RANCANG BANGUN MODUL PRAKTIKUM PROTEKSI GANGGUAN ANTAR FASA PADA SISTEM DISTRIBUSI
MENGGUNAKAN RELAI SIEMENS 7SJ600
DESIGN AND BUILD PROTECTION EXPERIMENT MODULE
OF INTERPHASE FAULT ON DISTRIBUTION SYSTEM
USING RELAY SIEMENS 7SJ600
PROYEK AKHIR Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III di Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro
Oleh : BRAMANTIKA AJI PRIAMBODO NIM. 091321005
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
DATA PRIBADI
Nama
: Bramantika Aji Priambodo
NIM
: 091321005
Alamat
: Kopo Permai II A1 No 12 RT 01 RW 04 Kabupaten Bandung
Nomor HP
: 085722827758
Nomor Tlp.
: (022) 5407074
E-mail
:
[email protected]
Tempat/Tanggal Lahir
: Kudus , 28 Mei 1992
SD Lulus Tahun
: 2003 di SD Negeri Bojongloa Kidul 4 Bandung
SLTP Lulus Tahun
: 2006 di SMP Negeri 10 Bandung
SLTA Lulus Tahun
: 2009 di SMA Negeri 18 Bandung
Pengalaman Berorganisasi
:
1. Anggota Himpunan Mahasiswa Listrik (HML) Politeknik Negeri Bandung (2009) 2. Anggota Divisi Kesekretariatan Himpunan Mahasiswa Listrik (HML) Politeknik Negeri Bandung. (2009) 3. Anggota Forum Komunikasi Himpunan Mahasiswa Elektro Bandung (FKHMEB) (2009)
iii
KATA MUTIARA
“Tuhan memberikan kebijaksanaan kepada orang yang dikehendaki-Nya,
Barangsiapa yang diberi-Nya kebijaksanaan itu, berarti ia telah
mendapat banyak kebaikan. Hanya orang – orang yang mau berpikir
saja yang dapat mengambil pelajaran ini.”
(QS.2 Al-Baqarah : 269)
“Apa yang aku dapat ini bukan merupakan hasil keberuntungan semata.
Ini semua merupakan pemberian dari Tuhan, Ia dengarkan doa ku, doa
Ibu Bapak ku, serta doa dari orang – orang yang aku cinta. Tuhan juga menghadiahkan karya ini berkat jerih payah usaha ku dengan bantuan tak terhingga pamanku, sahabatku, pembimbingku dan lagi Ibu Bapak ku..”
“Dan kami telah mengamanatkan kepada manusia supaya berbuat baik kepada orang tuanya, Ibunya telah mengandungnya dalam keadaan letih dan semakin sulit sampai masa asuh bayinya berumur 2 tahun. Karena itu bersyukurlah kepada-Ku (Allah SWT) dan kepada orang tuamu. Karena kepada-Ku-lah tempat kembalimu.” (QS.31 Luqman : 14)
Karya ini kupersembahkan untuk mu Bapak Ibu sebagai salah satu hadiah dari satu-per-takterhingga kasih sayang kalian. Adik – adiku serta keluarga besar yang selalu mendukung dan mendoakanku. Karya ini merupakan hasil amal serta bakti ku sebagai seorang pelajar sesuai yang diajarkan oleh Nabi Muhammad SAW dan ini juga semata – mata sebagai salah satu jalan ibadahku yang masih jauh dari sempurna kepada-Mu Tuhan ku Allah SWT
iv
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL .......................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... ii
DATA PRIBADI............................................................................................. iii
KATA MUTIARA .......................................................................................... iv ABSTRAK. ..................................................................................................... v ABSTRACT ..................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR .................................................................................... vii
LEMBAR PERSEMBAHAN ........................................................................ ix DAFTAR ISI ................................................................................................... x DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiv DAFTAR TABEL........................................................................................... xvi DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xvii BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1 1.1. Latar Belakang Masalah .................................................................... 1 1.2. Tujuan ............................................................................................... 2 1.3. Perumusan Masalah ........................................................................... 2 1.4. Pembatasan Masalah .......................................................................... 2 1.5. Metodologi Pengerjaan Proyek Akhir ............................................... 2 1.5.1. Identifikasi Masalah ............................................................... 2 1.5.2. Studi Literatur ........................................................................ 3 1.5.3. Pembuatan Alat ...................................................................... 3 1.5.4. Analisa dan Evaluasi .............................................................. 3 1.5.5. Penyusunan Laporan Proyek Akhir ....................................... 3 1.5.6. Perbaikan dan Penyempurnaan .............................................. 3 1.6. Sistematika Penulisan ........................................................................ 3 BAB II LANDASAN TEORI ....................................................................... 5 2.1. Sistem Distribusi Tenaga Listrik ....................................................... 5 2.2. Gangguan pada Sistem Distribusi Tenaga Listrik ............................. 8
x
2.2.1. Jenis Gangguan ...................................................................... 8
2.2.2. Faktor – Faktor Penyebab Gangguan ..................................... 9
2.2.4. Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa ......................................... 11 2.2.5. Gangguan Hubung singkat 1 Fasa ke Tanah .......................... 12
2.2.3. Gangguan Hubung singkat 3 Fasa.......................................... 10
2.3. Sistem Proteksi................................................................................... 13 2.3.1. Pengertian Sistem Proteksi Tenaga Listrik ............................ 14
2.3.2. Pengertian Relai Proteksi ....................................................... 16 2.3.3. Fungsi Relai Proteksi ............................................................. 16 2.3.4. Syarat-syarat Relai Proteksi ................................................... 17
2.4. Relai Arus Lebih / Over Current Relay (OCR) ................................. 18 2.4.1. Definisi Relai Arus Lebih ...................................................... 18 2.4.2. Fungsi Relai Arus Lebih ........................................................ 18 2.4.3 Jenis Relai Arus Lebih ........................................................... 19 2.4.3.1
Relai Arus Lebih Waktu Seketika (Moment-Instantaneous)........................................ 19
2.4.3.2
Relai Arus Lebih Waktu Tertentu (Definite Time)....................................................... 20
2.4.3.3
Relai Arus Lebih Waktu Berbanding Terbalik ( Inverse ) ............................................................... 21
2.4.4. Beberapa Parameter pada Relai Arus Lebih .......................... 25 2.5. Setting Relai Arus Lebih .................................................................... 26 2.5.1. Setting Arus Untuk Waktu Tunda I> (Ip) .............................. 27 2.5.2. Setting TMS (Tp) ................................................................... 27 2.5.3 Setting Arus Untuk Instantaneous ( I>>) ............................... 27 2.6. Relai Siemens 7SJ600 ........................................................................ 28 2.6.1. Spesifikasi Relai Arus Lebih Siemens 7SJ600 ...................... 29 2.6.2. Setting Karakteristik Gangguan Fasa pada OCR Siemens 7SJ600 .................................................................................... 31 2.7. Current Transformer (CT) ................................................................. 33 2.7.1. Fungsi CT ............................................................................... 35
xi
2.7.2. Prinsip Kerja CT .................................................................... 35
2.7.3. Dua Kelompok Dasar CT ....................................................... 36
BAB III
2.7.4. Akurasi CT ............................................................................. 36 2.7.5. Kelas CT................................................................................ 37 PERANCANGAN DAN REALISASI ........................................ 39
3.1 Definisi Perancangan ......................................................................... 39 3.2 Tujuan Perancangan ........................................................................... 39
3.3 Langkah Perancangan ........................................................................ 40
3.3.1 Perancangan Fungsional ........................................................ 40 3.3.2 Perancangan Fisik/Konstruksi Relai Gangguan antar Fasa ... 41 3.3.3 Menentukan Spesifikasi Alat ................................................. 42 3.3.4 Flowchart ............................................................................... 43 3.3.5 Deskripsi Cara Kerja Alat ...................................................... 44 3.3.6 Pemilihan Komponen ............................................................. 44
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA .................................................... 48
4.1 Pengujian Karakteristik Relai Siemens 7SJ600 ................................. 48 4.1.1 Tujuan .................................................................................... 48 4.1.2 Peralatan yang digunakan ...................................................... 48 4.1.3 Gambar Rangkaian Pengujian ................................................ 49 4.1.4 Langkah Pengujian ................................................................. 49 4.1.5 Data dan Hasil Pengujian Karakteristik ................................. 51 4.1.6 Analisa Pengujian................................................................... 58 4.2 Pengujian Proteksi Hubung Singkat Antar Fasa Pada Jaringan Distribusi Menggunakan Relai Siemens 7SJ600 ............................... 59 4.2.1 Tujuan .................................................................................... 59 4.2.2 Peralatan yang digunakan ...................................................... 59 4.2.3 Gambar Rangkaian Pengujian ................................................ 59 4.2.4 Langkah Pengujian ................................................................. 60 4.2.5 Prosedur Penyetingan Relai Siemens 7SJ600 ........................ 61 4.2.6 Data Pengujian Hubung Singkat ............................................ 62
xii
4.2.7 Setting Relai Arus Lebih ........................................................ 62
4.2.8 Hasil Pengujian ...................................................................... 64 IV BAB
4.2.9 Analisa Pengujian................................................................... 64 KESIMPULAN DAN SARAN .................................................... 65
5.1 Kesimpulan ........................................................................................ 65 5.2 Saran .................................................................................................. 66 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... xviii
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Konfigurasi Sistem Tenaga Listrik .................................................6
Gambar 2.2
Sistem Jaringan Distribusi ...............................................................7
Gambar 2.3
Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa ................................................10
Gambar 2.4
Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa ...............................................11
Gambar 2.5
Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah ...............................12
Gambar 2.6
Rangkaian Pengawatan Relai Arus Lebih .....................................18
Gambar 2.7
Relai Arus Lebih dengan Karakteristik Waktu Kerja Seketika ....19
Gambar 2.8
Relai Arus Lebih dengan Karakteristik Waktu Kerja Tertentu .....20
Gambar 2.9
Relai Arus Lebih dengan Karakteristik Waktu Berbanding
Terbalik ..........................................................................................21 Gambar 2.10 Kurva karakteristik Standard Inverse ...........................................22 Gambar 2.11 Kurva karakteristik Very Inverse ..................................................23 Gambar 2.12 Kurva karakteristik Extremely Inverse ..........................................24 Gambar 2.13 Kurva karakteristik Long Time Inverse ..........................................25 Gambar 2.14 Relai Arus Lebih Siemens Siprotec 7SJ600...................................28 Gambar 2.15 Modul Relai Arus Lebih Siemens Siprotec 7SJ600 .......................28 Gambar 2.16 Konstruksi Relai Siemens Siprotec 7SJ600 ...................................29 Gambar 2.17 Current Transformer (CT) .............................................................34 Gambar 2.18 Kurva kejenuhan untuk pengukuran dan proteksi pada CT ..........34 Gambar 2.19 Prinsip Kerja CT ...........................................................................35 Gambar 3.1
Perancangan Fungsional Karakteristik OCR Siemens 7SJ600 ......40
Gambar 3.2
Perancangan Fungsional Proteksi Hubung Singkat pada Simulator jaringan Distribusi Menggunakan OCR Siemens 7SJ600 .............40
Gambar 3.3
Perancangan Fisik/Konstruksi Karakteristik Siemens 7SJ600 ......41
Gambar 3.4
Perancangan Fisik/Konstruksi Proteksi Hubung Singkat 2 Fasa RelaiSiemens 7SJ600 .....................................................................41
Gambar 3.5
Perancangan Fisik/Konstruksi Proteksi Hubung Singkat 3 Fasa RelaiSiemens 7SJ600 .....................................................................42
xiv
Gambar 3.6
Flowchart Perancangan..................................................................43
Gambar 3.7
OCR Siemens Siprotec 7SJ600 ......................................................44
Gambar 3.8
Power Supply DC ..........................................................................45
Gambar 3.9
Simulator CB – CT dan Kontak Bantu .........................................45
Gambar 3.10 Simulator Jaringan Distribusi Tenaga Listrik ...............................46 Gambar 3.11 Amperemeter ..................................................................................47 Gambar 3.12 Current Injector ............................................................................47
Gambar 4.1
Rangkaian Pengujian Karakteristik OCR ......................................51
Gambar 4.2
Karakteristik Standard Inverse ......................................................52
Gambar 4.3
Karakteristik Short Inverse ...........................................................53
Gambar 4.4
Karakteristik Extremelly Inverse ...................................................54
Gambar 4.5
Karakteristik Long Time Inverse ...................................................55
Gambar 4.6
Karakteristik IEC Siemens 7SJ600 TMS 0,8 .................................57
Gambar 4.7
Karakteristik Definite Time ...........................................................58
Gambar 4.8
Rangkaian Pengujian Proteksi Hubung Singkat 2 fasa .................59
Gambar 4.9
Rangkaian Pengujian Proteksi Hubung Singkat 3 Fasa ................60
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Keterangan Panel Operasi Relai Siemens 7SJ600 .........................30 Setting karakteristik Definite Time untuk Gangguan Antar Fasa ................................................................................................31
Tabel 2.3
Tabel 2.4
Setting karakteristik Inverse Time untuk Gangguan Antar Fasa ................................................................................................32 Operasi Input Setting Karakteristik Gangguan Fasa pada Siemens 7SJ600 ............................................................................................32
Tabel 2.5
Kesalahan Rasio Dan Pergeseran Fasa CT Pengukuran ................37
Tabel 2.6
Kesalahan Rasio Dan Pergeseran Fasa CT Proteksi ......................38
Tabel 4.1
Kurva Karakteristik Standard Inverse ..........................................51
Tabel 4.2
Kurva Karakteristik Very Inverse ..................................................52
Tabel 4.3
Kurva Karakteristik Extremely Inverse ..........................................53
Tabel 4.4
Kurva Karakteristik Long Time Inverse ........................................54
Tabel 4.5
Kurva Karakteristik IEC Siemens 7SJ600 TMS 0,8 ......................55
Tabel 4.6
Kurva Karakteristik Definite Time ................................................57
Tabel 4.7
Tabel Perbandingan Waktu ............................................................58
Tabel 4.8
Tabel Pengujian Arus Hubung Singkat 2 Fasa .............................60
Tabel 4.9
Tabel Pengujian Arus Hubung Singkat 3 Fasa .............................60
Tabel 4.10
Tabel Hasil Pengujian kerja OCR .................................................64
xvi
DAFTAR PUSTAKA
_____2005. Pelatihan O&M Relai Proteksi Gardu Induk. Jakarta : PT. PLN
(Persero) P3B
_____2012. Buku panduan Proyek Akhir Program Studi Teknik Listrik Jurusan
Teknik Elektro. Bandung : Politeknik Negeri Bandung
Arismunandar Artono, Kuwuhara Susumu. 1997. Teknik Tenaga Listrik . Jakarta :
Pradyna Paramita
Aslimeri, dkk,. 2008.Teknik Transmisi Tenaga Listrik. Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan. Suhadi. 2008. Teknik Distribusi Tenaga Listrik. Jakarta : Departemen Pendidikan Nasional Sunarto, ST., M.Eng., 2010. Proteksi Sistem Tenaga. Bandung. Diktat Kuliah, Politeknik Negeri Bandung. Tohir, Toto, ST,. MT,. 2010. Analisa Sistem Tenaga. Bandung. Diktat Kuliah, Politeknik Negeri Yuliyawati, Sri Nur dan Hazma. 2009. Kiat Penulisan laporan Ilmiah Untuk program Diploma. Bandung : UPT penerbit Polban Siemens Siprotec 7SJ600,Catalogue, 2003 . http://www.ev.siemens.de . Jerman Siemens Siprotec 7SJ600 Manual, 2003 . http://www.ev.siemens.de . Jerman Siemens SIP : 2008 , Overcurrent Relay . Jerman .
xviii
