerakan. Relay arus lebih dengan karakteristik waktu terbalik (Inverse time). Rele dangan karakteristik waktu terbalik adalah jika jangka waktu mulai rele arus pick up sampai selesainya kerja diperpanjang dengan besarnya nilai yang berbanding terbalik dengan arus yang menggerakkan.
Pada Gambar (13) arus gangguan makin dekat ke sumber makin besar , tetapi waktu kerja relay malah makin lambat. 2. Inverse Time Relay. Waktu kerja relay berdasarkan arus gangguan yang mengalir pada relay. Jadi Koordinasinya perlu hasil hitungan Arus gangguan Hubungan Singkat di setiap titik gangguan. Cara Kerja Inverse Time Relay : a) Relay mulai kerja pada arus gangguan pick up >I set. b) Bila perbandingan arus gangguan dan setelan arus >I, maka elemen waktu mulai menghitung. c) Hitungan waktu selesai bila kontak menutup,dan lamanya tergantung perbandingan arus itu, makin besar arus makin cepat relay bekerja.
Gambar 14. Inverse Time Relay
Pada gambar Gambar (14), arus gangguan makin dekat kesumber arus gangguan makin
5
besar, waktu kerja relay sudah dapat ditekan. Untuk mendapatkan karakteristik yang diharapkan seperti diatas perlu dihitung arus gangguan, nilai setelan arus dan setelan waktu. 3. Inverse Definite (IDMT) Relay.
Minimum
2. Data rasio CT dan setting relay pada Tabel (4.2) digunakan untuk perhitungan waktu kerja relai arus lebih , serta perhitungan koordinasi kerja relay gardu hubung PT. PLN area Jambi. 3. Data single line diagram jaringan di PT. PLN (PERSERO) WS2JB area Jambi (terlampir) AREA JAMBI
Time
Tabel 1. Database Arus gangguan GH PLN area Jambi GI SELINCAH PNL ANGGREK ARUS x In GANGGUAN
1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,9
Gambar 15. Kombinasi relay inverse dan definite
Relay mempunyai kombinasi antara Inverse dan Definte Time relay.Relay Jenis ini yang digunakan pada Gardu Hubung Kantor.
2.3
SETTING HUBUNG JAMBI
RELAY GARDU PT. PLN AREA PT. PLN (PERSERO) WS2JB AREA JAMBI
Gardu hubung merupakan gardu yang menerima energi listrik dari gardu induk yang telah diturunkan menjadi tegangan menengah dan GI SELINCAH PNL ANGGREK GH KANTOR INCOMING menyalurkan atau membagi energi listrik tanpa ARUS ARUS x In tms x In tms GANGGUAN GANGGUAN merubah tegangannya melalui jaringan distribusi 1,01 404 0,20 1,01 404 0,20 primer (JTM) menuju 1,02 gardu 408atau 0,20 transformator 1,02 408 0,20 1,03 penyaluran 412 0,20 1,03 listrik 412 0,20 distribusi. Untuk menjamin energi 1,04 416 0,20 1,04 416 0,20 pada gardu hubung maka1,05 diperlukan pengaman pada 420 0,20 1,05 420 0,20 1,1salah 440 satunya 0,20 1,06 adalah 424 0,20 sistem penyalurannya, 1,15 460 0,20 1,07 428 0,20 1,2(OCR). 480 0,20 1,08 432 0,20 penggunaan relay arus lebih 500 0,20 1,09 436 0,20 Relay arus lebih atau1,25 over current relay (OCR) 1,3 520 0,20 1,1 440 0,20 1,35 540 0,20 arus 1,11 444 0,20 adalah alat yang mendeteksi besaran yang 1,4 560 0,20 1,12 448 0,20 melalui suatu jaringan dengan bantuan arus. 1,45 580 0,20 trafo 1,13 452 0,20 1,5 600 0,20 1,14 456 Harga atau besaran yang boleh melewatinya disebut 0,20 1,55 620 0,20 1,15 460 0,20 dengan setting. Saat melakukan 1,6 640setting 0,20 pada 1,15 OCR 460 0,20 1,65 660 0,20 1,6 OCR 640 0,20 perlu dilakukan perhitungan, agar settingan 1,7 680 0,20 1,7 680 0,20 dapat berfungsi dengan1,75baik.700Untuk melakukan 0,20 1,8 720 0,20 1,9 harus 760 0,20 perhitungan setting relay1,8arus 720 lebih0,20 (OCR) 1,9 760 0,20 2 800 0,20 diketahui arus gangguan data CT yang 0,20 digunakan.5.400 0,20 5.400 5.400 5.400
0,20 0,20
5.400 5.400
2.3.1 Data Pada laporan ini digunakan 3 jenis data, yaitu : 1. Data arus gangguan yang terjadi di tiap penyulang pada Tabel (4.1) digunakan untuk perhitungan waktu kerja relay arus lebih, serta perhitungan koordinasi kerja relay di gardu hubung PT. PLN area Jambi.
0,20 0,20
404 408 412 416 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 760 5.400 5.400 5.400 ARUS GANGGUAN
tms
0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20
PT.ARUS GANGGUAN
SISTEM 20 KV GH KANT
GH KANTOR INCOMING ARUS x In GANGGUAN
1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,1 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,15 1,6 1,7 1,8 1,9 2
tms
404 408 412 416 420 424 428 432 436 440 444 448 452 456 460 460 640 680 720 760 800 5.400 5.400 5.400
0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20
GH KANTOR KEBUN HAN x In
1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,75 2 3 4 4,5 4,8
ARUS GANGGUAN
SISTEM 20 KV GH KANTOR GH KANTOR KEBUN HANDIL x In
1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,75 2 3 4 4,5 4,8
ARUS GANGGUAN
101 102 103 104 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 175 200 300 400 450 480 300 300 300
tms
0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05
GH KANTOR MAYANG x In
1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,75 2 2,25 2,5 3 3,5
ARUS GANGGUAN
152 153 155 156 158 165 173 180 188 195 203 210 218 225 233 263 300 338 375 450 525 225 225 225
GH KANTOR PIJOAN
tms
x In
0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05
1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,75 2 2,25 2,5 3 3,4
ARUS GANGGUAN
152 153 155 156 158 165 173 180 188 195 203 210 218 225 233 263 300 338 375 450 510 450 450 450
tms
0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05
6
101 102 103 104 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 175 200 300 400 450 480 300 300 300
tm
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
PT. PLN (PERSERO) WS2JB AREA JAMBI
RESETTING ARUS LEBIH SISTEM 20 KV GH KANTOR Tabel 2. Database tabel setting relay arus lebih pada GH PT PLN area Jambi
URAIAN
GI SELINCAH PNL ANGGREK
GH KANTOR INCOMING
GH KANTOR KEBUN HANDIL
GH KANTOR MAYANG
GH KANTOR PIJOAN 5
1
2
3
4
Merk/Type Rele
5
3
4
4
3
Karakteristik
1
1
1
1
1
CT RATIO
Amp
Setting I >
Amp
400
400
100
150
150
Setting t >
tms
0,20
0,20
0,05
0,05
0,05
Setting I >> Amp
5.400
5.400
300
225
450
0,04
0,04
0,05
0,05
0,05
Setting t >>
det
400/5
400/5
100/5
150/5
menyebabkan padam total apabila terjadi gangguan jaringan pada salah satu penyulang. Pada pembahasan selanjutnya akan dilakukan perhitungan untuk setting OCR pada incoming dan outgoing gardu hubung.
150/5
2.3.2 PERHITUNGAN SETTING RELAY OCR PADA GARDU HUBUNG Pada pembahasan laporan ini digunakan relay arus lebih (OCR) dengan karakteristik normal invers. Persamaan dasar yang digunakan untuk menghitung waktu kerja OCR tipe normal invers adalah:
t= Kx β (I/I>)α-1 Dimana : t = waktu trip (top) (detik) K = time multiplier (tms) β = 0.14 α = 0.02 I = Arus gangguan (Ampere) I> = Arus setting (Iset) (Ampere) Untuk melakukan perhitungan setting relay secara benar, diperlukan single line diagram gardu hubung PT. PLN area Jambi, seperti yang ditunjukan pada Gambar (4.1)
a. Setting OCR incoming gardu hubung PT. PLN area Jambi Jaringan untuk GH PT. PLN area Jambi didapat dari penyulang anggrek. Oleh karena itu setting waktu (tms) dari relay arus lebih (OCR) digunakan nilai yang lebih besar dari setting waktu (tms) jaringan outgoing GH PT. PLN area Jambi. (Tabel 2) Pada data tebel (4.2) didapat nilai waktu setting OCR (tms) untuk penyulang anggrek sebesar 0,2 detik. Dan pada Tabel (1) didapat arus gangguan pada penyulang anggrek sebesar 404 A pada sisi sekunder CT. Sehingga bisa dicari waktu kerja OCR sesuai perhitungannya. Contoh perhitungan :
t= Kx β (I/I>)α-1 t = 0.200 x 0.14 (404/400)0.02-1 t = 0.028 1.9x10-4 t = 140,6 detik Dengan cara yang sama didapat hasil perhitungan dalam tabel (3) sebagai berikut :
Gambar 16. Single line diagram gardu hubung PT.PLN area Jambi
Pada Gardu Hubung Kantor terdapat 3 penyulang Out Going, 1 penyulang Incoming yaitu Penyulang Anggrek sebagai pensuplai utama Gardu Hubung Kantor. Mengingat ada 3 penyulang outgoing yang mana untuk mensuplai langsung ke jaringan Distribusi, maka untuk menjaga keandalan sistem perlu setting dan koordinasi Relay yang tepat antara Gardu Hubung dan Gardu Induk agar tidak
7
Tabel 3. Tabel Perhitungan waktu Kerja OCR pada incoming penyulang anggrek dengan arus gangguan yang berbeda
Tabel (3) menunjukan bahwa semakin besar arus gangguan yang terjadi maka waktu kerja OCR untuk memberikan perintah pada PMT untuk membuka juga akan semakin cepat. Untuk arus gangguan sebesar 5400 ampere merupakan settingan pada definite, sehingga waktu untuk membuka PMT akan instan sesuai waktu setting yang dimasukan. Dari Tabel (3) dapat dibuat grafik waktu kerja relay arus (OCR) lebih terhadap besarnya gangguan.
dengan karakteristik relay yang digunakan, yaitu normal inverse.
b. Setting OCR outgoing gardu hubung PT. PLN area Jambi Jaringan outgoing untuk GH PT. PLN area Jambi dibagi menjadi 3 bagian, seperti Gambar (4.1). Pembagiannya sebagai berikut : Penyulang Pijoan Penyulang Kebun Handil Penyulang Mayang Agar didapat syarat proteksi, yaitu selektif dalam mengisolir gangguan, maka relay arus lebih (OCR) yang berada pada jaringan outgoing harus di setting sedemikian rupa, agar diperoleh waktu operasi yang lebih cepat dari jaringan incoming GH PT. PLN area Jambi. karena digunakan jenis dan karakteristik relai yang sama, yaitu jenis OCR tipe normal invers, maka setting waktu (tms) relay utuk jaringan outgoing di setel lebih kecil. Pada data Tabel (4.2) didapat nilai tms untuk setting waktu ocr pada masing masing penyulang outgoing sebagai berikut : Tabel 4. Waktu setting (tms) pada outgoing GH PT. area Jambi Outgoing pada GH PT. PLN area Jambi
Waktu Setting (tms)
Penyulang Pijoan Penyulang Kebun Handil Penyulang Mayang
0,05 0,05 0,05
Untuk data arus gangguan didapat dari data PT. PLN area Jambi untuk masing masing outgoing gardu hubung, seperti tabel (4.5) berikut :
Arus gangguan
Gambar 17. Grafik perbandingan antara waktu kerja OCR terhadap arus gangguan yang terjadi di penyulang anggrek
Dari Gambar (17) diketahui bahwa semakin besar arus gangguan yang terjadi maka waktu kerja relay arus lebih akan lebih cepat. Sehingga hasil perhitungan sesuai
Tabel 5. Arus gangguan pada outgoing GH PT. area Jambi Outgoing pada GH PT. PLN area Jambi
Arus Gangguan (A)
Penyulang Pijoan Penyulang Kebun Handil Penyulang Mayang
152 101 152
Dengan adanya data arus gangguan dan waktu setting dapat dihitung waktu operasi (top) pada masing-masing outgoing gardu hubung PT. area Jambi.
8
Contoh perhitungan :
a. Penyulang Pijoan
Tabel 6. Tabel Perhitungan waktu Kerja OCR pada outgoing GH PT. PLN area Jambi dengan arus gangguan yang berbeda GH KANTOR KEBUN HANDIL
tms
t= Kx β (I/I>)α-1 t = 0.05 x 0.14 (152/150)0.02-1 t = 0.007 2.64x10-4 t = 26,42 detik
b. Penyulang Kebun Handil t= Kx β (I/I>)α-1 t = 0.05 x 0.14 (101/100)0.02-1 t = 0.007 1.99x10-4 t = 35,17 detik
c. Penyulang Mayang t= Kx β (I/I>)α-1 t = 0.05 x 0.14 (152/150)0.02-1
0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05
Arus Gangguan Waktu Kerja (A) (top) 101 35,17 102 17,67 103 11,84 104 8,92 105 7,17 110 3,67 115 2,50 120 1,92 125 1,56 130 1,33 135 1,16 140 1,04 145 0,94 150 0,86 155 0,80 175 0,62 200 0,50 300 0,32 400 0,25 450 0,23 480 0,22 300 Definite 300 Definite 300 Definite
GH KANTOR MAYANG
tms 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05
Arus Gangguan Waktu Kerja (A) (top) 152 26,42 153 17,67 155 10,67 156 8,92 158 6,73 165 3,67 173 2,45 180 1,92 188 1,55 195 1,33 203 1,15 210 1,04 218 0,93 225 0,86 233 0,79 263 0,62 300 0,50 338 0,43 375 0,38 450 0,32 525 0,28 225 Definite 225 Definite 225 Definite
GH KANTOR PIJOAN
tms 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05
Arus Gangguan Waktu Kerja (A) (top) 152 26,42 153 17,67 155 10,67 156 8,92 158 6,73 165 3,67 173 2,45 180 1,92 188 1,55 195 1,33 203 1,15 210 1,04 218 0,93 225 0,86 233 0,79 263 0,62 300 0,50 338 0,43 375 0,38 450 0,32 510 0,28 450 Definite 450 Definite 450 Definite
Pada Tabel (6) waktu kerja OCR akan semakin cepat jika arus gangguan semakin membesar. Untuk penyulang mayang dan pijoan waktu kerja OCR sama, dikarenakan arus gangguan yang terjadi dikedua penyulang sama. Akan tetapi untuk karakteristik OCR difinite berbeda, penyulang mayang 225 ampere sedangkan penyulang pijoan 450 ampere. Penyulang mayang memiliki setting arus yang lebih kecil karena didaerah penyulang mayang merupakan daerah padat penduduk. Sehingga dibutuhkan waktu kerja OCR yang cepat agar jaringan dipenyulang mayang aman. Sedangkan untuk penyulang kebun handil arus gangguan pada karakteristik definite sebesar 300 ampere. Dari Tabel (6) dapat dibuat grafik perbandingan antara waktu operasi tiap penyulangnya :
t = 0.007 2.64x10-4 t = 26,42 detik Dengan cara yang sama didapat hasil perhitungan dalam Tabel (6) sebagai berikut : Gambar 18. Grafik perbandingan waktu kerja OCR outgoing GH PT.PLN area Jambi tiap Penyulang.
9
Pada Gambar (18) dapat dilihat bahwa kurva waktu kerja untuk OCR pada penyulang mayang dan pijoan adalah saling berimpitan. Hal ini karena kedua feeder tersebut menggunakan rasio CT yang sama, sehingga kedua relay akan membaca nilai arus gangguan yang sama.sedangkan penyulang kebun handil menggunak rasio CT yang lebih kecil, sehingga memiliki kurva waktu kerja relay yang sedikit berbeda. 2.3.3
Koordinasi Setting OCR gardu hubung PT. PLN area Jambi Untuk penyetingan relay di gardu hubung Kantor, perhitungan untuk nilai setting yang dimasukan dalam data setting pada relay harus di koordinasikan dengan data setting relay di Gardu Induk Selincah agar tidak terjadi Black Out (padam total) apabila salah satu penyulang di GH Kantor mengalami gangguan. Karena setting relay di Gardu Induk Selincah bukan menjadi wewenang Kantor Cabang. Maka perhitungan nilai setting yang dimasukkan pada relay di GH Kantor adalah tidak mutlak berdasarkan perhitungan panjang jaringan atau besarnya penampang, jadi nilai setting yang dimasukkan berdasarkan pertimbangan koordinasi nilai setting relay di GI Selincah. Dari database arus gangguan GH PLN area Jambi (Tabel 1) diambil sempel arus gangguan sebesar 500 ampere untuk melihat koordinasi OCR normal invers pada gardu hubung PT. PLN area Jambi sudah terlaksana dengan baik atau tidak. Oleh sebab itu akan dilakukan perhitungan pada incoming penyulang anggrek beserta outgoing penyulang kebun handil, mayang dan pijoan. Untuk waktu kerja incoming penyulang anggrek perhitungannya sebagai berikut : Penyulang Anggrek (incoming) : I> (Iset) = 400 Ampere t> (tms) = 0.200 detik Maka waktu trip pada penyulang Anggrek adalah,
t = 0.200 x 0.14 (500/400)0.02-1 t = 0.028 0.012
Penyulang Pijoan (outgoing) : I>(Iset) t> (tms)
= 150 Ampere = 0.05 detik
Maka waktu trip pada penyulang Pijoan adalah,
t = 0.05 x 0.14 (500/150)0.02-1 t = 0.007 0.024 t = 0.29 detik Jadi PMT akan trip (membuka) dalam waktu 0.29 detik jika terjadi gangguan pada jaringan. Penyulang Mayang (outgoing) : I>(Iset) t> (tms)
= 100 Ampere = 0.05 detik
Maka waktu trip pada penyulang
mayang adalah t = 0.05 x 0.14 (500/150)0.02-1 t = 0.007 0.024 t = 0.29 detik
Jadi PMT akan trip (membuka) dalam waktu 0.29 detik jika terjadi gangguan pada jaringan. Penyulang Kebun Handil (outgoing) : I>(Iset) t> (tms)
= 100 Amper = 0.05 detik
t = 6.26 detik Jadi PMT akan trip (membuka) dalam waktu 6.26 detik jika terjadi gangguan pada jaringan. Untuk waktu kerja OCR outgoing tiap penyulang perhitungannya sebagai berikut:
10
Maka waktu trip pada penyulang kebun handil adalah,
t = 0.05 x 0.14 (500/100)0.02-1 t = 0.007 0.024 t = 0.21 detik Jadi PMT akan trip (membuka) dalam waktu 0.21 detik jika terjadi gangguan pada jaringan. Dari perhitungan waktu kerja OCR di incoming dan outgoing GH PT. PLN area Jambi dapat di buat tabel sebagai berikut : Tabel. 7 Perbandingan waktu kerja OCR pada GH PT. PLN area Jambi Penyulang GH PT. PLN area Jambi Waktu Kerja (top) (detik) Anggrek 6,26 Incoming Pijoan 0,29 outgoing Mayang 0,29 Kebun Handil 0,21
Dari Tabel (7), dapat dilihat dengan arus gangguan sebesar 500 ampere, maka waktu kerja OCR pada penyulang pijoan dan mayang sebeasar 0,29 detik, penyulang kebun handil 0,21 detik, dan penyulang anggrek 6,21 detik. Jika di buat grafik perbandingan waktu kerja OCR dari Tabel (7), akan telihat sebagai berikut :
outgoing lebih cepat dari pada waktu kerja OCR incoming. Sehingga jika terjadi gangguan pada jaringan, PMT pada penyulang outgoing akan membuka terlebih dahulu. Ini menyebabkan PMT penyulang incoming tidak akan membuka jika salah satu dari outgoing GH mengalami gangguan.
3.
PENUTUP 3.1 KESIMPULAN Dari uraian di atas dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Fungsi Relay bertujuan untuk mencegah kerusakan pada peralatan sistem tenaga listrik akibat terjadinya gangguan atau kondisi operasi sistem yang tidak normal. 2. Setiap setting relay di Gardu Hubung harus dikoordinasikan dengan setting relay di Gardu Induk, sehingga tidak menyebabkan padam total (Black Out), dan juga dapat mengetahui arah gangguan sehingga mudah untuk mengisolir gangguannya. 3. Pada gardu hubung PT.PLN area Jambi karakteristik OCR yang digunakan adalah normal inverse dan definite. 4. Lampu emergency akan menyala secara otomatis pada gardu hubung PT.PLN area Jambi apabila terjadi trip atau padam. 3.2 SARAN
Gambar 19. Perbandingan waktu kerja OCR pada GH PLN area Jambi
Dari Gambar (19) terlihat bahwa OCR Penyulang Kebun Handil akan bekerja terlebih dahulu apabila arus gangguan 500 ampere. Dan waktu kerja OCR yang paling lama terdapat pada Penyulang anggrek, karena relay arus lebih (OCR) ini difungsikan untuk pengaman cadangan dari relay arus lebih (OCR) di outgoing. Koordinasi setting OCR GH PT. PLN area Jambi sudah baik, itu terlihat dari waktu kerja OCR
Berdasarkan pengamatan penulis, maka penulis dapat memberikan beberapa saran yaitu sebagai berikut : 1. Dibutuhkan adanya pemasangan alarm sinyal sebagai sinyal apabila terjadi gangguan di penyulang. 2. Perlunya penambahan lampu emergency pada gardu hubung kantor, karena lampu emergency yang terpasang sekarang masih kurang.
11
DAFTAR PUSTAKA Drs. Supryadi. Edy. 1999. Sistem Pengaman Tenaga Listrik. Yogyakarta : Adicita Karya Nusa. Sukarto. J. 1985. Filosofi Pengaman. Jakarata PLN. Rao, Madhava. 1979. Power System Protection. Jakarta : PLN. Ir.Wahyudi Sarimun.N.MT & Ir.Pribadi Kadarisman, 2003. Keandalan Sistem Distribusi Primer 20 KV. Jakarta : PLN Buku Panduan SPAJ 140C. Spacom – SPAJ 140C : ABB
BIODATA
Rizky Patra Jaya (21060 110110005). Lahir di Jambi, 14 Desember 1992. Menempuh pendidikan di TK Aisyiah III, SD Negeri 150 Jambi, SMP Negeri 7 Jambi, SMA Negeri 4 Jambi, dan sekarang tercatat sebagai Mahasiswa Teknik Elektro UNDIP, Angkatan 2010, Konsentrasi Ketenagaan.
Menyetujui Dosen Pembimbing
Ir. YUNINGTYASTUTI, MT NIP. 195209261983032001
12
