RANCANG BANGUN MODUL PRAKTIKUM UJI KARAKTERISTIK RELE ARUS LEBIH MCGG 53
DESIGN OF OVER CURRENT RELAY MCGG 53 CHARACTERISTIC TEST MODULE
Proyek Akhir
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Diploma Tiga Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro
Oleh :
Gilang Pramesti Rachmat 091321015
POLBAN
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
ABSTRAK
Rancang bangun modul praktikum proteksi sistem distribusi tenaga listrik
menggunakan rele OCR MCGG 53 merupakan pengembangan kurikulum pembelajaran di laboratorium Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri
Bandung. Modul praktikum yang telah dibuat ini mampu mendeskripsikan dengan jelas pengujian karakteristik rele MCGG 53 beserta analisa dari karakteristik invers rele MCGG 53. Dan berhasil diuji untuk kerja karakteristik OCR. Kunci Kata
: Modul praktikum OCR MCGG 53, Karakteristik rele MCGG 53, Analisa karakteristik invers rele MCGG 53.
v
ABSTRACT
The design of experimental module, power distribution protection system
using OCR MCGG type 53 is a leraning curriculum development at the laboratory of Electrical Engineering Bandung State Polytechnic. Module that has
been made is able to clearly describe the test characteristics MCGG 53 relays with the analyze of inverse characteristic is successfully tested for OCR characteristics work.
Keywords : OCR module 53 MCGG, Relay characteristic of 53 MCGG, Analize
Inverse relay characteristic of 53 MCGG.
vi
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL ………………………………………………………..
i
HALAMAN PENGESAHAN ………………………………………………
ii
DATA PRIBADI (CV) ……………………………………………………...
iii
LEMBAR 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 Gangguan pada Sistem Distribusi Tenaga Listrik ..................................
5
2.1.1 Jenis Gangguan ..............................................................................
5
2.1.2 Jenis Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa ..................................
6
2.1.3 Jenis Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa ..................................
7
2.1.4 Jenis Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah ..................
8
ix
2.2 Faktor Penyebab Gangguan ...................................................................
2.3 Rele Proteksi ..........................................................................................
10
2.3.1 Pengertian Rele Proteksi ................................................................
11
2.3.2 Fungsi Rele Proteksi ......................................................................
11
2.3.3 Syarat-syarat Rele Proteksi ............................................................
11
2.4 Transformator Arus (Trafo CT) .............................................................
12
2.5 Miniature Circuit Breaker ......................................................................
14
2.5.1 Definisi Miniature Circuit Breaker ...............................................
14
2.6 Rele Arus Lebih (OCR) ..........................................................................
15
2.6.1 Definisi Rele Arus Lebih ...............................................................
15
2.6.2 Fungsi Rele Arus Lebih .................................................................
15
2.6.3 Jenis Rele Arus Lebih ....................................................................
16
2.6.3.1 Rele Arus Lebih Waktu Seketika ......................................
16
2.6.3.2 Rele Arus Lebih Waktu Tertentu .......................................
17
2.6.3.3 Rele Arus Lebih Berbanding Terbalik ...............................
18
2.6.4 Beberapa Parameter Pada Rele Arus Lebih ...................................
22
2.7 Setting Rele Arus Lebih .........................................................................
23
2.7.1 Setting Arus Untuk Waktu Tunda (I>) ..........................................
23
2.7.2 Setting Arus Untuk Instantaneous (I>>) .......................................
23
2.7.3 Setting TMS ...................................................................................
24
2.8 Rele Hubung Tanah (Ground Fault Rele ) .............................................
24
2.9 Rele OCR MCGG 53 .............................................................................
25
2.9.1 Konstruksi Rele OCR MCGG 53 ..................................................
25
2.9.2 Wiring Rele OCR MCGG 53 .........................................................
26
2.10 Metode Setting OCR MCGG 53 ..........................................................
26
2.10.1 Setting Arus Waktu Tunda ..........................................................
26
2.10.2 Pemilihan Kurva Karakteristik ....................................................
27
2.10.3 Setting TMS .................................................................................
28
2.10.4 Setting Arus Instantaneous ..........................................................
28
x
9
BAB III PERANCANGAN ALAT ............................................................
3.1 Deskripsi Alat .........................................................................................
31
3.2 Tujuan Perancangan ...............................................................................
31
3.3 Langkah Perancangan ............................................................................
31
3.3.1 Perancangan Fungsional ................................................................
32
3.3.1.1 Karakteristik OCR tipe MCGG 53 ....................................
32
3.3.2 Perancangan Fisik / Konstruksi .....................................................
32
3.3.2.1 Karakteristik OCR tipe MCGG 53 ....................................
32
3.3.3 Perancangan Kinerja ......................................................................
32
3.3.4 Menentukan Spesifikasi Alat .........................................................
33
3.3.5 Menentukan Urutan Kerja .............................................................
34
3.3.6 Deskripsi Cara Kerja Alat ..............................................................
35
3.3.7 Pemilihan Komponen ....................................................................
35
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ...................................................
39
4.1 Tujuan .....................................................................................................
39
4.2 Langkah Percobaan / Pengujian .............................................................
39
4.3 Alat dan Bahan yang digunakan .............................................................
40
4.4 Menguji Data Pengujian Karakteristik OCR Rele MCGG 53 ...............
40
4.4.1 Pengujian Karakteristik Standard Inverse Rele MCGG 53 ..........
40
4.4.1.1 Tujuan ..............................................................................
40
4.4.1.2 Rangkaian Pengujian ........................................................
41
4.4.1.3 Langkah Percobaan ..........................................................
41
4.4.1.4 Kurva Karakteristik Standard Inverse ............................
46
4.4.1.5 Analisa Karakteristik Standard Inverse ..........................
47
4.4.2 Pengujian Karakteristik Very Inverse Rele MCGG 53 ................
47
4.4.2.1 Tujuan ..............................................................................
47
4.4.2.2 Rangkaian Pengujian ........................................................
47
4.4.2.3 Langkah Percobaan ..........................................................
48
4.4.2.4 Kurva Karakteristik Very Inverse .....................................
51
4.4.2.5 Analisa Karakteristik Very Inverse ..................................
52
xi
31
4.4.3 Pengujian Karakteristik Extremely Inverse Rele MCGG 53 ........
52
4.4.3.1 Tujuan ..............................................................................
52
4.4.3.2 Rangkaian Pengujian ........................................................
52
4.4.3.3 Langkah Percobaan ..........................................................
53
4.4.3.4 Kurva Karakteristik Extremely Inverse ............................
56
4.4.3.5 Analisa Karakteristik Extremely Inverse ..........................
57
4.4.4 Pengujian Karakteristik Long Time Inverse Rele MCGG 53 ......
57
4.4.4.1 Tujuan ..............................................................................
57
4.4.4.2 Rangkaian Pengujian ........................................................
57
4.4.4.3 Langkah Percobaan ..........................................................
58
4.4.4.4 Kurva Karakteristik Long Time Inverse ...........................
61
4.4.4.5 Analisa Karakteristik Long Time Inverse .........................
62
4.4.5 Perbandingan Pengujian Karakteristik OCR Rele MCGG 53 .....
63
4.4.5.1 Tujuan ..............................................................................
63
4.4.5.2 Rangkaian Pengujian ........................................................
63
4.4.5.3 Langkah Percobaan ..........................................................
63
4.4.5.4 Perbandingan Pengujian Karakteristik Inverse ................
64
4.4.5.5 Analisa Perbandingan Karakteristik OCR Inverse ..........
69
BAB V PENUTUP ......................................................................................
70
5.1 Simpulan .................................................................................................
70
5.2 Saran .......................................................................................................
71
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN – LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa ………..…………………
7
Gambar 2.2 Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa ………..…………………
8
Gambar 2.3 Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah …………..……
9
Gambar 2.4 Rangkaian Konstruksi Trafo Arus ……………...…………...
12
Gambar 2.5 Kurva Kejenuhan untuk Pengukuran dan Proteksi ………...
13
Gambar 2.6 MCB Satu Fasa dan MCB Tiga Fasa ………………………
15
Gambar 2.7 Rele Arus Lebih dengan Karakteristik Waktu Kerja
Seketika …………………………………...……..................
16
Gambar 2.8 Rele Arus Lebih dengan Karakteristik Waktu Kerja Tertentu …………………………………...……..................
17
Gambar 2.9 Rele Arus Lebih dengan Karakteristik Waktu Kerja Terbalik …………………………………...……..................
18
Gambar 2.10 Kurva Karakteristik t = f ( I ) IEC ..………………………...
21
Gambar 2.11 Rangkaian Pengawatan GFR .................................................
24
Gambar 2.12 Konstruksi Rele MCGG 53 ...................................................
25
Gambar 2.13 Wiring Rele OCR/GFR tipe 53 Pada Jaringan Tenaga Listrik ....................................................................................
25
Gambar 3.1 Perancangan Fungsional Karakteristik OCR Tipe MCGG 53 ..............................................................................
32
Gambar 3.2 Perancangan Fisik / Konstruksi Karakteristik OCR Tipe MCGG 53 ..............................................................................
32
Gambar 3.3 Flowchart Perancangan .........................................................
34
Gambar 3.4 Simulator Sumber Jaringan 3 Fasa ........................................
35
Gambar 3.5 Rele MCGG 53 .....................................................................
36
Gambar 3.6 Amperemeter .........................................................................
37
Gambar 3.7 Simulator Beban ....................................................................
37
Gambar 3.8 Simulator CB .........................................................................
37
xiii
Gambar 3.9 Sumber Variabel ....................................................................
38
Gambar 4.1 Rangkaian Pengujian Karakteristik OCR Rele MCGG 53 ...
41
Gambar 4.2 Setting ∑ Is ...........................................................................
42
Gambar 4.3 Setting Kurva Standard Inverse dengan Tunda Waktu .........
42
Gambar 4.4 Setting TMS ..........................................................................
43
Gambar 4.5 Setting Kurva Iset Instantaneous ..........................................
43
Gambar 4.6 Kurva Karakteristik OCR, t = f ( I ) Standard Inverse ..........
46
Gambar 4.7 Setting Kurva Very Inverse dengan Tunda Waktu ................
48
Gambar 4.8 Kurva Karaktertistik OCR, t = f ( I ) Very Inverse ................
51
Gambar 4.9 Setting Kurva Extremely Inverse dengan Tunda Waktu .......
53
Gambar 4.10 Kurva Karaktertistik OCR, t = f ( I ) Extremely Inverse .......
56
Gambar 4.11 Setting Kurva Long Time Inverse dengan Tunda Waktu ......
58
Gambar 4.12 Kurva Karaktertistik OCR, t = f ( I ) Long Time Inverse .....
61
Gambar 4.13 Perbandingan Karakteristik SI,VI,EI dan LTI dengan TMS = 1 ................................................................................
64
Gambar 4.13 Perbandingan Karakteristik SI,VI,EI dan LTI dengan TMS = 0.8 .............................................................................
65
Gambar 4.13 Perbandingan Karakteristik SI,VI,EI dan LTI dengan TMS = 0.6 .............................................................................
66
Gambar 4.13 Perbandingan Karakteristik SI,VI,EI dan LTI dengan TMS = 0.4 .............................................................................
67
Gambar 4.13 Perbandingan Karakteristik SI,VI,EI dan LTI dengan TMS = 0.1 .............................................................................
xiv
68
DAFTAR TABEL
Halaman 2.1 Setting kurva karakteristik SI, VI, EI, LTI, D2, D4 dan D8 …….. Tabel
29
Tabel 4.1 Setting kurva karakteristik MCGG 53 ..........................................
42
Tabel 4.2 Data Pengujian Perbandingan TMS Karakteristik OCR Standard Invers Rele MCGG 53 ..................................................
45
Tabel 4.3 Selisih t Hitung dan t Ukur Kurva Standard Inverse dengan
TMS 1 …………….………………………………...…………....
47
Tabel 4.4 Data Pengujian Perbandingan TMS Karakteristik OCR
Very Inverse Rele MCGG 53 .........................................................
50
Tabel 4.5 Selisih t Hitung dan t Ukur Kurva Standard Very Inverse dengan TMS 1 ………………………………………....……………..…..
52
Tabel 4.7 Data Pengujian Perbandingan TMS Karakteristik OCR Extremely Inverse Rele MCGG 53 .................................................
55
Tabel 4.7 Selisih t Hitung dan t Ukur Kurva Extremely Inverse dengan TMS 1 ………………………………………....……………..…..
57
Tabel 4.8 Data Pengujian Perbandingan TMS Karakteristik OCR Long Time Inverse Rele MCGG 53 ................................................
60
Tabel 4.9 Selisih t Hitung dan t Ukur Kurva Long Time Inverse dengan TMS 1 ………………………………….………..…..……….…..
xv
62
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Job Sheet Praktikum MCGG 53
Lampiran B
Lembar Manual MCGG 53
xvi
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan
karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan proyek akhir dengan judul “Rancang Bangun Modul Praktikum Uji Karakteristik Rele Arus Lebih MCGG
53”. Petunjuk dan arahan yang telah penulis dapatkan dari pembimbing serta dorongan dan bantuan dari semua pihak yang sangat besar artinya dalam penulisan proyek akhir ini. Untuk itu, dengan segala kerendahan hati dan
permohonan maaf atas segala kekurangan yang ada dalam masa penulisan laporan ini, penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada
semua pihak yang telah berkenan membantu dalam penulisan laporan proyek akhir ini. Adapun pihak-pihak yang telah membantu penulis dalam proses penyusunan laporan proyek akhir adalah : 1. Bapak Hari Purnama, Ir., M.Eng. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro. 2. Bapak Sunarto, ST., M.Eng. selaku Ketua Program Studi Teknik Listrik dan selaku Pembimbing I yang telah memberikan saran, pengarahan serta meluangkan waktu untuk membimbing penulis. 3. Bapak Supriyanto, ST., MT. selaku Pembimbing II yang telah memberikan saran, pengarahan serta
meluangkan waktu untuk
membimbing penulis di dalam maupun di luar kampus. 4. Bapak Yudi Prana Hikmat, ST., MT. selaku ketua panitia pelaksanaan Proyek Akhir tahun 2012 yang membantu kelancaran terlaksananya sidang Proyek Akhir. 5. Seluruh Panitia Pelaksanaan Proyek Akhir tahun 2012 atas saran dan pengarahan mengenai pelaksanaan Proyek Akhir. 6. Bapak Tatang Hadiat selaku Teknisi Lab.SDTL yang telah membantu memberikan perizinan penggunaan lab diluar jam kerja. 7. Dosen-dosen Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung yang telah membantu penulis baik dalam penyelesaian laporan proyek akhir maupun atas ilmu yang telah diberikan selama kuliah di Program Studi Teknik Listrik.
8. Rekan-rekan mahasiswa Program Studi Teknik Listrik yang telah banyak
membantu dan memberikan kritikan terhadap proses penyelesaian proyek akhir ini.
9. Seluruh pihak civitas akademika yang tidak dapat penulis sebutkan satu
persatu atas bantuannya.
Apabila dalam penulisan ini masih banyak kekurangan, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk bisa dijadikan pegangan dalam menghasilkan karya tulis lain yang lebih baik. Semoga laporan proyek akhir ini dapat memberikan manfaat kepada para
pembaca.
Bandung,
Juli 2012
Penulis
DAFTAR PUSTAKA
1) Aris munandar Artono, Kuwuhara Susumu. 1997. Teknik Tenaga Listrik
.Jakarta : Pradyna Paramita.
2) G.E.C. Measurements, Manual Book MCGG Overcurrent relays for phase
and earth faults.
3) Suhadi. 2008. Teknik Distribusi Tenaga Listrik. Jakarta : Departemen Pendidikan Nasional.
4) Suhadi. 2008. Teknik Distribusi Tenaga Listrik Jilid 2. Jakarta :
Departemen Pendidikan Nasional.
5) Suhadi. 2008. Teknik Distribusi Tenaga Listrik Jilid 3. Jakarta :Departemen Pendidikan Nasional. 6) Sunarto, ST., M. Eng. 2010. Proteksi Sistem Tenaga. Politeknik Negeri Bandung. 7) Tohir, Toto, ST., MT. 2010. Analisa Sistem Tenaga. Politeknik Negeri Bandung. 8) Yuliyawati, Sri Nur dan Hazma. 2009. Kiat Penulisan Laporan Ilmiah Untuk Program Diploma. Bandung : Politeknik Negeri Bandung.
DATA PRIBADI
Nama
: Gilang Pramesti Rachmat.
NIM
: 091321015.
POLBAN, Tek. Listrik 2009. Alamat
: Jl. Pasir Jaya XI C27 No.8 RT. 05/06 Kel.Pasirluyu Kec. Regol, Bandung.
Kode Pos 40254.
E-mail
:
[email protected]
Nomor HP I
: 0856 5962 1234.
Nomor HP II : 0821 1763 7750. Tempat / Tanggal Lahir : Bandung / 06 Juni 1990. SD
Lulus Tahun
: 2004 di SD Kartika/ SD Terang I, Bandung.
SMP Lulus Tahun
: 2006 di SMP Negeri 13, Bandung.
SMA Lulus Tahun
: 2008 di SMA Negeri 11, Bandung.
Pengalaman Berorganisasi : 1. Anggota Himpunan Mahasiswa Listrik (HML) Politeknik Negeri Bandung. 2. Anggota Forum Komunikasi Himpunan Mahasiswa Elektro Bandung (FKHMEB) periode 2008-2009. 3. HIMA Jurnalis UNISBA, Bandung. 4. Perkumpulan TAE-KWON-DO-in Bandung. 5. Organisasi sosial masyarakat, Volunteers Satu Untuk Jabar. 6. Koor. Keorganisasian dan Kepolitikan OSIS SMAN 11 Bandung, periode 2007-2008. 7. Anggota Organisasi Siswa Intra Sekolah (OSIS) SMPN 13 Bandung, periode 2004-2006.
