SNETE 2015 Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2015

Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2015

ISSN: 2088-9984

PROSIDING (ISSN: 2088-9984)

SNETE 2015

Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2015 http://snete.unsyiah.ac.id/2015/ dengan tema: “Penguatan Pendidikan Tinggi Teknik Elektro untuk Kemandirian Riset dan Teknologi Nasional”

tanggal 23-24 November 2015 di Politeknik Aceh Banda Aceh - Provinsi Aceh Tim Editor:

Mohd. Syaryadhi, ST., M.Sc Zulhelmi, ST., M.Sc Sayed Muchallil, ST., M.Sc Organized by:

i


ISSN: 2088-9984

PANITIA SEMINAR NASIONAL TEKNIK ELEKTRO SNETE 2015 Penanggung Jawab

Dr. Ir. Mirza Irwansyah, MBA., MLA. (Dekan Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala)

Wakil Penanggung Jawab

Dr. Ir. Rizal Munadi, MM., MT. (Pembantu Dekan I Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala)

Koordinator

Dr. Teuku Yuliar Arif, ST., M.Kom (Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Syiah Kuala) Dr. Nasaruddin, ST., M.Eng (Ketua Program Studi Magister Teknik Elektro Unsyiah) Ir. Zainal Hanafi (Direktur Politeknik Aceh)

Pengarah

Prof. Dr. Ir. Yuwaldi Away, M.Sc Dr. Khairul Munadi, ST., M.Eng Dr. Taufiq A Gani, S.Kom., M.Eng.Sc Dr. Ir. Syahrial, M.Eng Ir. Agus Adria, M.Sc

Ketua Panitia

Sayed Muchallil, S.T., M.Sc

Wakil Ketua Panitia

Fardian, ST.,M.Sc

Sekretaris

Afdhal, ST., M.Sc

Bendahara

Elizar, ST., M.Sc

Koordinator Kesekretariatan

Zulfikar, ST., M.Sc

Koordinator Publikasi dan Dokumentasi Hubbul Walidainy, ST., MT Koordinator Program dan Sponsorsip

Ahmadiar, ST., M.Sc

Koordinator Logistik dan Tempat

Alfatirta Mufti, ST., M.Sc

Koordinator Workshop dan Expo

Didiek Hari Nugroho, ST., MT

ii


ISSN: 2088-9984

KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah Subhana wata’ala yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah kepada hamba-Nya. Shalawat dan salam untuk Rasulullah Nabi Muhammad Shalallahu ‘alaihi wassalam. Ucapan terima kasih kepada bapak Rektor Universitas Syiah Kuala dan Dekan Fakultas Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala beserta jajarannya serta pimpinan Politeknik Aceh beserta segenap jajarannya yang telah memberikan dukungannya untuk kegiatan ini. Sebagai negara berkembang, sudah seharusnya Indonesia mampu berkompetisi lebih baik dalam ketatnya persaingan global saat ini. Selain sumberdaya alam yang melimpah, besarnya pasar (market) yang dimiliki oleh Indonesia seharusnya menjadi modal dan kekuatan Indonesia dalam menghadapi persaingan ini. Namun pada kenyataannya, daya saing bangsa yang kita cintai ini masih tertinggal dibandingkan negara-negara tetangga kita lainnya. Salah satu indikator rendahnya daya saing Indonesia dalam bidang pendidikan tinggi dan kesiapan teknologi adalah rendahnya publikasi karya ilmiah. Hal ini tentunya masih dapat ditingkatkan selalu berbagai kegiatan ilmiah. Salah satunya adalah mengadakan sejumlah pertemuan ilmiah melalui kegiatan seminar nasional. Oleh karena itu, Jurusan Teknik Elektro Universitas Syiah Kuala bekerjasama dengan Politeknik Aceh kembali mengadakan kegiatan “Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro (SNETE) ke-5 Tahun 2015 dengan tema “Penguatan Pendidikan Tinggi Teknik Elektro Untuk Kemandirian Riset dan Teknologi Nasional”. Harapan kami semoga melalui kegiatan ini dapat terciptanya kemandirian riset dan teknologi nasional yang mampu melahirkan sumberdaya manusia Indonesia yang kompetitif dalam menghadapi persaingan global, khususnya dalam bidang keilmuan Teknik Elektro. Sebagai tambahan, mulai SNETE 2015 ini, kami akan meng-online-kan prosiding dalam rangka memperluas akses terhadap diseminasi hasil penelitian secara luas. Kami mengharapkan agar prosiding SNETE 2015 ini dapat dijadikan sebagai salah satu sumber referensi dalam publikasi penelitian dan memberi informasi terkini tentang perkembangan ilmu Teknik Elektro sekarang ini. Demikian pengantar ini kami sampaikan, terima kasih atas dukungan dan kerjasamanya, dan mohon maaf atas segala kekurangan dalam penyusunan prosiding ini.

Banda Aceh, 23 November 2015 Panitia Pelaksana SNETE 2015

Sayed Muchallil, S.T., M.Sc. Ketua

iii


ISSN: 2088-9984

DAFTAR REVIEWER Dr. Fitri Arnia, ST, M.Eng.Sc

UNIVERSITAS SYIAH KUALA

Prof. Dr. Ir. Yuwaldi Away, M.Sc


Dr. Ing. Melvi Ulvan, ST., MT

UNIVERSITAS LAMPUNG

Dr. Khairul Munadi, ST., M.Eng


Dr. Syafii, ST., MT

UNIVERSITAS ANDALAS

Dr. Teuku Yuliar Arif, ST., M.Kom.


Dr. Ir. Rizal Munadi, MT., MM.,


Dr. Ir. Syahrial, M. Eng


Dr. Nasaruddin., ST., M.Eng


Dr. Ing. Ardian Ulvan, ST., M.Sc

UNIVERSITAS LAMPUNG

Dr. Taufiq A Gani, S.Kom., M.Eng.Sc


Dr. Ira Devi Sara, ST., M.Eng.Sc


Dr. Muhammad Daud, ST., MT

UNIVERSITAS MALIKUSSALEH

Dr. Rusdha Muharar, ST., M.Sc


Dr. Rakhmad Syafutra Lubis, S.T., MT


KEYNOTE SPEAKERS Prof. Ocky Karna Radjasa, PhD Direktur Riset dan Pengabdian Kepada Masyarakat, Direktorat Jenderal Penguatan Riset dan Pengembangan, Kemristekdikti RI Topik: “Kebijakan Riset dan Pengabdian Masyarakat”

iv


ISSN: 2088-9984

SNETE 2015 Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2015 supported by:

v


ISSN: 2088-9984

DAFTAR ISI Group-I Antena Mikrostrip Bentuk Slot Cincin Persegi dengan Pencatuan Electromagnetic Coupling

1

Indra Surjati, Yuli Kurnia Ningsih, dan Fahrul Sidiq

Aplikasi Resource Scheduling Berbasis Awan; Studi Kasus Laboratorium Penelitian Terpadu Universitas Syiah Kuala Mugi Asrianto, Sayed Muchallil, dan Rahmad Dawood

Perancangan Antena Mikrostrip Polarisasi Circular Dual-Feed Frekuensi 1575,42 MHz untuk GPS

5

11

Teguh Firmansyah, Sabdo Purnomo, dan Tri Hendarto Fajar Nugroho

Perancangan Penguat Daya Derau Rendah untuk Stasiun Bumi Satelit Nano pada Frekuensi 2400 – 2450 MHz Berbasis Mikrostrip

18

Mira Hanafiah Rahmi, Heroe Wijanto, Budi Syihabuddin, dan Agus Dwi Prasetyo

Desain High Gain Gilbert Cell Mixer untuk Down Conversion WiMAX Frekuensi 2,3 GHz Siswo Wardoyo, Herudin, dan Teguh Firmansyah

Pemeliharaan On-Load Tap Changer (OLTC) Transformator Daya PT PLN (Persero) Unit Pelayanan Transmisi (UPT) Banda Aceh Fathurrahman dan Maironal Ismanto

25

32

Group-II Metode Keamanan pada Citra JPEG-Ikhtisar

38

Maulisa Oktiana, Khairul Munadi, dan Fitri Arnia

Desain dan Simulasi Filter Aktif Shunt Multilevel Inverter untuk Kompensasi Harmonisa Akibat Penggunaan Beban Non Linear Suhendar, Teguh Firmansyah, dan Zuldiag Solih Afin

Sistem Pelacak Otomatis Energi Surya Berbasis Mikrokontroler ATMega8535 Noer Soedjarwanto dan Osea Zebua

vi

45

52


ISSN: 2088-9984

Rancang Bangun Prototipe Pengusir Kelelawar Berbasis Mikrokontroler ATmega328 Taufan Chalis, Zulhelmi, dan Yuwaldi Away

Rancang Bangun Sistem Informasi Rekam Medik Posyandu Berbasis Komputasi Awan Rahmat Effendi, Roslidar, dan Rahmad Dawood

Rancang Bangun Prototype PLTPH Menggunakan Turbin Open Flume Afryantima Siregar, Mahdi Syukri, Ira Devi Sara, Syahrizal, dan Mansur Gapy

Rancang Bangun Sistem Data Logger Pergerakan Sepeda Motor Berbasis Mikrokontroler ATmega328P Yansyah Putra, Afdhal, dan Yuwaldi Away

56

61

66

72

Group-III Rancang Bangun Prototipe Pengatur Suplai Daya Beban Listrik Rumah Cerdas untuk Meningkatkan Kehandalan Listrik Nurlaila Amna, Mahdi Syukri, Ramdhan Halid Siregar, Syahrizal, dan Mansur Gapy

Internet of Things – Keamanan dan Privasi

78

85

Ernita Dewi Meutia

Pengaruh Arus Infeed terhadap Kinerja Rele Jarak (Studi Kasus pada Sistem Transmisi Sigli–Banda Aceh) Syukriyadin, Muntasir, dan Syahrizal

Model Hibrid PV-Genset Aplikasi pada Sistem Off-Grid Agus Adria dan Tarmizi

Klasifikasi Penggunaan Lahan Menggunakan Citra Satelit Spot-6 di Kabupaten Aceh Barat Daya dan Aceh Besar Freddy Sapta Wirandha, Marwan, dan Nizamuddin

Rancang Bangun Radar untuk Mendeteksi Saluran Kabel Listrik di Bawah Tanah Amir D, Indrawati, dan Akhyar

vii

90

96

102

108


ISSN: 2088-9984

Group-IV Analisis Perbandingan Kualitas Jaringan Wireless LAN (WLAN) dengan Menggunakan Antena Eksternal Yagi 2,4 GHz dan Grid 2,4 GHz Syahrial, Rizal Munadi, dan Abdul Malik Nasution

Perancangan Sistem Kontrol Hibrid Energi Surya Fotovoltaik (SESF) dengan Sumber Listrik PLN Menggunakan Fuzzy Logic Controller Azmi Saleh

Evaluasi Kinerja VLAN Trunking Protocol Dengan Metode Spanning Trees Protocol Menggunakan GNS-3 Afdhal, Rizal Munadi, dan Imam Fachdil

Simulasi Perancangan dan Analisa Antena Mikrostrip Patch Circular pada Frekuensi 2,4 GHz untuk Aplikasi WLAN Syahrial, Teuku Yuliar Arif, dan Jarnawi Ariga

Pengembangan Aplikasi Pengamanan Pesan Teks Dyah Cita Irawati, Sarifuddin Madenda, dan Lussiana ETP

Deteksi Objek pada Arena Kontes Robot Pemadam Api Indonesia Menggunakan Raspberry Pi dan OpenCV Anggoro Suryo Pramudyo, Rizal Febrian, dan Romi Wiryadinata

viii

114

120

127

134

141

148


ISSN: 2088-9984

Pengaruh Arus Infeed terhadap Kinerja Rele Jarak (Studi Kasus pada Sistem Transmisi Sigli–Banda Aceh) Syukriyadin, Muntasir, dan Syahrizal Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala Jln. Syech Abdur Rauf No. 7, Darussalam, Banda Aceh e-mail: [email protected]

Abstrak— Rele jarak (distance relay) merupakan peralatan proteksi utama pada saluran transmisi. Rele jarak bekerja dengan mengukur tegangan pada titik rele dan arus gangguan yang terlihat dari rele, dengan membagi besaran tegangan dan arus, maka impedansi sampai titik terjadinya gangguan dapat ditentukan. Ketika arus infeed masuk ke sistem transmisi, arus infeed ini akan membuat impedansi yang dilihat oleh rele seolah-olah menjadi lebih besar atau menjadi lebih kecil. Sehingga dalam men-setting rele jarak harus dipertimbangkan pengaruh dari arus infeed ini. Hal ini akan menyebabkan pendeteksian lokasi gangguan menjadi salah. Hasil simulasi memperlihatkan arus infeed ini mengakibatkan rele jarak di Gardu Induk Banda Aceh bekerja tidak optimal, untuk mengkompensasi arus infeed ini dalam penyetelan rele jarak harus memasukkan faktor rele jarak sebesar 1,130. Kata kunci: rele jarak, arus infeed, PSCAD/EMTDC Abstract—Distance relay is primary protection equipment on transmission line. Distance relay works by measuring voltage at relay and fault current as seen by relay. The voltage and current are divided to calculate the impedance to determine fault position. When infeed current flowing into transmission system, the relay will see the impedance seems to be bigger or smaller. Thus in setting the distance relay the effect of the infeed current should be considered. The simulation shows that infeed current caused the distance relay at Banda Aceh substation is not working optimally. To compensate this effect, the setting of distance relay should be including distance relay factor (k) of 1.130. Keywords: distance relay, infeed current, PSCAD/EMTDC

I.

Pendahuluan

transmisi, adanya perubahan tersebut harus mendapat perhatian yang besar mengingat saluran transmisi memiliki arti yang sangat penting dalam proses penyaluran daya. Di antara pengaruh tersebut adalah arus infeed yaitu pengaruh penambahan atau pengurangan arus menuju ke titik gangguan terhadap arus yang melewati rele. Hal ini akan menyebabkan pendeteksian lokasi gangguan menjadi salah, karena arus infeed ini merubah parameter saluran transmisi. Dalam penelitian ini akan dilakukan pembahasan tentang pengaruh arus infeed terhadap parameter jaringan transmisi, yang mempengaruhi unjuk kerja dari rele jarak. Karena arus infeed bisa menyebabkan rele jarak menjadi tidak selektif dan pendeteksian lokasi gangguan menjadi salah, maka pada penyetelan rele jarak harus mempertimbangkan pengaruh arus infeed tersebut. Penelitian ini dilakukan pada jaringan transmisi Sigli-Banda Aceh, dan arus infeed bersumber dari generator PLTD Agreko di Gardu Induk Banda Aceh yang diinjeksikan ke jaringan transmisi Sigli-Banda Aceh.

Sistem transmisi memegang peranan yang sangat penting dalam proses penyaluran daya. Pengaman pada saluran transmisi perlu mendapat perhatian yang serius dalam perencanaannya. Sistem transmisi sendiri merupakan sistem dinamis kompleks yang parameterparameter dan keadaan sistemnya berubah secara terusmenerus.Pengaman sistem transmisi harus disesuaikan dengan perubahan dinamis tersebut dalam hal desain dan setting peralatannya. Rele sebagai salah satu bagian penting dalam sistem pengaman saluran transmisi, harus mempunyai kemampuan mendeteksi adanya gangguan pada semua keadaan, yang kemudian memisahkan bagian sistem yang terganggu tersebut. Sehingga dapat meminimalkan kerusakan pada bagian yang terganggu dan mencegah gangguan meluas ke saluran lain yang tidak terganggu. Saluran transmisi merupakan suatu sistem yang kompleks yang mempunyai karakteristik yang berubah‐ ubah secara dinamis sesuai keadaan sistem itu sendiri. Adanya perubahan karakteristik ini dapat menimbulkan masalah jika tidak segera dapat diantisipasi. Dalam hubungannya dengan sistem pengamanan suatu sistem

II. Dasar Teori Rele jarak (Distance Relay) digunakan sebagai 90


ISSN: 2088-9984

pengaman utama (main protection) pada SUTT/SUTET dan sebagai back-up untuk seksi didepannya. Seperti yang terlihat pada Gambar 1, rele jarak bekerja dengan mengukur besaran impedansi (Z) transmisi dibagi menjadi beberapa daerah cakupan yaitu zona-1, zona-2, zona-3, serta dilengkapi juga dengan teleproteksi(TP) sebagai upaya agar proteksi bekerja selalu cepat dan selektif di dalam daerah pengamanannya[1]. Gangguan yang paling sering terjadi dalam sistem tenaga listrik adalah gangguan pada sistem transmisi tegangan tinggi, jika gangguan tidak diatasi dengan segera, maka dapat menyebabkan sistem tidak stabil dan gangguan meluas ke area yang lain serta membahayakan operator. Atas alasan inilah, rele jarak sering ditempatkan dengan rele arus lebih, kecuali pada level tegangan yang lebih rendah. Pada transmisi tegangan tinggi, satu atau dua sistem yang terpisah biasanya dihubungkan atau dilengkapi dengan rele jarak[2]. Rele jarak telah digunakan selama bertahun-tahun dan memiliki perkembangan dari tipe elektromekanis asli sampai tipe analog dan sekarang rele jarak tipe digital [3].

memisahkan sistem yang terganggu dengan sistem yang tidak terganggu. Berdasarkan lamanya waktu gangguan yang terjadi, gangguan dapat dibedakan atas [4]: • Gangguan Permanen: Gangguan ini berlangsung dalam waktu yang lama, dapat teratasi setelah penyebab dari gangguannya dihilangkan. • Gangguan Temporer: Gangguan ini berlangsung dalam waktu yang singkat saja, dan setelah itu sistem dapat kembali bekerjadengan normal. Menurut jenis gangguan pada sistem tenaga listrik, terdiri dari gangguan hubung singkat tiga fasa, dua fasa, dua fasa ke tanah dan satu fasa ke tanah. 1. Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa Pada saat terjadi gangguan tiga fasa yang simetris maka amplitudo tegangan fasa Vr, Vs, Vt turun dan beda fasa tetap 120 derajat. Impedansi yang diukur rele jarak pada saat terjadi gangguan hubung singkat tiga fasa adalah sebagai berikut [1]:

Z r = Vr I r (2)

A. Prinsip Kerja Rele Jarak

Keterangan: Zr = Impedansi terbaca oleh rele (Ohm). Vr = Tegangan fasa ke netral (Volt). Ir = Arus fasa (Ampere).

Rele jarak mengukur tegangan pada titik rele dan arus gangguan yang terlihat dari rele, dengan membagi besaran tegangan dan arus, maka impedansi sampai titik terjadinya gangguan dapat ditentukan[1]. Perhitungan impedansi dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut:

2. Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa Untuk mengukur impedansi pada saat terjadi gangguan hubung singkat dua fasa, tegangan yang masuk ke komparator rele adalah tegangan fasa yang terganggu, sedangkan arusnya adalah selisih (secara vektoris) arusarus yang terganggu. Maka pengukuran impedansi untuk hubung singkat antara fasa S dan T adalah sebagai berikut[1]:

Z f = V f I f (1) Keterangan: Zf = Impedansi(Ohm). Vf = Tegangan (Volt). If = Arus gangguan (Ampere). Rele jarak akan bekerja dengan cara membandingkan impedansi gangguan yang terukur dengan impedansi setting, dengan ketentuan: • Bila harga impedansi gangguan lebih kecil daripada impedansi setting rele maka rele akan trip. • Bila harga impedansi gangguan lebih besar daripada impedansi setting rele maka rele akan tidak trip.

Zr = (Vs − Vt ) ( I s − I t ) (3) Keterangan: V rele = Tegangan antara fasa S dan fasa T (Vs-Vt). I rele = Arus antara fasa S dan fasa T (Is-It).

3. Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ketanah Untuk mengukur impedansi pada saat hubung singkat satu fasa ketanah, tegangan yang dimasukkan ke rele adalah tegangan yang terganggu, sedangkan arus fasa terganggu ditambah arus sisa dikali faktor kompensasi. Misalnya terjadi gangguan hubung singkat satu fasa R ke tanah, maka pengukuran impedansi dilakukan dengan cara sebagai berikut [1]:

B. Pengukuran Impedansi Gangguan Rele Jarak Rele jarak sebagai pengaman utama harus dapat mendeteksi semua jenis gangguan dan kemudian

Z1 = Vr (I r + K 0 iI n ) (4) Keterangan: Z1 = Impedansi yang diukur rele(Ohm). Vr =Tegangan fasa hubungsingkat (Volt). Ir = Arus pada rele (Ampere).

Gambar 1. Daerah pengamanan rele jarak[1]

91


ISSN: 2088-9984

Gambar 2. Pengaruh infeed pembangkit pada ujung saluran [5]

Gambar 3. Pengaruh infeed saluran ganda ke tunggal[5]

K0 = Kompensasi urutan nol= 1/3(Z0-Z1/Z1). In = Arus netral(Ir+Is+It)(Ampere).

elemen pendeteksi gangguan [7].

Impedansi urutan nol akan timbul pada gangguan tanah. Adanya K0 adalah untuk mengkompensasi adanya impedansi urutan nol tersebut. Sehingga impedansi yang terukur menjadi benar. Tegangan dan arus masukan rele jarak untuk gangguan hubung singkat dua fasa dan hubung satu fasa ketanah dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2.

1. Adanya Pembangkit Pada Ujung Saluran Yang Diamankan Dari Gambar 2, misalnya terjadi gangguan di titik F maka impedansi yang dilihat rele adalah:

Z RA = VRA I RA Z RA = (I1 iZ AB + (I1 + I 2 ) iZ BF ) I1

C. Pengaruh Infeed Terhadap Rele Jarak

Z RA = Z AB + Z BF i(I1 + I 2 ) I1

Infeed yaitu adanya penambahan atau pengurangan arus yang melalui titik terhadap arus yang ditinjau. Adanya pengaruh infeed ini akan membuat impedansi yang dilihat rele seolah-olah menjadi lebih besar atau menjadi lebih kecil [5]. Bila ada percabangan pada rel dimana pada rel tersebut ada mengalir arus, maka jika terjadi gangguan dan percabangan tersebut terletak diantara titik gangguan dan rele jarak, maka percabangan ini turut mensuplai arus gangguan dalam operasi rele jarak, sehingga akan mengakibatkan jangkauan rele tersebut akan tereduksi dan mengalami perubahan [6]. Infeed lemah atau generator lemah biasanya tidak terjadi dalam kondisi gangguan. Tetapi kejadian ini biasanya dalam kondisi normal atau dalam beberapa kondisi diluar operasi.Umumnya ada dua jenis dari kejadian infeed lemah, kondisional dan tidak kodisional, tergantung dari kofigurasi sistem dan jenis dari pembangkit. Kenyataan dari infeed lemah adalah impedansi gangguan, penjumlahan impedansi sumber dan impedansi hubung singkat, dan pembangkit tidak dapat mengatasi arus gangguan untuk rele arus yang berhubungan dengan

Z RA = Z AB + k iZ BF (5) Jadi faktor infeed k = (I1 + I 2 ) I1 Keterangan: ZRA = Impedansi rele A (Ohm). VRA = Tegangan yang diukur oleh rele A (Volt). IRA = Arus yang diukur oleh rele A (Ampere). I1 = Arus disisi pembangkit (Ampere). I2 = Arus pada saluran A-B (Ampere). ZAB = Impedansi saluran A-B (Ohm). ZBF = Impedansi bus B sampai titik gangguan (Ohm). 2. Saluran Transmisi Ganda ke Tunggal Mengacu pada Gambar 3 jika terjadi gangguan pada titik F impedansi yang terlihat oleh rele A adalah:

Z RA = VRA I RA Z RA = (I iZ AB + 2I iZ BF ) I Z RA = Z AB + 2 iZ BF (6)

Tabel 1. Tegangan dan arus masukan rele untuk gangguan hubung singkat dua fasa[1] Fasa yang terganggu

Tegangan

Arus

R-S

Vr-Vs

Ir-Is

S-T

Vs-Vt

Is-It

T-R

Vt-Vr

Ir-It

Jadi faktor infeed k = 2 Keterangan: ZRA = Impedansi rele A (Ohm). VRA = Tegangan yang diukur oleh rele A(Volt). IRA = Arus yang diukur oleh rele A (Ampere). ZAB = Impedansi saluran A-B(Ohm). ZBF = Impedansi bus B sampai titik gangguan(Ohm).

Tabel 2. Tegangan dan arus masukan rele untuk gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah [1] Fasa yang terganggu

Tegangan

Arus

R-N

Vr

Ir+K0.In

S-N

Vs

Is+K0.In

T-N

Vt

It+K0.In

3. Saluran Transmisi Ganda ke Ganda Dari Gambar 4 jika terjadi gangguan pada titik F impedansi yang terlihat oleh rele A adalah:

Z RA = VRA I RA 92


ISSN: 2088-9984

Gambar 4. Pengaruh infeed saluran ganda ke ganda[5]

Z RA = (I iZ AB + I1 iZ BF ) I

Gambar 6. Daerah penyetelan rele jarak tiga tingkat[1]

Z RA = Z AB + Z BF i I1 I

Untuk gangguan F dekat rel B (X=0) faktor infeed k=1; untuk gangguan F dekat rel C (X=1) faktor infeed k=0,5; dan untuk gangguan F diantara rel B dan rel C, faktor infeed antara 0,5≤k≤1.

I1 = 2 I °(2 L − X ) /2L

Z RA = Z AB + Z BF °(2 L − X ) /L Jadi faktor infeed

(7 )

Keterangan: ZRA = Impedansi rele A (Ohm). VRA = Tegangan yang diukur oleh rele A (Volt). ZAB = Impedansi saluran A-B (Ohm). ZBF = Impedansi bus B sampai titik gangguan(Ohm).

k = (2 L − X ) / 2 L

Untuk gangguan F dekat rel B (X = 0) faktor infeed k=2; untuk gangguan F dekat rel C (X = 1) faktor infeed k=1; dan untuk gangguan F diantara rel B dan rel C, faktor infeed antara 1≤k≤2.

D. Penyetelan Daerah Gangguan Jangkauan Pada Rele Jarak Rele jarak pada dasarnya bekerja mengukur impedansi saluran, apabila impedansi yang terukur/ dirasakan rele lebih kecil impedansi tertentu akibat gangguan (Zset
Keterangan: ZRA = Impedansi rele A (Ohm). VRA = Tegangan yang diukur oleh rele A (Ohm). IRA = Arus yang diukur oleh rele A (Ampere). ZAB = Impedansi saluran A-B (Ohm). ZBF = Impedansi bus B sampai titik gangguan (Ohm). 4. Saluran Transmisi Tunggal ke Ganda Seperti yang terlihat pada Gambar 5 jika terjadi gangguan pada titik F impedansi yang terlihat oleh rele A adalah:

Z RA = (I iZ AB + I1 iZ BF ) I Z RA = Z AB + Z BF i I1 I

I1 = I °(2 L − X ) / 2 L Z RA = Z AB + Z BF °(2 L − X ) /2L

1. Penyetelan Zona-1 Dengan mempertimbangkan adanya kesalahankesalahan dari data saluran, CT, PT, dan peralatan penunjang lain sebesar 10% - 20%, zona-1 rele diatur 80% dari panjang saluran yang diamankan. Zona − 1 = 0, 8°Z L1 (9)

(8)

Jadi faktor infeed

k = (2 L − X ) / 2 L

Waktu kerja rele seketika, (t1=0) tidak dilakukan penyetelan waktu. 2. Penyetelan Zona-2 Prinsip penyetelan zona-2 adalah berdasarkan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut:

Gambar 5. Pengaruh infeed saluran tunggal ke ganda[5]

93


ISSN: 2088-9984

Zona − 2min = 1, 2°Z L1 Zona − 2max = 0, 8( Z L1 + 0, 8°Z L 2 )

(10)

dengan: ZL1 = Impedansi saluran yang diamankan(Ohm). ZL2 = Impedansi saluran berikutnya yang terpendek (Ohm). Waktu kerja rele t2 = 0,4 s/d 0,8 detik.

Gambar 7. One line diagram sistem transmisi Sigli-Banda Aceh

3. Penyetelan Zona-3 Prinsip penyetelan zona-3 adalah berdasarkan petimbangan-pertimbangan sebagai berikut:

A. Rele Jarak di Gardu Induk Banda Aceh Dari hasil simulasi pada Tabel 3 terlihat pengaruh arus infeed pada gangguan hubung singkat satu fasa ketanah terjadi selisih pengukuran impedansi oleh rele jarak, pada gangguan di titik 36,76 KM terjadi selisih impedansi yang terukur sebesar 11,05 Ohm. Sedangkan, pada gangguan satu fasa ketanah di titik 87,30 KM terjadi selisih pengukuran sebesar 5,55 Ohm. Pada gangguan satu fasa ketanah di titik 87,30 KM impedansi yang terukur (Z) 33,48 Ohm mendekati setting dari zona-1=32,25 Ohm, seandainya gangguan terjadi pada jarak lebih dekat dari 87,30 KM akan menyebabkan zona proteksi 1 mendeteksi gangguan ini. Padahal seharusnya gangguan ini dapat diatasi oleh rele di Gardu Induk Sigli.

Zona − 3min = 1, 2( Z L1 + 0, 8°Z L 2 ) Zona − 3max 1 = 0, 8( Z L1 + 1, 2°Z L 2 ) Zona − 3max 2 = 0, 8( Z L1 + k °ZTR )

(11)

dengan: ZL1 = Impedansi saluran yang diamankan (Ohm). ZL2 = Impedansi saluran berikutnya yang terpanjang (Ohm). Waktu kerja rele t3 = 1,2 s/d 1,6 detik III. Pemodelan dan simulasi

B. Rele Jarak di Gardu Induk Sigli

Simulasi dilakukan untuk melihat kinerja rele jarak yang ada di Gardu Induk Banda Aceh dan Gardu Induk Sigli dengan kondisi PLTD Agreko beroperasi dan tidak beroperasi. Karena pada Gardu induk Banda Aceh terdapat PLTD Agreko, arus infeed dari generator ini dapat menyebabkan kesalahan operasi dari rele jarak. One line diagram sistem transmisi Banda Aceh – Sigli dapat dilihat pada Gambar 7. Selanjutnya merancang model dari sistem transmisi dengan software PSCAD/EMTDC yang menggunakan data-data parameter sistem transmisi Sigli-Banda Aceh yang didapat dari PT. PLN(Persero) P3BS Gardu Induk Banda Aceh. Jenis gangguan yang disimulasikan berupa gangguan hubung singkat satu fasa ketanah. Untuk melihat kinerja rele jarak yang ada di Gardu Induk Banda Aceh dan Gardu Induk Sigli lokasi gangguan pada saluran transmisi disimulasikan berada pada jarak 40% (36,67 Km) dan 95% (87,30 Km) dari masing-masing gardu induk, dan arus infeed bersumber dari PLTD Agreko yang terdapat di Gardu Induk Banda Aceh.

Berdasarkan Tabel 4 terlihat pengaruh arus infeedterhadap rele jarak di Gardu Induk Sigli tidak terlalu besar. Pada zona-1selisihnya sebesar 0,135 Ohm, sedangkan pada zona-2 sebesar 0,659 Ohm. Artinya pengaruh arusInfeedterhadap rele jarak di Gardu Induk Sigli tidak membuat zona proteksi bergeser dari seharusnya. V. Kesimpulan Berdasarkan hasil simulasi, dapat disimpulkan: 1. Rele jarak merupakan salah satu rele proteksi yang selektif karena adanya pembagian daerah proteksi/zone protection, pada tingkat zona-1 dapat mendeteksi 80% lokasi gangguan pada jaringan transmisi Sigli-Banda Aceh, zona-2 memproteksi 50% lokasi gangguan berikutnya. Sehingga rele jarak mampu mengetahui letak dan jarak terjadinya gangguan, serta memilih pemutus jaringan yang terdekat dari tempat gangguan untuk trip. 2. Pengaruh dari arus infeed terhadap rele jarak di Gardu Induk Banda Aceh padazona proteksi-1 terjadi selisih pengukuran sebesar 11,05 Ohm tetapi tidak membuat zona proteksinya bergeser. Sedangkan, pada gangguan di zona proteksi-2 impedansi yang terukur(Z) 33,48 ohm mendekati setting dari zona-1=32,25 ohm, seandainya gangguan terjadi pada jarak lebih dekat dari 87,30 KM akan menyebabkan zona proteksi 1 mendeteksi

IV. Hasil dan Pembahasan Dari simulasi gangguan huhung singkat pada saluran transmisi Banda Aceh – Sigli yang dilakukan diperoleh hasil seperti ditampilkan pada Tabel 3 dan Tabel 4. Pengukuran hasil simulasi disini diperoleh menggunakan program/software PSCAD/EMTDC. 94


ISSN: 2088-9984

Tabel 3. Kinerja rele jarak di Gardu Induk Banda Aceh

Kondisi PLTD

V(kV)

Ir(kA)

Is(kA)

It(kA)

In=Ir+Is+It(kA)

Z Ukur(Ω)

Z Setting(Ω)

PLTD=OFF

111,71

0,592

0,591

0,594

1,777

42,960

32,250

PLTD=ON

110,78

0,844

0,740

0,741

2,325

31,910

32,250

PLTD=OFF

110,857

0,588

0,587

0,589

1,764

39,030

60,480

PLTD=ON

110,38

0,782

0,721

0,722

2,225

33,480

60,480

Lokasi gangguan pada saluran transmisi dari Gardu Induk Banda Aceh (40 % Z = 36,76 Km)

Lokasi gangguan pada saluran transmisi dari Gardu Induk Banda Aceh (95 % Z = 87,30 Km)

Tabel 4. Kinerja rele jarak di Gardu Induk Sigli

Kondisi PLTD

V(kV)

Ir(kA)

Is(kA)

It(kA)

In=Ir+Is+It(kA)

Z Ukur(Ω)

Z Setting(Ω)

PLTD=OFF

122,47

7,378

0,590

0,587

8,555

7,185

32,256

PLTD=ON

122,47

7,272

0,944

0,747

8,963

7,050

32,256

PLTD=OFF

122,47

3,110

0,584

0,582

4,276

15,420

57,600

PLTD=ON

122,47

3,011

0,939

0,728

4,678

14,761

57,600

Lokasi gangguan pada saluran transmisi dari Gardu Induk Sigli (40 % Z = 36,76 Km)

Lokasi gangguan pada saluran transmisi dari Gardu Induk Sigli(95 % Z = 87,30 Km)

gangguan ini. Padahal seharusnya gangguan ini dapat diatasi oleh rele di Gardu Induk Sigli. 3. Pengaruh arusinfeedpada rele jarak di Gardu Induk Sigli tidak terlalu besar. Pada zona-1 selisihnya sebesar 0,135 Ohm, sedangkan pada zona-2 sebesar 0,659 Ohm. Artinya pengaruh arus infeed terhadap rele jarak di Gardu Induk Sigli tidak membuat zona proteksi bergeser dari seharusnya. 4. Untuk mengkompensasi arus infeed, maka penyetelan rele jarak harus memasukkan faktor rele jarak (k) sebesar 1,130. Referensi [1]

PT.PLN(Persero)P3B,“Pelatihan O&M Relai Proteksi Jaringan”, 2006

[2]

J. Lewis Blackburn and J. Thomas Dowin, “Protective Relaying Principles and Applications”, CRC Press Taylor & Francis Group Boca Raton London New York,2006.

95

[3]

J. G. Andrichak and G.E. Alexander, “Distance Relay Fundamentals”, General Electric Publication, 1992

[4]

Djiteng Marsudi, “Operasi Sistem Tenaga Listrik”, Penerbit Graha Ilmu, Jakarta, 2006.

[5]

Cristof Halomon Naek Tobing, “Rele Jarak Sebagai Proteksi Saluran Transmisi”Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia,2008

[6]

Bambang Suprijono, “Sistem Pengaman Tenaga Listrik” Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya. 2012.

[7]

Mark Wang and Yong Chen, “Weak Infeed Study and Protection Solution”, Western Protective Relay Conference,2011.

[8]

Mattias Jonsson, “Line Protection and Power System Collapse”, Chalmers University of Technology,2011.

SNETE 2015 Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2015

Recommend Documents