SKRIPSI
STUDI ANALISIS KAPASITAS PENGAMAN KOPEL DALAM MENSUPLAI DAYA DI BANDARA INTERNASIONAL NGURAH RAI SAAT HILANGNYA SUPLAI DAYA DARI PENYULANG GAYATRI ATAU PENYULANG BANDARA
I GEDE AGUS YOGA ARMIKA 0904405066
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN-BALI 2016
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS
Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.
Nama
: I Gede Agus Yoga Armika
NIM
: 0904405066
Tanda Tangan
: ...............................
Tanggal
: 18 Juli 201622
STUDI ANALISIS KAPASITAS PENGAMAN KOPEL DALAM MENSUPLAI DAYA DI BANDARA INTERNASIONAL NGURAH RAI SAAT HILANGNYA SUPLAI DAYA DARI PENYULANG GAYATRI ATAU PENYULANG BANDARA
Tugas Akhir/Skripsi ini Diajukan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata 1 (S1) dalam Jurusan Teknik Elektro pada Fakultas Teknik Universitas Udayana
I GEDE AGUS YOGA ARMIKA NIM. 0904405066
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN - BALI 2016
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “STUDI KAPASITAS PENGAMAN KOPEL DALAM MENSUPLAI DAYA DI BANDARA INTERNASIONAL NGURAH RAI SAAT HILANGNYA SUPLAI DAYA DARI PENYULANG GAYATRI ATAU PENYULANG BANDARA”. Skripsi ini disusun dalam rangka memenuhi sebagian persyaratan dalam rangka menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu (S1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana Dalam penyusunan Skripsi ini, penulis mendapatkan petunjuk dan bimbingan dari berbagai pihak. Sehubungan dengan hal tersebut pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : Bapak Prof. Ir. Ngk. Putu Gede Suardana,MT., Ph.D Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. Bapak Wayan Gede Ariastina, ST. M.Eng.Sc., Ph.D. selaku Ketua Jurusan serta Bapak Ir. I Wayan Sukreyasa,MT. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. Bapak Ir. I Gede Dyana Arjana, MT. selaku Dosen Pembimbing I dan Bapak Ir. I wayan Rinas, MT selaku Dosen Pembimbing II. Bapak Ngurah Indra Er,ST.MSc. sebagai
Pembimbing
Akademik yang telah memberikan bimbingan, perhatian dan dorongan selama menempuh kuliah di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. Segenap dosen dan staf pegawai Teknik Elektro Universitas Udayana yang telah banyak membantu dalam proses perkuliahan. Kedua orang tua tercinta I Gede Alon Mustika, Gusti Ayu Rupui, Ketiga saudara Tercinta Ayu Putu Santika, Ni Nyoman Listuayu Raspi, I Ketut Aditia Para dan keluarga besar I Komang Bagiasa yang selalu memberikan perhatian, selalu mendukung, dan mendoakan penulis dalam penyusunan Skripsi hingga dapat terselesaikan. Rekanrekan Elektro angkatan 2009 yang selalu kompak dalam memberikan dukungan dan bantuan dalam penyusunan Skripsi ini. Serta semua pihak yang tidak bisa
penulis sebutkan satu-persatu atas bantuan dan saran yang diberikan sehingga Skripsi ini dapat terselesaikan Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Skripsi ini masih jauh
dari
sempurna. Oleh karena itu, segala bentuk ide pengembangan, kritik dan saran baik yang konstruktif dari pihak dosen penguji berbagai pihak lainnya sangat penulis hargai dan harapkan. Akhir kata, semoga Skripsi ini dapat bermanfaat dalam pengembangan ilmu sains dan teknologi, pengetahuan luas serta semua pihak.
Denpasar, 2016
Penulis
ABSTRAK Hilangnya suplai daya listrik dapat diakibatkan oleh gangguan atau pekerjaan jaringan, sehingga demi menjaga kontinuitas daya listrik di bandara Internasional Ngurah Rai saat hilangnya suplai daya dilakukan manuver beban. Manuver beban dilakukan dengan menghubungkan bus beban Bandara I dan bus beban Bandara II menggunakan bantuan kopel . Kopel dilengkapi pengaman rele arus lebih yang bekerja dengan merasakan input besar arus dan membandingkannya dengan setting rele. Apabila terjadi arus lebih yang melebihi setting rele maka PMT pada kopel akan lepas. Hasil yang diperoleh setelah analisa yaitu nilai nominal beban Bandara I dan beban Bandara II sebesar 300 A, didapat setting arus lebih pada kopel sebesar Iset = 180 A, waktu kerja rele 0.025 detik dengan Tms = 0.052 SI dan untuk setting GFR didapat setting arus sebesar Iset = 28,028 A dengan Tms = 0,008 SI. Simulasi dilakukan dengan memberi gangguan di bus beban Bandara I, dimana rele akan bekerja dengan waktu 0.025 detik untuk memerintahkan PMT pada kopel lepas, sehingga tidak mengganggu jaringan di sisi Penyulang Ngurah Rai I dan Penyulang Ngurah Rai II, sehingga kontinuitas daya beban Bandara II tetap terjaga. Kata Kunci : Proteksi Over Current Relay (OCR), Program ETAP Powerstation.
ABSTRACT Loss of electrical power supply can be caused by a disruption or work network, so in order to maintain continuity of electrical power at Ngurah Rai International Airport when a loss of power supply maneuver the load. Maneuver the load carried by the connecting bus service burden I and II load bus service using the help of coupling. Coupling equipped with a safety relay overcurrent (OCR), which works by sensing the large input currents and compares it with the relay settings. In the event of overcurrent which exceeds the relay setting PMT in the coupling will come off. The results obtained after analysis that the nominal value of the burden of service I and load Airports II of 300 A, obtained setting overcurrent coupling Iset = 180 A, with rele working time 0.025 seconds, Tms = 0.052 SI and for setting GFR obtained Iset = 28.028 A, Tms = 0.008 SI. Simulations carried out by the bus load to disturb the service I, where the relay will work with a time 0.025 seconds to instruct PMT on loose coupling, so it does not interfere with the network on the side feeders Ngurah Rai I and Ngurah Rai II, so that the continuity of load power II to stay awake. Keywords: Over Current Protection Relay (OCR), ETAP program Powerstation.
DAFTAR ISI Halaman SAMPUL DALAM ........................................................................................ i LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ................................................ ii LEMBAR PERSYARATAN GELAR ............................................................ iii LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................ iv UCAPAN TERIMAKASIH ............................................................................ v ABSTRAK ....................................................................................................... vii ABSTRACT ....................................................................................................... viii DAFTAR ISI .................................................................................................... ix DAFTAR TABEL ............................................................................................ xii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii BAB I : PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 2 1.3 Tujuan Penelitian .............................................................................. 2 1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................ 2 1.5 Batasasn Masalah .............................................................................. 3 BAB II : TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Mutakhir................................................ ............................. 4 2.2 Tinjauan Pustaka .............................................................................. 5 2.2.1 Sistem Tenaga Listrik .............................................................. 5 2.2.2 Saluran Distribusi Tenaga Listrik ............................................ 6 2.3 Gardu Induk 20kV............................................................................. 7 2.3.1 Pengaman Kopel ...................................................................... 8 2.3.2 Sistem Pengaman Tenaga Listrik ............................................ 8 2.3.3 Dasar-dasar Sistem Pengaman ................................................. 9 2.3.4 Fungsi Rele Pengaman ............................................................. 10 2.3.5 Syarat-syarat Rele Pengaman ................................................... 10 2.3.6 Daerah Pengaman (Protective Zone) ....................................... 12
2.4 Rele Arus Lebih (Over Current Relay) ............................................. 14 2.4.1 Rele Arus Lebih Seketika (Instantaneous) ............................. 14 2.4.2 Rele Arus Lebih Waktu Tertentu (Definite Time).................... 15 2.4.3 Rele Arus Lebih Waktu Terbalik (Inverse Time)..................... 16 2.4.4 Rele Arus Lebih Waktu Tertentu Dibandingkan Dengan Waktu Terbalik ....................................................................... 16 2.4.5 Prinsip Kerja Setting Arus Lebih ............................................. 18 2.4.6 Prinsip Dasar Perhitungan Arus hubung Singkat 20kV ........... 18 2.4.7 Prinsip Dasar Perhitungan Setting Waktu ................................ 22 2.5 Transformator.................................................................................... 23 2.5.1 Pemutus Tenaga (Circuit Breaker) .......................................... 25 2.5.2 Sakelar PMT Udara Hembus (Air Blast Circuit Breaker) ....... 26 2.5.3 Sakelar PMT Vakum (Vakuum Circuit Breaker) ..................... 27 2.6 Penerapan Program ETAP PowerStation dalam Analisa Hubung Singkat .............................................................................................. 28 BAB III : METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ............................................................ 30 3.2 Sumber dan Jenis Data ...................................................................... 30 3.2.1 Sumber Data ............................................................................. 30 3.2.2 Jenis Data ................................................................................. 30 3.3 Analisa Data ...................................................................................... 30 3.4 Diagram Alur Analisis ...................................................................... 31 BAB IV: PEMBAHASAN DAN ANALISIS 4.1 Gambaran Umum Sistem Distribusi Gardu Hubung Metering ......... 32 4.2 Analisa Impedansi Sumber GIS Bandara .......................................... 33 4.2.1 Perhitungan Impedansi Sumber ............................................... 33 4.2.2 Perhitungan Reaktansi Trafo .................................................... 34 4.2.3 Analisa Impedansi Jaringan Distribusi..................................... 34 4.2.4 Perhitungan Nilai Impedansi Eqivalen .................................... 35 4.2.5 Arus Hubung Singkat Penyulang Ngurah Rai I dan II............. 36 4.3 Analisa Impedansi Sumber GI Pemecutan Kelod ............................. 37
4.3.1 Perhitungan Impedansi Sumber ............................................... 37 4.3.2 Perhitungan Reaktansi Transformator...................................... 38 4.3.3 Analisa Impedansi Jaringan Distribusi..................................... 39 4.3.4 Perhitungan Nilai Impedansi Eqivalen .................................... 39 4.3.5 Arus Hubung Singkat Penyulang Gayatri ................................ 40 4.4 Data Setting Arus Lebih dan Tms Penyulang Ngurah Rai I dan II ... 42 4.4.1 Perhitungan Setting Arus Lebih Incoming ............................... 42 4.4.2 Perhitungan Setting Arus Lebih di GI...................................... 43 4.4.4 Perhitungan Setting Arus Lebih di GH .................................... 44 4.4.5 Perhitungan Setting Arus lebih di Kopel ................................. 45 4.5 Perhitungan Setting Ground Fault Relay .......................................... 46 4.5.1 Perhitungan Setting Ground Fault Relay di GI ........................ 46 4.5.2 Perhitungan Setting Ground Fault Relay di GH ...................... 47 4.5.3 Perhitungan Setting Ground Fault Relay di Kopel .................. 48 4.6 Simulasi Dengan Menggunakan Program Etap ................................ 50 BAB V: PENUTUP 5.1 Simpulan ........................................................................................... 54 5.2 Saran.................................................................................................. 54 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 55 LAMPIRAN-LAMPIRAN
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Konstanta α dan β ..................................................................... 22 Tabel 4.1 Data Pengantar Penyulang Ngurah Rai I,II ............................. 33 Tabel 4.2 Impedansi Jaringan Distribusi Penyulang ngurah rai I dan II .. 35 Tabel 4.3 Perhitungan Impedansi Eqivalen Penyulang Ngurah Rai I,II .. 36 Tabel 4.4 Perhitungan Hubung Singkat Penyulang Ngurah Rai I dan II . 37 Tabel 4.5 Impedansi Jaringan Distribusi Penyulang Gayatri ................... 39 Tabel 4.6 Perhitungan Impedansi Eqivalen Penyulang Gayatri ............... 40 Tabel 4.7 Perhitungan Hubung Singkat Penyulang Gayatri..................... 41 Tabel 4.8 Data Exiting Setting Arus Lebih Penyulang Ngurah Rai I,II... 42 Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Setting OCR dan GFR Penyulang Ngurah Rai I dan II ............................................................................... 49
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Alur Pendistribusian Tenaga Listrik .................................... 5 Gambar 2.2 Zona Pengaman ................................................................... 13 Gambar 2.3 Rangkaian sederhana rele arus lebih seketika dan karakteristiknya ................................................................... 14 Gambar 2.4 Rangkaian sederhana rele arus lebih waktu tertentu dan karakteristiknya.................................................................... 15 Gambar 2.5 Rangkaian sederhana rele arus lebih waktu terbalik dan karakteristiknya.................................................................... 16 Gambar 2.6 Blog Diagram Transformator Arus...................................... 24 Gambar 2.7 Blog Diagram Transformator Tegangan.............................. 25 Gambar 2.8 Pemadaman Busur Api Pada Pemutus Udara Hembus ....... 27 Gambar 2.9 Kontak Pemutus Daya Vakum ............................................ 27 Gambar 2.10 Single Line Dengan Program Etap Powerstation .............. 29 Gambar 3.1 Alur Analisis Penelitian. ...................................................... 31 Gambar 4.1 Gambar Single line Diagram GH.Metering. ........................ 32 Gambar 4.2 Single line Diagram GH.Metering dengan Program ETAP. 50 Gambar 4.3 Tampilan input hasil perhitungan impedansi sumber .......... 50 Gambar 4.4 Tampilan input pengantar Penyulang Ngurah rai I dan II . 51 Gambar 4.5 Tampilan input hasil perhitungan setting rele di GI ............ 51 Gambar 4.6 Tampilan input hasil perhitungan setting rele di GH .......... 51 Gambar 4.7 Tampilan input hasil perhitungan setting rele di kopel ....... 52 Gambar 4.8 Hasil hubung singkat dengan Program ETAP ..................... 52 Gambar 4.9 PMT kopel bekerja saat diberi gangguan ............................ 53
