Vol.17 No.2. Agustus 2015 Jurnal Momentum ISSN : X

Vol.17 No.2. Agustus 2015

Jurnal Momentum

ISSN : 1693-752X

PERHITUNGAN KOORDINASI RELAY PROTEKSI OCR / GFR DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE MATHCAD PADA TRAFO DAYA UNIT II 20 MVA GI SALAK Oleh Zulkarnaini1, Mohammad Iqbal2 1

Dosen Jurusan Teknik Elektro FTI ITP Padang Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro FTI ITP Padang Jln. Gajah Mada Kandis Nanggalo Padang Telepon: (0751) 775418 / 08126782828. E-mail: zul3eva @ yahoo.co.id. 2

ABSTRAK

Untuk menjamin kwalitas pelayanan listrik, dalam meningkatkan taraf kehidupan masyarakat maka diperlukan listrik yang andal. Maka salah satu usaha yang dapat dilakukan adalah dengan meminimalisir gangguan yang terjadi dalam sistem tenaga listrik. Berdasarkan hal tersebut, penelitian ini dilakukan dengan cara mengkoordinasi setting relay proteksi sisi 20 kV dan 150 kV di trafo daya unit 2 GI Salak yang mana sebelumnya GI Salak hanya menyuplai dengan 1 trafo daya berkapasitas 20 MVA. Disini adanya penambahan trafo daya unit 2 dikarenakan transformator daya unit 1 arus beban sudah mencapai hingga 552 Ampere atau sekitar 95.61% dari arus maksimum. Dengan demikian dibutuhkan suatu perencanaan perhitungan serta analisa dari perhitungan arus hubung singkat agar terciptanya koordinasi proteksi Over Current Relay (OCR) dan Ground Foult Relay (GFR) yang baik di sisi penyulang, inconing 20 kV dan sisi 150 kV. Dari tabel maupun grafik koordinasi setting relai OCR-GFR sisi 150 kV, incoming 20 kV dan penyulang untk gangguan phasa – phasa dan phasa – tanah diatas dapat dilihat bahwa waktu kerja relai di sisi penyulang lebih cepat dibanding waktu kerja di sisi incoming dan sisi 150 kV. Begitu juga semakin besar arus gangguan maka waktu kerja relai semakin cepat dan begitu pua sebaliknya. Ditinjau dari jarak lokasi gangguan mempengaruhi besar kecilnya selisih waktu (granding time). Semakin jauh jarak lokasi gangguan maka semakin lama waktu kerja relai di penyulang dan waktu kerja relai di incoming sisi 150 kV, Kata kunci : Proteksi, OCR, GFR. ABSTRACT To ensure the quality of the electrical service, to improve people's lives will require reliable electrical. Then one of the businesses that can be done is to minimize interference that may occur in the power system. Based on this, the research done by coordinating the protection relay settings 20 kV and 150 kV in the power transformer unit 2 GI which were previously only supplied with 1 power transformer capacity of 20 MVA. Here the addition of power transformer unit 2 because the first unit power transformer load current has reached up to 552 Amperes , or approximately 95.61 % of the maximum current. Thus the need for a planning calculation and analysis of the calculation of short circuit current protection for the creation of coordination Over Current Relay ( OCR ) and Ground Foult Relay ( GFR ) was good in the feeder , inconing 20 kV and 150 kV side. Of tables and graphs coordination setting relay OCR- GFR side 150 kV , 20 kV and incoming feeder disorder remedy phase - phase and phase - ground above it can be seen that the working time at the feeder relay faster than working time on the incoming side and side 150 kV. So also the greater the fault current relays then work time more quickly and so pua vice versa . Viewed from a distance of fault location affect the size of the difference in time ( Granding time). The farther the distance the longer the disruption of working time relays in feeders and working time relay in 150 kV incoming side , Keywords : Protection, OCR, GFR.

76


Jurnal Momentum

ISSN : 1693-752X

(announciator).Untuk efektifitas dan efisiensi, maka setiap peralatan proteksi yang dipasang harus disesuaikan dengan kebutuhan dan ancaman ketahanan peralatan yang dilindungi sehingga peralatan proteksi digunakan sebagai jaminan pengaman. Dimana di dalam tulisan ini akan disimulasikan suatu perhitungan koordinasi relay dengan menggunakan Matchad, sehingga kita dapat mengetahui berapa besar arus gangguan phasa-tanah maupun gangguan phasa-phasa yang dapat menyebabkan bekerjanya sistem proteksi.

1. PENDAHULUAN Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban Sumatera (P3BS) sebagai unit penyalur transmisi dengan visi untuk diakui sebagai pengelola penyaluran dan pengatur beban sistem tenaga listrik dengan tingkat pelayanan setara kelas dunia yang tumbuh kembang, unggul dan terpercaya dengan bertumpu pada potensi insani. GI Salak beralamat di Sawah Lunto dengan kapasitas trafo daya 20 MVA serta memiliki 2 bay PHT 150 kV ke arah GI Solok dan GIS Ombilin. Berdasarkan pada laporan bulanan beban tertinggi Trafo Daya pernah mencapai hingga 552 Ampere atau sekitar 95.61% dari arus maksimum pada Trafo tersebut. Oleh karena itulah akan ditambahkan satu unit Trafo Daya berkapasitas 20 MVA ex GI Solok. Dimana pada Sistem tenaga listrik tidak dapat lepas dari terjadinya ganguan. Gangguan yang terjadi pada sistem tenaga disebabkan oleh banyak faktor. Ketika terjadi gangguan maka sistem proteksi tenaga listrik harus dapat mengisolasi arus gangguan agar tidak terjadi kerusakan pada peralatan dan menjaga kontinuitas pelayanan pada bagian sistem tenaga listrik yang tidak mengalami gangguan. Arus gangguan yang mengalir pada sistem tenaga listrik menyebabkan beroperasinya rele proteksi dan menggerakkan pemutus tenaga (PMT) sehingga terputus aliran daya yang mengalir pada saluran tersebut. Oleh karena itulah diperlukan sistem proteksi yang bertujuan untuk mengidentifikasi gangguan dan memisahkan bagian yang terganggu dari bagian lain yang masih sehat sekaligus mengamankan bagian yang masih sehat dari kerusakan atau kerugian yang lebih besar. Sistem proteksi terdiri dari Relai Proteksi, Transformator Arus (CT), Transformator Tegangan (PT/CVT), PMT, Catu daya AC/DC yang terintegrasi dalam suatu rangkaian. Disamping itu diperlukan juga peralatan pendukung untuk memudahkan operasi dan evaluasi seperti sistem recorder, sistem scada dan indikasi relai

Gambar 1. Single line diagran GI. Salak. Transformator merupakan peralatan yang sangat vital dalam penyaluran sistem tenaga listrik karena transformator merupakan peralatan yang menyalurkan energi listrik langsung ke konsumen baik konsumen tegangan tinggi, tegangan menengah maupun tegangan rendah. Dalam sistem penyaluran tidak menutup kemungkinan terjadi gangguan terutama gangguan yang disebabkan oleh alam. Gangguan yang sering terjadi antara lain kawat penghantar putus, kerusakan pada pembangkit, gangguan pada saluran transmisi akibat petir serta gangguan hubung singkat. Dengan adanya gangguan yang tidak dapat diprediksi maka diperlukan suatu peralatan pengaman (sistem proteksi) yang tepat dan dapat diandalkan pada peralatan sistem tenaga listrik serta pengoperasian dan pemeliharaan yang baik. Relai proteksi harus dapat mengenal kondisi abnormal pada sistem tenaga dan melakukan langkah -langkah yang dianggap perlu untuk menjamin pemisahan

77


Jurnal Momentum

ISSN : 1693-752X

yang diamankan (110 – 120% dari nominal), sehingga tidak bekerja pada saat trafo dibebani nominal, akan tetapi harus dipastikan bahwa setting arus relai masih tetap bekerja pada arus hubung singkat fasa-fasa minimum. Karateristik waktu kerja terdiri dari:  Instantenous time : setelan arus sangat besar, bekerja tanpa tunda waktu  Definite time : bekerja dengan waktu tunda; waktu kerja relai tidak dipengaruhi besar arus gangguan yang melalui relai  Inverse time : bekerja dengan waktu tunda; waktu kerja relai dipengaruhi besar arus gangguan yang melalui relai  Long Time Inverse  Very Inverse  Extremely Inverse

gangguan dengan kemungkinan gangguan terkecil terhadap operasi normal (PT.PLN,2005c). Proteksi arus lebih adalah proteksi terhadap perubahan parameter arus yang sangat besar dan terjadi pada waktu yang cepat, yang disebabkan oleh hubung singkat. Pada proteksi arus lebih ini, relai akan pick-up jika besar arus melebihi nilai seting (Tjahjono, 2000). Elemen dasar dari proteksi arus lebih adalah relai arus. Proteksi arus lebih meliputi proteksi terhadap gangguan hubung singkat yang dapat berupa gangguan hubung singkat fasa-fasa, satu fasa ke tanah serta hubung singkat antar fasa. Proteksi terhadap hubung singkat antar fasa dikenal sebagai proteksi arus lebih dan relai yang digunakan disebut relai arus lebih (over current relay). Jika arus gangguan mengalir melalui tanah, gangguan ini disebut gangguan hubung singkat ke tanah dan relai yang digunakan disebut proteksi hubung tanah (ground fault relay).Pada proteksi transformator daya, relai arus lebih digunakan sebagai tambahan bagi relai differensial untuk memberikan tanggapan terhadap gangguan luar. Relai arus lebih yang digunakan adalah relai arus lebih tanpa perlambatan waktu, relai arus lebih dengan karakteristik waktu yang berbanding terbalik dengan besar arus dan relai arus lebih dengan komponen arah. Perhitungan arus gangguan hubung singkat untuk keperluan koordinasi relay proteksi tidak hanya pada titik gangguan saja, tetapi juga kontribusi arus dari sumber yang mengalir ke titik gangguan (Pribadi Kadarisman, 2005).

Hubungan antara Arus terhadap waktu untuk beberapa karakteristik di atas ditunjukan oleh persamaan berikut : =

( (

)

)

……………………………(1)

Dimana : t : Waktu dalam detik I : Arus gangguan Is : Arus seting TMS : Time multiplier setting K dan a untuk setiap karakteristik besarnya seperti pada tabel di bawah ini : Karakteristik Standard Inverse Very Inverse Extremely Inverse Long Time Inverse

Relai Arus Lebih (50/51) Prinsip kerja relai arus lebih adalah berdasarkan pengukuran arus, yaitu relai akan bekerja apabila merasakan arus diatas nilai settingnya. OCR dirancang sebagai pengaman cadangan Trafo jika terjadi gangguan hubung singkat baik dalam trafo (internal fault) maupun gangguan ekternal (external fault). Oleh karena itu, setting arus OCR harus lebih besar dari kemampuan arus nominal trafo

K 0.14 13.5 80.0 120

Α 0.02 1.00 2.00 1.00

Ground Fault Relay (50/51N) Prinsip kerja GFR sama dengan OCR yaitu berdasarkan pengukuran arus, dimana relai akan bekerja apabila merasakan arus diatas nilai settingnya. GFR dirancang sebagai pengaman cadangan Trafo jika terjadi gangguan hubung singkat fasa terhadap tanah, baik dalam trafo (internal fault) maupun gangguan ekternal (external fault). Setting arus GFR lebih kecil daripada OCR, karena

78


Jurnal Momentum

nilai arus hubungsingkatnya pun lebih kecil dari pada arus hubung singkat fasa-fasa.

Koordinasi Relay Arus Lebih Dengan Relay Gangguan Tanah Koordinasi relay bertujuan untuk memeriksa kerja relay, apakah masih dapat dinilai selektif atau nilai setting harus dirubah kenilai yang member kerja relai yang lebih selektif. Dasar – dasar koordinasi yang baik adalah sebagai berikut : a. Bila mungkin digunakan relay – relay dengan karakteristik operasi yang sama dalam hubung seri atau satu sama lain. Ini bukan merupakan dasar mutlak, tapi jika dasar ini diabaikan maka perlu ekstra hati – hati dalam memastikan bahwa perbedaan dipertahankan pada semua harga arus. b. Memastikan bahwa relay terjauh dari sumber, mempunyai setting arus sama dengan atau kurang dari relay dibelakangnya. Dengan kata lain, arus primer yang dibutuhkan untuk mengoperasikan relay dibelakangnya.

Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah Pada gangguan satu fasa ke tanah, misal fasa A mengalami gangguan akan menyebabkan kenaikan arus pada fasa A dan drop tegangan di phasa A (menjadi nol) sedangkan arus pada phasa yang lain menjadi nol yang diikuti dengan kenaikan tegangan fasa yang lain (phasa B dan Phasa C tidak sama dengan nol sedangkan arus phasa B sama besarnya dengan phasa C yaitu nol ampere) (Tjahjono, 2000). Nilai Setelan Relay. Dalam melakukan penyetelan relay parameter – parameter yang harus disetel meliputi :  Setelan Arus Untuk setelan arus dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut : Iset(prim) = 1.2 x Inom Nilai setelan tersebut adalah nilai setelan primer. Untuk mendapatkan nilai setelan sekunder yang dapat disetkan pada relay arus lebih, maka harus dihitung dengan menggunakan data ratio : Iset(sek) = Iset(prim) x 1/ratio CT  Setelan Waktu Setelan waktu relay inverse dihitung dengan menggunakan rumus kurva waktu Vs arus. Rumus ini bermacam – macam sesuai dengan desain pabrik pembuat relay, maka rumus kurva waktu dari standar British adalah sebagai berikut : =

Software Mathcad Software mathcad merupakan suatu program yang sangat mudah dipergunakan terutama dalam hal visualisasi karena dapat menerangkan perhitungan kebentuk yang lebih mudah dipahami. mathcad sebagai alat untuk memvalidasi sebuah perhitungan yang biasanya dipergunakan seperti excel ke dalam bentuk yang dapat mudah dipahami bukan hanya dalam bentuk angka-angka saja. Representasi berupa penurunan rumus – rumus akan sangat membantu dalam memahami sesuatu. Untuk menggunakan Mathcad kita dapat munuliskan apa saja pada corsor merah yang berbentuk silang. Tulisan kita akan dikelilingi oleh persegi jika telah selesai.

0.14

Dimana : If Iset Tms

.

.

ISSN : 1693-752X

−1

2. METODOLOGI Data data yang dibutuhkan Adapun data yang dibutuhkan dalam penelitian ini ini adalah : 1. Data teknis pada trafo daya 20 MVA GI Salak

= Arus gangguan (Ampere) = Setting arus (Ampere) = Setelan waktu (Detik)

79


Jurnal Momentum

2. Konfigurasi jaringan antara 150 dan 20 kV di GI salak. 3. Prediksi arus hubung singkat 1 fasa maupun 3 fasa 4. Software Mathcad 5. Data – data penunjang lainnya adalah merupakan ketetapan – ketetapan yang terdapat dalam buku referensi.

Impedansi Saluran Nilai impedansi saluran distribusi tergantung daripada jenis penghantar yang digunakan dan luas penampangnya. Berdasarkan SPLN No.64:1985 didapat nilai impedansi urutan positif, urutan negatif dan urutan nol. Tabel impedansi penghantar dapat dilihat pada lampiran. Nantinya nilai impedansi ini akan digunakan sebagai bahan perhitungan koordinasi relay Trafo unit 2 20 MVA di GI Salak. Tabel 1 :Data Impedansi Saluran

Metode Penelitian Metode penelitian yang akan dilakukan adalah dengan mengumpulkan seluruh data pada trafo maupun data arus hubung singkat 1 fasa – tanah dan fasa – fasa yang kemudian akan mulai dituangkan dan disimulasikan ke dalam software mathcad. Dengan memasukkan semua data parameter yang dibutuhkan untuk menghitung ataupun menganalisa koordinasi sistem proteksi, maka akan terlihat serta tergambar pada grafik di software mathcad tersebut. Setelah selesai dilakukan perhitungan yang tertuang pada grafik, maka nantinya dapat kita simpulkan apakah sistem proteksi antara sisi HV maupun sisi MV pada Trafo Daya 20 MVA di GI Salak dapat dikatakan terkoordinasi dengan baik atau tidak.

Dari – Ke

1 2 3 4 5

Incoming 20 kV Penyulang Penyulang Penyulang Penyulang

Kab el

Impeda nsi

R total

X total

0.004 83 0.017 73 0.216 12 0.363 1

0.048 96 0.068 74 0.330 5 1.618 0

Z1 = Z2

0.013

0.053

Z0

0.01

0.03

0.122 2

0.407 3

0.272 2

1.221 9

Z1 = Z2 Z0

Penyula ng Sijanta ng Bus 150 kV

1

AAA C 150 mm2

Z1 = Z2 Z0

ACS Z1 = Z2 R 27.7 1X2 40 Z0 mm2 (Sumber : SPLN No.64:1985) PHT Salak – Solok

Perhitungan Impedansi Sumber Data hubung singkat di bus primer (150 kV) di GI Salak adalah sebesar 843.14 MVA , maka impedansi sumber (Xs) sebesar : ( 150 ) ( ) = ℎ 150 = = 26.69 ℎ 843.14 Impedansi di sisi sekunder: ( 20 ) ( ) ( 150 = ( ) 20 = 26.69 = 0.474 ℎ 150

Tabel 4.1 : Data Ratio CT Incoming dan Penyulang Nama Feeder

SUT M (km)

Bus 20 kV

3. ANALISA & PEMBAHASAN Data Transformator Penyaluran di Incoming 20 kV Daya = 20 MVA Tegangan = 150/20 KV Impedansi (Z%) = 10.79 % Hub. Belitan Trafo = YNyn0 (d) NGR= 40 Ω Data Ratio CT di Incoming dan Penyulang

No

ISSN : 1693-752X

Ratio CT 1000/5 300/5 300/5 300/5 300/5

80

)


Jurnal Momentum

Perhitungan Reaktansi Trafo Besarnya reaktansi trafo tenaga unit 2 di Gardu Induk Salak adalah 10.79 %, agar dapat mengetahui besarnya nilai reaktansi urutan positif, negatif dan reaktansi urutan nol dalam ohm, maka perlu dihitung dulu besar nilai ohm pada 100 % nya. Besarnya nilai ohm pada 100 % yaitu : ( ) ( 100%) =

ISSN : 1693-752X = 1.1 x 300 = 330 Amper ( >) 1 ( )

=

5 = 5.5 300 Setelan Waktu : Arus gangguan yang dipilih untuk menentukan besarnya setting TMS (Time Multiplier Setting) relay OCR sisi penyulang 20 kV transformator tenaga yaitu arus gangguan hubung singkat dua fasa di 0% panjang penyulang agar OCR bekerja pada arus hubung singkat phasa - phasa minimum, dan waktu kerja paling hilir yang ditetapkan t = 0.3 s Waktu kerja relai dengan tsetting =0.3 s,maka; 0.14 = . . −1 = 330

20 = 20 ℎ 20 Nilai reaktansi trafo tenaga :  Reaktansi urutan positif, negatif (Xt1 = Xt2) Xt = 10.79 % x 20 Ohm = 2.158 Ohm  Reaktansi urutan nol (Xt0) Xt0 = 3. Xt1 = 3 x 2.158 = 6.474 Ohm =

Perhitungan Setting Relai Arus Lebih dan Relai Gangguan Tanah Dari tabel 4.11 diperoleh arus gangguan hubung singkat 3 phasa yang gangguannya terjadi pada 0%, 25%, 50%, 75% dan 100% dari panjang jaringan baik untuk penyulang, incoming maupun sisi 150 kV maka perhitungan setting relaynya adalah sebagai berikut :

0.3 =

. .

. .

Tms = 0.107 = 0.11 detik



Setting OCR Momen Penyulang Untuk setting relai arus lebih instan yang terpasang di penyulang digunakan arus nominal dari trafo yang digunakan. Setelan Arus: Iset moment (primer) = 0.8 x 4 x In sisi 20 kV = 1847.52 A (Primer) ( >) 1 ( ) =

Setting Relai di sisi penyulang 20 kV  Setting OCR Penyulang Untuk setting relai yang terpasang di penyulang dihitung berdasarkan arus beban maksimum, untuk relai inverse di setting sebesar 1.05 s/d 1.1 x Imaks sedangkan untuk relai definite disetting sebesar 1.2 sampai 1.3 x Imaks. Persyaratan lain yang harus dipenuhi untuk penyetelan waktu minimum dari relai arus lebih ( terutama di penyulang tidak lebih dari 0.3 detik). Keputusan ini diambil agar relai tidak sampai trip lagi akibat adanya inrush dari trafo- trafo distribusi yang sudah tersambung di jaringan distribusi, pada saat PMT penyulang tersebut dimasukkan.

5 = 30.792 300 Waktu kerja yang diinginkan =0s = 1847.52



Setting GFR Penyulang Untuk setelan arus di penyulang menggunakan pedoman yaitu setelan arus gangguan tanah di penyulang diset 10% x arus gangguan tanah terkecil di penyulang tersebut. Hal ini dilakukan untuk menampung tahanan busur. Setelan Arus : Iset primer = 10% x (gangguan di 100% panjang penyulang) = 0.1 x 284.694 = 28.47 A

Setelan Arus : I beban = 300 Amper, CT 300/5 Iset Primer = 1.1 x I beban

Iset sekunder

81

= Iset primer x


Jurnal Momentum

incoming didapat dengan waktu kerja relai 1 detik t incoming = 1 detik jadi didapat : 0.14 = . . −1

= 28.47 x = 0.47 Ampere Setelan Waktu : Arus gangguan yang dipilih untuk menentukan besarnya setting TMS relay GFR sisi penyulang 20 kV Transformator tenaga yaitu arus gangguan hubung singkat satu fasa di 0% panjang penyulang. Waktu kerja paling hilir yang ditetapkan t = 0.3 s Jadi didapat : 0.14 = . . −1 0.3 =

. . .

= =

. .

Tms = 0.26 detik

 Setting OCR Momen Incoming Untuk setting relai arus lebih instan yang terpasang di sisi incoming 20 kV digunakan arus nominal dari trafo. Setelan Arus: Iset moment (primer) = 4 x In sisi 20 kV = 2309 A (Primer) ( >) 1 ( ) = = 2309

= 11.55

Waktu kerja yang diinginkan = 0.4 (definite) 

Setting GFR Incoming Setelan arus gangguan tanah di incoming 20 kV harus lebih sensitive, hal ini berfungsi sebagai cadangan bagi relai di penyulang 20 kV. Setelan Arus : Iset primer = 0.2 x In 20 kV = 0.2 x 577.35 = 115.47 A Iset sekunder

= Iset primer x = 115.47 x

√

= 577.35 = 1.1 20 = 1.1 x 577.35 = 635.085 A Nilai setelan pada sekunder : = Iset primer = 635.085 x

= 0.57 Amper

Setelan Waktu : Arus gangguan yang dipilih untuk menentukan besarnya setting TMS relay GFR sisi incoming 20 kV transformator tenaga yaitu arus gangguan hubung singkat tiga fasa di 0% panjang penyulang. Waktu kerja incoming didapat dengan waktu 1detik. t incoming = 1 detik jadi didapat : 0.14 = . . −1

√

Iset primer

Iset sekunder

. .

Setting Relai di Sisi Incoming 20 kV  Setting OCR Incoming Penentuan setelan relai arus lebih pada sisi incoming 20 kV trafo tenaga sama halnya dengan di penyulang, yaitu harus diketahui terlebih dahulu nilai arus nominal trafo tenaga tersebut Setelan Arus : Dari data yang diperoleh : Kapasitas : 20 MVA Tegangan : 150/20 kV Impedansi : 10.79% CT Ratio : 1000/5 A ( pada sisi incoming 20 kV) Arus nominal trafo pada sisi 20 kV : In (sisi 20 kV)

.

1=

Tms = 0.1 detik

. .

ISSN : 1693-752X

= 3.2 Amper

Setelan Waktu : Arus gangguan yang dipilih untuk menentukan besarnya setting TMS relay OCR sisi incoming 20 kV transformator tenaga yaitu arus gangguan hubung singkat tiga fasa di 0% panjang penyulang. Waktu kerja

1=

. . .

82

. .

Tms = 0.13 detik.


Jurnal Momentum

gangguan hubung singkat tiga fasa di 0% panjang jaringan. Waktu kerja sisi 150 kV didapat dengan waktu 1.5.detik. Sehingga didapat : 0.14 = . . −1

Setting Relai di sisi 150 kV  Setting OCR sisi 150 kV Penentuan setelan relai arus lebih pada sisi 150 kV trafo tenaga sama halnya dengan di Incoming& penyulang, yaitu harus diketahui terlebih dahulu nilai arus nominal trafo tenaga tersebut. Setelan Arus : Dari data yang diperoleh : Kapasitas : 20 MVA Tegangan : 150/20 kV Impedansi : 10.79% CT Ratio : 150/5 A Arus nominal trafo pada sisi 150 kV : =

In (sisi 20 kV)

=

√

1.5 =

√

. . .

. .

= 3.10 Ampere

Tms = 0.11 detik.

Tms = 0.38 detik

 Setting GFR Sisi 150 kV Penentuan setelan relai gangguan tanah pada sisi 150 kV trafo tenaga : Setelan Arus : Iset primer = 0.5 x In 150 kV = 0.3 x 76.98 = 23 A Iset sekunder

. .

Tabel Hasil Perhitungan Berdasarkan hasil perhitungan yang telah didapat, setting relai outgoing, incoming serta sisi 150 kV Trafo daya Unit 2 20 MVA di GI Salak. Tabel 2 : Hasil Perhitungan dan Spesifikasi Relay

Setelan Waktu : Arus gangguan yang dipilih untuk menentukan besarnya setting TMS relay OCR sisi 150 kV transformator tenaga yaitu arus gangguan hubung singkat tiga fasa di 0% panjang penyulang. Waktu kerja incoming didapat dengan waktu kerja relai 1.5 detik. jadi didapat : 0.14 = . . −1 1.5 =

.

Sama halnya pada incoming, Hasil Tms GFR pada sisi 150 kV ditambahkan lagi dengan waktu Tms GFR incoming dan penyulang agar sistem proteksi bekerja secara bertahap. Dapat dituliskan menjadi : Tms = 0.11 + 0.23 + 0.1 Tms = 0.44 detik

= Iset primer = 92.38 x

. .

= 76.98 = 1.2 150 Iset primer = 1.2 x 76.98= 92.38 Amper Nilai setelan pada sekunder : Iset sekunder

ISSN : 1693-752X

Grafik Koordinasi Dari nilai tap setting di atas, bentuk koordinasi grafik yang didapat dari software Mathcad dapat dilihat pada gambar grafik dibawah ini :

= Iset primer x = 23 x

= 0.8 Ampere

Setelan Waktu : Arus gangguan yang dipilih untuk menentukan besarnya setting TMS relay GFR sisi 150 kV transformator tenaga yaitu arus

83


Jurnal Momentum

ISSN : 1693-752X

mengambil kesimpulan dan saran mengenai koordinasi setting relay OCR dan GFR baik untuk sisi 20 kV maupun sisi 150 kV : 1. Dari tabel maupun grafik koordinasi setting relai OCR-GFR sisi 150 kV, incoming 20 kV dan penyulang untk gangguan phasa – phasa dan phasa – tanah diatas dapat dilihat bahwa waktu kerja relai di sisi penyulang lebih cepat dibanding waktu kerja di sisi incoming dan sisi 150 kV. 2. Dilihat dari jarak lokasi gangguan mempengaruhi lama waktu trip relay (granding time). Semakin jauh jarak lokasi gangguan maka semakin cepat waktu kerja relai di penyulang dan waktu kerja relai di incoming dan sisi 150 kV, begitu juga sebaliknya ini bertujuan memberikan kesempatan pada relai di sisi penyulang untuk bekerja terlebih dahulu sebagai pengaman utama (main protection) apabila terjadi gangguan hubung singkat di sisi outgoing dan relai yang di sisi incoming bekerja sebagai pengaman cadangan (back up protection) apabila relai di sisi outoing tersebut tidak bekerja. 3. Dari tabel diatas bahwa waktu kerja relai untuk gangguan 3 fasa lebih cepat dibandingkan waktu kerja relai untuk gangguan 1 fasa ketanah pada titik gangguan tertentu, dengan kata lain besar kecilnya arus gangguan mempengaruhi cepat lambatnya waktu kerja relai, apabila ditinjau berdasarkan fasa, semakin besar arus gangguan maka semakin cepat waktu kerja relai begitu juga sebaliknya.

Gambar 2. Koordinasi Setting Trafo dan Penyulang Gangguan Phasa-Phasa (Sumber : Software Mathcad) Berdasarkan grafik koordinasi setting trafo dan penyulang dapat kita lihat bahwa setting relay OCR-GFR di atas tidak ada yang saling berhimpitan antara OCR-GFR sisi 150 kV, sisi incoming 20 kV dan penyulang. Terlihat bahwa semakin kecil arus gangguan maka semakin lama waktu kerja relay tersebut. Demikian juga sebaliknya, semakin besar arus gangguan maka semakin cepat pula kerja relay tesebut. Gambar 3 Koordinasi Setting Trafo dan Penyulang Gangguan Phasa-Tanah

Saran 1. Untuk menjamin kelancaran penyaluran daya listrik, perlu diadakan evaluasi terhadap setting relay 2. Dalam kurun waktu tertentu perlu dilakukan pemeliharaan relay proteksi beserta peralatan pendukungnya dan jika diperlukan restting relay untuk mengetahui karakterisrik kerja relay tersebut

(Sumber : Software Mathcad) IV. KESIMPULAN Setelah dilakukan perhitungan koordinasi setting Trafo Daya Unit II 20 MVA GI Salak, maka penulis dapat

84


Jurnal Momentum

DAFTAR PUSTAKA Black Burn, J. Lewis, Protective Relaying Principles and Application, Elektrical Engineering and Elektronics 1987. Hadi Saadat, Power system WCB McGraw Hill, 1999.

analysis,

Hasan Basri, “Sistem Distribusi Daya Listrik”, ISTN, Jakarta. 1997 IEEE Power Engineering Society, Aplication and coordination of recloser, sectionalizer and fuse, New york, 1980. Irfan Affandi, Analisa Setting Relai Arus Lebih dan Relai Gangguan Tanah Pada Penyulang Sadewa di GI Cawang. Depok: Universitas Indonesia 2009; Komari Ir., Pembumian titik netral, PT PLN (Persero), Udiklat Teknologi Kelistrikan. P. Kadarisman, Wahyudi S. Analisa Sistem Tenaga Listrik. Jakarta: Penerbit ISTN 2005; Zuhal,. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya.Jakarta: Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama 1995

85

ISSN : 1693-752X


Jurnal Momentum

ISSN : 1693-752X

86

Vol.17 No.2. Agustus 2015 Jurnal Momentum ISSN : X

Recommend Documents