Makalah Seminar Kerja Praktek PRINSIP KERJA DASAR RELAI JARAK PT PLN (PERSERO) PENYALURAN DAN PUSAT PENGATUR BEBAN JAWA BALI REGION JAWA TENGAH DAN DIY Fergy Romadhany Dwi Syahputra Syahputra.¹, Budi Setiyono ST, MT.2 2 Mahasiswa dan Dosen Jurusan Teknik elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl.Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Email:
[email protected]
1
Abstrak Jaringan tenaga listrik secara garis besar terdiri dari pusat pembangkit, jaringan transmisi (gardu induk dan saluran transmisi) dan jaringan distribusi. Dalam usaha untuk meningkatkan keandalan penyediaan energi listrik, kebutuhan sistem proteksi yang memadai tidak dapat dihindarkan. Pemantauan terhadap kondisi dari sebuah proses sistem tenaga listrik dilakukan untuk kepentingan fungsi ngsi pengawasan dan fungsi kontrol, sehingga kondisi sistem secara real dapat diantisipasi sesuai dengan yang diinginkan. Untuk melaksanakan tugas tersebut dibutuhkan system yang mampu bekerja secara real time, hasil yang akurat, dan handal. Salah satu sistem stem yang digunakan dalam pengawasan dan kontrol terhadap system tenaga listrik adalah sistem radio komunikasi. Sistem ini digunakan untuk alat komunikasi antar GI (Gardu Induk) supaya ada komunikasi sewaktu sewaktu-waktu. Kata Kunci : gardu induk, proteksi 2. Mahasiswa dapat mengetahui operasi sistem tenaga listrik, khususnya di Region Jawa dan DIY secara langsung. 3. Mahasiswa dapat mempelajari sistem proteksi pada SOGI di P3B RJTD.
I.
PENDAHULUAN Energi listrik adalah salah satu energi yang sangat penting bagi manusia, karena hampir semua kegiatan manusia pada saat sekarang ini menggunakannya. Pada sistem tenaga lisrik, energi ini dihasilkan oleh sebuah generator yang digerakkan oleh penggerak mula sehingga bisa menghasilkan energi listrik. Pada saat ini gardu ardu induk tegangan tinggi konvensional mulai bergeser ke gardu induk otomasi, saat ini peralatan yang ditawarkan pabrikan sudah berbasis ke otomasi gardu induk, maka PT PLN (Persero) P3B JB akan mengimplementasikan SOGI (Sistem Otomasi Gadu Induk) pada GI baru, penambahan beberapa bay baru atau rehabilitasi GI. Pada otomasi gardu induk terdiri dari peralatan proteksi dan kontrol karena pada umumnya lokasi pembangkit tenaga listrik tidak selalu dekat dengan pusat beban, sehingga memerlukan instalasi penyaluran, yang harus diamankan dari gangguan sistem yang mungki mungkin terjadi. Hal-hal hal yang menjadi tujuan penulisan laporan Kerja Praktek ini adalah: 1. Mahasiswa melalui kerja praktek ini dapat menerapkan teori yang didapat di bangku kuliah.
II.
SISTEM PROTEKSI Dalam usaha untuk meningkatkan keandalan penyediaan energi listrik, kebutuhan sistem proteksi yang memadai tidak dapat dihindarkan. Sistem proteksi terdiri dari peralatan CT, PT, PMT, Catu daya dc/ac, relai proteksi, teleproteksi yang diintegrasikan dalam suatu rangkaian wiring[1].
Gambar 1 Sistem Proteksi
1
saja PMT terbuka karena relai yang bekerja sendiri atau kabel kontrol yang terluka atau oleh sebab interferensi dan lain sebagainya[1].
Disamping itu diperlukan juga peralatan pendukung untuk kemudahan operasi dan evaluasi seperti sistem recorder, sistem scada dan indikasi relai (announciator). Fungsi peralatan proteksi adalah untuk mengidentifikasi gangguan dan memisahkan bagian jaringan yang terganggu dari bagian lain yang masih sehat serta sekaligus mengamankan bagian yang masih sehat dari. Sistem Proteksi harus memenuhi syarat sebagai berikut : • Sensitif Yaitu mampu merasakan gangguan sekecil apapun. Relai proteksi mendeteksi
adanya gangguan yang daerah pengamanannya, cukup sensitif untuk gangguan tersebut dengan minimum. •
•
2.2
Sistem Otomasi Gardu Induk Operasi sistem tenaga listrik memerlukan banyak informasi mengenai kondisi sistem setiap saat (real time), misalnya membuka dan menutup Circuit Breaker (pemutus). Pada lokasi yang sulit dijangkau, pengoperasian tersebut membutuhkan hadirnya Operator, yang tentu saja membutuhkan biaya besar serta keterlambatan waktu[2]. Otomasi peralatan sisi sekunder gardu induk telah berkembang mulai dari terciptanya peralatan multi fungsi Intelligent Electronic Device (IED) sampai dengan SOGI. Pada otomasi gardu induk terdiri dari peralatan proteksi, kontrol dan pengukuran yang dapat berkomunikasi satu sama lain baik secara lokal maupun secara remote.
terjadi di dan harus mendeteksi rangsangan
Andal Yaitu akan bekerja bila diperlukan (dependability) dan tidak akan bekerja bila tidak diperlukan (security). Dalam keadaan normal atau sistem yang tidak pernah terganggu, relai proteksi tidak bekerja selama berbulan-bulan mungkin bertahun-tahun, tetapi relai proteksi bila diperlukan harus dan pasti dapat bekerja. Selektif Yaitu mampu memisahkan jaringan yang terganggu saja. Selektivitas dari relai proteksi adalah suatu kualitas kecermatan pemilihan dalam mengadakan pengamanan.
III.
PRINSIP KERJA RELAI JARAK Relai jarak atau distance relay digunakan sebagai pengaman utama (main protection) pada Suatu sistem transmisi, dan sebagai cadangan atau backup untuk seksi didepan. Relai jarak bekerja dengan mengukur besaran impedansi (Z), dan transmisi dibagi menjadi beberapa daerah cakupan pengamanan yaitu Zone-1, Zone-2, dan Zone-3, serta dilengkapi juga dengan teleproteksi (TP) sebagai upaya agar proteksi bekerja selalu cepat dan selektif didalam daerah pengamanannya.
2.1
Jenis Gangguan Jenis gangguan dibagi menjadi dua, yaitu Ganguan Sistem dan Gangguan Non-Sistem. Gangguan Sistem Gangguan sistem adalah gangguan yang terjadi di sistem tenaga listrik (sisi primer) seperti pada generator, transformator, SUTT, SKTT dan lain sebagainya. Gangguan sistem dapat dikelompokkan sebagai gangguan permanen dan gangguan temporer. Gangguan temporer adalah gangguan yang hilang dengan sendirinya bila PMT terbuka. Gangguan permanen adalah gangguan yang tidak hilang dengan sendirinya, sedangkan untuk pemulihan diperlukan perbaikan[1].
Dimana :
Gangguan Non-Sistem PMT terbuka tidak selalu disebabkan oleh terjadinya gangguan pada sistem, dapat
Relai jarak akan bekerja dengan cara membandingkan impedansi gangguan yang
Gambar 2 Daerah pengamanan relai jarak
Relai jarak mengukur tegangan pada titik relai dan arus gangguan yang terlihat dari relai, dengan membagi besaran tegangan dan arus, maka impedansi sampai titik terjadinya gangguan dapat ditentukan. Perhitungan impedansi dapat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut :
2
= ⁄ Zf = Impedansi (ohm) Vf = Tegangan (volt) If = Arus Gangguan
terukur dengan impedansi setting, dengan ketentuan : • Bila harga impedansi gangguan lebih kecil daripada impedansi setting relai, maka relai akan trip. • Bila harga impedansi gangguan lebih besar daripada impedansi setting relai, maka relai tidak akan trip. 3.1
Karakteristik Relai Jarak Karakteristik relai jarak biasa digambar di dalam diagram R-X.
Gambar 4 Z1,Z2 partial cross-polarise cross Mho, Z3 Lensa geser
Karakteristik Impedansi • Merupakan lingkaran dengan titik pusatnya ditengah-tengah, tengah, sehingga mempunyai sifat non directional. Untuk diaplikasikan sebagai pengaman SUTT perlu ditambahkan relai directional. • Mempunyai keterbatasan mengantisipasi gangguan tanah high resistance. • Karakteristik impedansi sensitive oleh perubahan beban, terutama untuk SUTT yang panjang sehingga jangkauan lingkaran impedansi dekat dengan daerah beban.
Gambar 5 Z1, Z2 partial cross-polarise cross Mho, Z3 Lensa geser
Karakteristik Reaktansi • Mempunyai sifat non directional. Untuk aplikasi di SUTT perlu ditambah relai directional. • Dengan setting jangkauan resistif cukup besar maka relai reaktansi dapat mengantisipasi gangguan tanah dengan tahanan tinggi. Gambar 3 Karakteristik Impedansi
Karakteristik Mho • Titik pusatnya bergeser sehingga mempunyai sifat directional. • Mempunyai keterbatasan untuk mengantisipasi gangguan tanah high resistance. • Untuk SUTT yang panjang dipilih Zone Zone-3 dengan karakteristik Mho lensa geser. Gambar 6 Karakteristik reaktansi dengan starting Mho
3
Karakteristik Quadrilateral • Karakteristik quadrilateral merupakan kombinasi dari 3 macam komponen yaitu Reaktansi, Berarah, dan Resistif • Dengan setting jangkauan resistif cukup besar maka karakteristik relai quadrilateral dapat mengantisipasi gangguan tanah dengan tahanan tinggi. • Umumnya kecepatan relai lebih llambat dari jenis mho.
•
Dapat menggunakan berbeda type dan relai jarak.
Gambar 9 Pola proteksi pindah jangkauan tak sampai diperkenankan (PUTT)
Pola POTT (Permissive Overreach Transfer Trip) Prinsip kerja darii pola POTT : • Pengiriman sinyal trip (carrier send) oleh relai jarak zone-2. • Trip seketika oleh teleproteksi akan terjadi bila relai jarak zone-2 zone bekerja disertai dengan menerima sinyal (carrier receipt). • Bila terjadi kegagalan sinyal PLC maka relai jarak kembali ke pola dasar. • Dapat menggunakan berbeda type dan relai jarak.
Gambar 7 Karakteristik Quadrilateral
3.2
Pola Proteksi Agar gangguan sepanjang SUTT dapat ditripkan dengan seketika pada kedua sisi ujung saluran, maka relai jarak perlu dilengkapi fasilitas teleproteksi. Gambar 10 Pola proteksi pindah jangkauan lebih diperkenankan (POTT)
Pola Dasar (Basic Scheme) Ciri-ciri Pola dasar : • Tidak ada fasilitas sinyal PLC PLC. • Untuk lokasi gangguan antara 80 – 100 % relai akan bekerja zone-22 yang waktunya lebih lambat (tertunda).
Pola Blocking (Blocking Scheme) Prinsip kerja dari pola blocking : • Pengiriman sinyal block (carrier send) oleh relai jarak zone-3 3 reverse. • Trip seketika oleh teleproteksi akan terjadi apabila relai jarak zone-2 zone bekerja disertai dengan tidak ada penerimaan sinyal block (carrier receipt). • Bila terjadi kegagalan sinyal PLC maka relai jarak akan mengalami mal-kerja. mal • Membutuhkan mbutuhkan sinyal PLC cukup half duplex. • Relai jarak yang dibutuhkan merk dan typenya sejenis.
Gambar 8 Pola proteksi pindah jangkauan tak sampai diperkenankan (PUTT)
Pola PUTT (Permissivee Underreach Transfer Trip) Prinsip kerja dari pola PUTT : • Pengiriman sinyal trip (carrier send) oleh relai jarak zone-1. • Trip seketika oleh teleproteksi akan terjadi bila relai jarak zone-22 bekerja disertai dengan menerima sinyal (carrier receipt). • Bila terjadi kegagalan sinyal PLC maka relai jarak kembali ke pola dasar.
Gambar 11 Rangkaian logic
4
3.3
Recloser (Penutup Balik) Penutup balik adalah suatu alat yang fungsinya adalah untuk keandalan sistem yaitu akan memasukan PMT (Pemutus Tenaga) secara automatis apabila terjadi gangguan yang bersifat temporer pada SUTT/SUTET. Gangguan yang bersifat temporer adalah gangguan hubung tanah dan sering terjadi, maka untuk memenuhi pelayanan energi listrik secara kontinyu maka perlu adanya pemasangan penutup balik tersebut. Prinsip Kerjanya bila terjadi gangguan adalah kondisi normal Switch S Recloser menutup, bila terjadi gangguan temporer maka rele akan bekerja dan memberikan perintah trip PMT pada saat itu juga recloser mulai bekerja saat mendapat tegangan positip dari rele, maka elemen yang start adalah : 1. Elemen Dead Time (DT), setelah beberapa waktu elemen DT menutup kontaknya dan memberi perintah PMT untuk masuk, bersamaan itu juga mengenergise elemen BT (Blocking Time). 2. Elemen BT ini segera membuka rangkaian closing coil PMT sshingga PMT tidak akan bisa reclose. 3. Setelah waktu elemen BT terlampaui sesuai settingnya maka elemen BT akan reset kembali. Selanjutnya elemen DT akan siap kembali untuk melakukan reclose PMT kembali bila terjadi gangguan baru lagi.
• Zona-2, Daerah pengamanan terbagi menjadi dua, yaitu daerah minimal dengan daerah sebesar 120% dari zona1, dan maksimal sebesar 80%(zona-1 + 80%zona-2). • Zona-3, Daerah pengamanan minimal sebesar 1,2(zona-1 + 0,8zona-2) dan daerah maksimal sebesar 0,8(zona-1 + 1,2zona-2). 3. Relai jarak yang digunakan di PT. PLN P3B RJTD Ungaran antara lain adalah MiCom P440 dan ABB REL670. 4.2 Saran 1. Untuk tercapainya fungsi yang optimum pada Relai Jarak, maka fungsi pemeliharan dan perawatan harus selalu dijalankan sehingga peralatan selalu tetap terjaga dalam kondisi yang baik. 2. Dengan diberlakukannya Sistem Otomasi Gardu Induk, maka diperlukan juga relay jarak digital yang mampu berkoordinasi dengan sistem informasi. Maka dari itu diperlukan pemahaman yang baik dari relai digital, karena perawatannya pun tidak semudah relai yang masih menggunakan elektro mekanis. V. [1]
[2] IV. 4.1
PENUTUP Kesimpulan Dari uraian dan penjelasan yang telah penulis sampaikan pada bab-bab sebelumnya dan dari hasil data-data yang diperoleh dari pengamatan yang dilakukan selama melakukan kerja praktek, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Prinsip kerja dari relai jarak adalah mengukur tegangan dan arus pada penghantar kemudian menghitung impedansinya. Impedansi tersebut kemudian dibandingkan dengan settingnya. Apabila perhitungan impedansi lebih kecil dari nilai seting, maka relay akan memberi perintah trip kepada PMT. 2. Daerah proteksi relay jarak dibagi menjadi tiga zona, yaitu: • Zona-1, Daerah pengamanan sebesar 80% dari panjang saluran yang diproteksi.
5
DAFTAR PUSTAKA Dokumen Pelatihan O&M Relai Proteksi Gardu Induk, PT PLN (Persero) P3B, 2005 Dokumen SAS (Substation Automation System) dan SOGI (Sistem Otomasi Gardu Induk), PT PLN (Persero) P3B, 2010
BIODATA Fergy Romadhany Dwi Syahputra, dilahirkan di Jakarta, 23 Maret 1990. Saat ini masih menempuh studi S1 di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro angkatan 2008 mengambil konsentrasi Kontrol.
Semarang, Desember 2011 Mengetahui, Dosen Pembimbing
Budi Setiyono, ST, MT NIP. 197005212000121001
6
