RANCANG BANGUN MODUL PRAKTIKUM UJI
KARAKTERISTIK OCR DAN GFR MENGGUNAKAN RELAY
TIPE SEPAM 1000
DESIGN AND IMPLEMENTATION TEST MODULE OCR AND GFR CHARACTERISTIC USING SEPAM 1000 RELAY TYPE
PROYEK AKHIR Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro
Oleh: FERRY YULIYANSYAH 091321050
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
RANCANG BANGUN MODUL PRAKTIKUM UJI KARAKTERISTIK OCR DAN GFR MENGGUNAKAN RELAY TIPE SEPAM 1000
DESIGN AND IMPLEMENTATION TEST MODULE OCR AND GFR CHARACTERISTIC USING SEPAM 1000 RELAY TYPE
PROYEK AKHIR
disusun oleh :
Ferry Yuliyansyah 091321050
Telah disidangkan di depan Majelis Sidang Proyek Akhir pada tanggal 19 Juli 2012 Susunan Majelis Sidang Proyek Akhir: Ketua Penguji
Anggota Penguji I
Anggota Penguji II
Yudi Prana Hikmat, ST., MT. Dwi Asmono, Drs., M.Pd. NIP. 19640128 199003 1 001 NIP. 19551020 198603 1 002
Nanang Mulyono, ST., MT. NIP. 19770718 200812 1 001
Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
Dadang Hidayat, Ir. NIP. 195501006 197204 1 001
Hari Purnama, Ir., M.Eng. NIP. 19580601 199303 1 001
Proyek Akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Ahli Madya tanggal Mengesahkan Ketua Jurusan Teknik Elektro
Hari Purnama, Ir., M.Eng. NIP.19580601 199303 1 001
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Nama
: Ferry Yuliyansyah
NIM
: 091321050
Tempat, tanggal lahir
: Tasikmalaya, 15 juli 1990
Alamat
: Jalan M Wijaya Praja, RT/RW 01/01, NO 73, Kelurahan Sambong Pari, Kecamatan Mangkubumi, Kota Tasikmalaya
Agama
: Islam
No. Telepon / HP
: 081322621296
E-Mail
:
[email protected]
SD lulus tahun
: 2003 di SD Negeri Rahayu 1, Tasikmalaya
SMP lulus tahun
: 2006 di SMP Negeri 10, Tasikmalaya
SMK lulus tahun
: 2009 di SMK Negeri 2 Tasikmalaya
Pengalaman Organisasi
: 1.Anggota HML 2009 - 2012 2.Anggota Divisi Olahraga HML 2010 - 2012
KATA MUTIARA
“Jika kau tidak mengetahui kemana kau pergi, jalan manapun akan menyampaikanmu kesana.” (Lewiss Caroll)
“Masalah signifikan yang kita hadapi hari ini tidak akan dapat diatasi dengan tingkat pemikiran yang sama dengan ketika kita menciptakannya.” (Albert Einstein)
“Senyuman mempunyai banyak arti dan makna tetapi tertawa lepas hanya mempunyai satu makna, yaitu gembira.” (Penulis) “Bisa karena terbiasa, terbiasa karena dipaksa.” (Penulis) “Menjalani kehidupan bagaikan mendaki gunung yang mempunyai tingkat kesulitan dalam setiap tahapnya. Ketika telah sampai, anda dapat melihat seberapa besar pengorbanan dan jerih payah anda dan memahami arti sebuah kehidupan ketika berada di puncak.” (Penulis) Niscaya Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman di antara kalian dan orang-orang yang diberi ilmu (agama) beberapa derajat." Al-Mujaadilah: 11
LEMBAR PERSEMBAHAN
Laporan Proyek Akhir ini dipersembahkan untuk : 1.
Ayah dan Ibu tercinta yang selalu memberikan do’a, bimbingan, arahan,
cinta, kasih sayang, dan dukungan baik dalam moril maupun materil.
2.
Linda Sulastri yang selalu memberikan nasehat, dorongan, cinta dan kasih sayang.
3.
Rekan-rekan SDTL distribusi yang dalam tengah menjalakan proyek akhir
selalu memberikan warna dalam keseharian.
4. Rekan-rekan SDTL crew 2012 (ridwan, dida, dodi, reza, apep, ega, dede, bramatika, hari, rian, surda, gilang, saeful) yang selalu memberikan semangat
dan motivasi serta keindahan hari-hari di dalam suasana Lab.SDTL. 5.
Semua anggota LISTRIK B 2009 yang selalu mengisi hari-hari di kampus dengan suka cita, duka, canda, dan tawa.
6.
Semua teman listrik angkatan 2009.
7.
Seluruh keluarga HML tercinta, Himpunan Mahasiswa Listrik yang telah menggoreskan tinta di dalam lembaran kehidupan.
8.
Seluruh staff Teknik Listrik (pak Tete, pak Dadi, pak Pane, pak Djaja, pak Tatang, pak Heru, pak Tumadi, pak Usep, dan pak Bambang) dan Teknik Elektro (pak Edi, pak Isan, dan bu Endang) Terima kasih semuanya, semoga Alloh SWT memberikan kemudahan dalam
menjalankan kehidupan dan membalas semua amal kebaikan semuanya, amin.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Allah SWT atas Rahmat dan
Hidayah-Nya sehingga Penulis dapat menyelesaikan laporan Proyek Akhir yang
berjudul “Rancang Bangun Modul Praktikum Uji Karakteristik OCR Dan Menggunakan Relay Tipe SEPAM 1000”. GFR
Pembuatan laporan akhir ini merupakan salah satu syarat kelulusan untuk
menyelesaikan pendidikan Diploma III di Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung. Dalam Penulisan laporan Proyek Akhir ini Penulis menemui berbagai kesulitan dan kendala dalam penyelesaiannya, oleh karena itu Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa adanya bimbingan, dukungan, dan inspirasi dari berbagai pihak, maka laporan Proyek Akhir ini tidak dapat diselesaikan sesuai dengan harapan Penulis. Pada kesempatan ini Penulis ucapakan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Hari Purnama, ST. MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung. 2.
Bapak Sunarto, ST. MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Bandung.
3.
Bapak Dadang Hidayat, Ir. selaku dosen pembimbing utama yang telah senantiasa membimbing, memberi ilmu, dan arahan kepada Penulis.
4.
Bapak Hari Purnama, ST. MT. selaku dosen pembimbing pendamping yang telah senantiasa membimbing, memberi ilmu, dan arahan juga kepada penulis.
5.
Bapak Supriyanto, ST., MT. selaku dosen pendamping semua anggota SDTL 2012.
6.
Bapak Yudi Prana Hikmat, ST., MT. selaku ketua penguji yang telah senantiasa menguji penulis.
7.
Bapak Dwi Asmono, Drs., M.Pd. selaku penguji I yang telah senantiasa
menguji penulis. 8.
Bapak Nanang Mulyono, ST., MT. selaku penguji II yang telah senantiasa menguji penulis.
9. Teknisi bengkel dan laboratorium khususnya bapak Tete, dan bapak Tatang, terima kasih atas dukungan dan bantuannya selama pengerjaan Proyek Akhir
ini. 10. Serta semua pihak yang tidak dapat sebutkan satu persatu
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam perancangan
dan pembuatan laporan Proyek Akhir ini. Oleh karena itu besar harapan Penulis menerima saran dan kritik untuk perbaikan laporan ini. Semoga laporan untuk
Proyek Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi para mahasiswa Politeknik Negeri Bandung pada khususnya dan dapat memberikan pengetahuan lebih untuk para pembaca masyarakat luas pada umumnya.
Bandung,
Agustus 2012
Penulis
ABSTRAK
OCR dan GFR yang berfungsi sebagai pengaman hubung singkat antara fasa dan
gangguan hubung singkat antara fasa dan gangguan hubung singkat fasa ke tanah di jaringan. Dari berbagai jenis dan type relai pengaman arus lebih, salah satunya
adalah relay gabungan dari fungsi OCR/GFR tipe SEPAM 1000. Rancang bangun modul praktikum uji karakteristik OCR menggunakan SEPAM 1000 bertujuan untuk mengembangkan modul praktikum dengan sasaran
pengujian karakteristik relay arus dan implementasi rangkaian pengujian pada simulator jaringan distribusi tenaga listrik. Tujuannya untuk melaksanakan
praktikum pengujian karakteristik relay tipe SEPAM 1000, mengetahui cara membuat kurva karakteristik relay, mampu menganalisa hasil pengujiaan yang di bandingkan dengan hasil perhitungan. Dari hasil uji coba karakteristik SEPAM 1000 meliputi beberapa karakteristik yaitu : Standar Inverse Time (SIT), Very Inverse (VIT), Extremely Inverse Time (EIT), Ultra Inverse Time (UIT). Perbandingan dari hasil perhitungan dan hasil pengukuran memiliki kisaran error 0,01% sampai 0,10%.
Kata Kunci : Uji Karakteristik SEPAM 1000
ABSTRACT
OCR and GFR which serves as a safety short circuit between phases and between
phase short circuit interruption and interference phase to ground short circuit in the network. Of the various kinds and types of safety overcurrent relays, one of
which is a combination of function relay OCR / GFR type of Sepam 1000. The design characteristics of the test lab module using Sepam 1000 OCR aims to develop lab modules to target testing and implementation of the current
characteristics of the relay circuit simulator testing on power distribution network. The aim is to carry out the testing lab characteristic type of Sepam 1000 relay, to
know how to make a relay characteristic curve, we can analyze the results pengujiaan compared with the calculation results. From the test characteristics of Sepam 1000 includes several characteristics, namely: Inverse Standard Time (SIT), Very Inverse (VIT), Extremely Inverse Time (EIT), Ultra Inverse Time (UIT). Comparison of the results of calculations and measurements have an error range of 0.01% to 0.10%.
Keywords: test characteristics SEPAM 1000
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL ………………………………………………………..
i
HALAMAN PENGESAHAN ………………………………………………
ii
DATA PRIBADI (CV) ……………………………………………………...
iii
HALAMAN PERSEMBAHAN ……………………………………………
iv
ABSTRAK ………………………………………………………..………....
v
ABSTRACT …………………………………………………………..……...
vi
KATA PENGANTAR ……………………………………………………....
vii
DAFTAR ISI ………………………………………………………....……..
ix
DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………….. xiii DAFTAR TABEL …………………………………………………………..
xv
DAFTAR LAMPIRAN ……………………………………………………..
xvi
BAB I PENDAHULUAN ...........................................................................
1
1.1 Latar Belakang Masalah .........................................................................
1
1.2 Tujuan Penulisan ....................................................................................
2
1.3 Perumusan Masalah ................................................................................
2
1.4 Pembatasan Masalah ..............................................................................
2
1.5 Metode Penulisan ...................................................................................
3
1.6 Sistematika Penulisan .............................................................................
3
BAB II LANDASAN TEORI ....................................................................
5
2.1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik ............................................................
5
2.2 Pengelompokan Jaringan Distribusi Tenaga Listrik ..............................
6
2.3 Klasifikasi Saluran Distribusi Tenaga Listrik .......................................
8
2.3.1 Menurut Nilai Tegangannya .........................................................
8
2.3.2 Menurut Bentuk Tegangannya ......................................................
8
2.3.3 Menurut Jenis/Tipe Konduktornya .............................................. 2.3.4 Menurut Susunan (konfigurasi) salurannya .................................
8
2.3.5 Menurut Susunan Rangkainnya ...................................................
9
2.3.5.1 Jaringan Sitem Distribusi Primer .......................................
9
2.3.5.2 Jaringan Sistem Distribusi Sekunder .................................
9
2.4 Gangguan Pada Sistem Tenaga Listrik .................................................
15
2.4.1 Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa .........................................
16
2.4.2 Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa ..........................................
18
2.4.3 Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah .........................
19
2.5 Faktor-Faktor Penyebab Terjadinya Gangguan .....................................
20
2.5.1 Definisi Miniature Circuit Breaker ...............................................
21
2.6 Sistem Proteksi ......................................................................................
17
2.6.1 Pengertian Sistem Proteksi ...........................................................
23
2.6.2 Tujuan Sistem Proteksi .................................................................
23
2.7 Relay Proteksi ........................................................................................
23
2.7.1 Pengertian Relay Proteksi .............................................................
23
2.7.2 Fungsi Relay Proteksi ..................................................................
23
2.7.3 Persyaratan Relay Proteksi ...........................................................
24
2.8 Relay Arus Lebih ..................................................................................
25
2.8.1 Pengertian Relay Arus Lebih .........................................................
27
2.8.2 Jenis Relay Arus Lebih ..................................................................
27
2.9 Relay Gngguan Tanah/Ground Fault Relay (GFR) ...............................
27
2.10 Seting Dan Koordinasi Relay Arus Lebih ............................................
31
2.10.1 Pertimbangan Umum ...................................................................
32
2.10.2 Parameter Seting Relay Arus Lebih .............................................
32
2.10.2.1 Seting Arus Untuk Waktu Tunda ..................................
33
2.10.2.2 Seting Arus Untuk Instantaneous ..................................
33
2.10.2.3 Seting TMS ...................................................................
33
2.10.3 Relay OCR Sepam 1000 ..............................................................
33
2.11 Metode Seting Relay SEPAM 1000 ....................................................
34
2.11.1 Seting Arus Waktu Tunda ............................................................
36
2.11.2 Seting Arus Instantaneous ............................................................
36
36 BAB III PERANCANGAN ALAT ............................................................
3.1 Definisi Perancangan ..............................................................................
3.2 Tujuan Perancangan ...............................................................................
37
3.3 Langkah Perancangan ............................................................................
37
3.3.1 Perancangan Fungsional ................................................................
37
3.3.2 Perancangan Fisik ..........................................................................
38
3.3.3 Perancangan Kinerja ......................................................................
38
3.3.4 Menentukan Spesifikasi Alat .........................................................
38
3.3.5 Flowchart Perancangan ..................................................................
39
3.3.6 Deskripsi Cara Kerja Alat ..............................................................
40
3.3.7 Alat/ Peralatan Yang Digunakan ...................................................
41 41
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ...................................................
36
4.1 Karakteristik Relay Tipe SEPAM 1000 .................................................
36
4.1.1 Tujuan ............................................................................................
45
4.2 Peralatan yang Digunakan .............................................................
45
4.3 Gambar Rangkaian Pengujian GFR .....................................................
45
4.4 Gambar Rangkain Pengujiaan OCR .....................................................
46
4.5 Data Pengujian Karakteristik ........................................................
50
4.6 Langkah Percobaan .......................................................................
48
4.6.1 Tabel Dan Kurva Pengujiaan Karakteristik OCR ..........................
37
51
4.7 Tabel Dan Kurva Pengujiaan Karakteristik GFR ...................................
53
4.8 Analisa OCR ..........................................................................................
57
4.8.1 Analisa Karakteristik OCR (SIT) ...................................................
61
4.8.2 Analisa Karakteristik OCR (VIT) ...................................................
61
4.8.3 Analisa Karakteristik OCR (EIT) ....................................................
61
4.8.4 Analisa Karakteristik OCR (UIT) ................................................
62
4.9 Analisa GFR ...........................................................................................
62
4.9.1 Analisa Karakteristik GFR (SIT) .....................................................
63
4.9.2 Analisa Karakteristik GFR (VIT) .....................................................
63
4.9.3 Analisa Karakteristik GFR (EIT) .....................................................
63
4.9.4 Analisa Karakteristik GFR (UIT) .....................................................
64
4.10 Analisa Perbandingan Karakteristik OCR Dan GFR ...........................
64
65
BAB V PENUTUP ......................................................................................
5.1 Kesimpulan ............................................................................................
66
5.2 Saran .......................................................................................................
66
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN – LAMPIRAN
67
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Sistem Penyaluran Tenaga Listrik ..........................................
6
Gambar 2.2 Pembagian Tegangan Sistem Tenaga Listrik ..........................
7
Gambar 2.3 Radial Tipe Pohon ...................................................................
11
Gambar 2.4 Radial Dengan Tie Dan Switch Pemisah ..............................
12
Gambar 2.5 Radial Dengan Pusat Beban ..................................................
12
Gambar 2.6 Radial Dengan Pembagian Phasa Area .................................
13
Gambar 2.7 Jaringan Distribusi Tipe Ring (loop)......................................
14
Gambar 2.8 Jaringan Distribusi Tipe Spindle ...........................................
15
Gambar 2.9 Komponen Sistem Distribusi Sekunder ................................
16
Gambar 2.10 Hubungan Tegangan Menengah Ke Tegangan Rendah Dan Konsumen ..............................................................................
16
Gambar 2.11 (A) Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa (B) Rangkaian Ekivalen Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa .........................
18
Gambar 2.12 (A) Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa (B) Rangkaian Ekivalen Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa .........................
19
Gambar 2.13 (A) Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa Ke Tanah (B) Rangkaian Ekivalen Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa Ke Tanah .....................................................................................
20
Gambar 2.14 Karakteristik Relay Arus Lebih Waktu Seketika .................
28
Gambar 2.15 Karakteristik Relay Arus Lebih Waktu Tertentu .................
28
Gambar 2.16 Karakteristik Relay Arus Lebih Waktu Terbalik .................
29
Gambar 2.17 Kurva Karakteristik Waktu Invers .......................................
31
Gambar 2.18 Relay Gangguan Tanah ........................................................
32
Gambar 2.19 Fungsi Dan Skema Koneksi Relay SEPAM 1000 ...............
34
Gambar 2.20 (A) Display Relay SEPAM 1000 (B) Tampak Depan Relay SEPAM 1000 (C) Tampak Belakang Dan Koneksi Relay SEPAM 1000 .........................................................................
35
Gambar 3.1 Perancangan Fungsional Karakteristik OCR Dan GFR SEPAM 1000 .........................................................................
38
Gambar 3.2 Perancangan Konstruksi Pengujian Karakteristik Relay
SEPAM 1000 ........................................................................
38
Gambar 3.3 Flowchart Perancangan ..........................................................
40
Gambar 3.4 Modul Praktikum Proteksi Arus Lebih Gangguan Tanah (GFR) SEPAM 1000 ..............................................................
41
Gambar 3.5 Ampermeter ............................................................................
42
Gambar 3.6 Sumber Variable .....................................................................
42
Gambar 3.7 Simulator Sumber Jaringan 3 Fasa .........................................
43
Gambar 3.8 Simulator CB ..........................................................................
43
Gambar 3.9 Simulator Beban ......................................................................
45
Gambar 4.1 Rangkaian Pengujian GFR Relay Tipe SEPAM 1000 ............
47
Gambar 4.2 Rangkaian Pengujian OCR Relay Tipe SEPAM 1000 ...........
50
Gambar 4.3 Kurva Perhitungan Dan Pengujian Karakteristik SIT .............
53
Gambar 4.4 Kurva Perhitungan Dan Pengujian Karakteristik VIT ............
54
Gambar 4.5 Kurva Perhitungan Dan Pengujian Karakteristik EIT .............
55
Gambar 4.6 Kurva Perhitungan Dan Pengujian Karakteristik UIT ............
56
Gambar 4.7 Kurva Perhitungan Dan Pengujian Karakteristik SIT .............
57
Gambar 4.8 Kurva Perhitungan Dan Pengujian Karakteristik VIT ............
58
Gambar 4.9 Kurva Perhitungan Dan Pengujian Karakteristik EIT .............
59
Gambar 4.6 Kurva Perhitungan Dan Pengujian Karakteristik UIT ............
60
DAFTAR TABEL
Halaman 4.1 Karakteristik SIT (OCR) .............................................................. Tabel
53
Tabel 4.2 Karakteristik VIT ..........................................................................
54
Tabel 4.3 Karakteristik EIT ............................................................................
55
Tabel 4.4 Karakteristik UIT …………………...............................................
56
Tabel 4.5 Karakteristik SIT (GFR)..................................................................
57
4.6 Karakteristik VIT ........................................................................... Tabel
58
Tabel 4.7 Karakteristik EIT ............................................................................
59
Tabel 4.8 Karakteristik UIT ...........................................................................
60
Tabel 4.9 Selisih t Hitung Dan t Ukur Kurva Standar Inverse .......................
61
Tabel 4.10 Selisih t Hitung Dan t Ukur Kurva Very Inverse .........................
61
Tabel 4.11 Selisih t Hitung Dan t Ukur Kurva Extremeely Inverse ...............
62
Tabel 4.12 Selisih t Hitung Dan t Ukur Kurva Ultra Inverse .........................
62
Tabel 4.13 Selisih t Hitung Dan t Ukur Kurva Standar Inverse .....................
63
Tabel 4.14 Selisih t Hitung Dan t Ukur Kurva Very Inverse .........................
63
Tabel 4.15 Selisih t Hitung Dan t Ukur Kurva Extremeely Inverse ...............
64
Tabel 4.16 Selisih t Hitung Dan t Ukur Kurva Ultra Inverse .........................
64
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Job Sheet Praktikum SEPAM 1000 Lampiran B Manual Book Relay SEPAM 1000
DAFTAR PUSTAKA
1) BidangAkademik, 1999. PedomanPelaksanaanTugasAkhir/ProyekAkhir. 1999.
Bandung : PoliteknikNegeri Bandung
2) Yuliyawati, Sri Nur dan Hazma. 2009. Kiat Penulisan Laporan Ilmiah
Untuk Program Diploma. Bandung : Politeknik Negeri Bandung..
3) www.schneider-electric.com.1998. SEPAM 1000 Overcurrent and Earth-fault
Relay Germany. 4) Sunarto. 2009. Modul Bahan Ajar Sistem Proteksi Tenaga Listrik.
Bandung.
5) Supriyanto. 2011. Relai Arus Lebih Overcurrent Relay. Bandung.. 6) Utomo, Heri Budi. 2010. Modul Bahan Ajar Distribusi Tenaga Listrik. Bandung.
