BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Praktek Kerja Lapangan

Sistem proteksi merupakan bagian penting dalam sebuah sistem

kelistrikan yang menjadi salah satu penentu kehandalan sebuah sistem.

Relay merupakan bagian dari sistem proteksi yang berfungsi sebagai

pengaman alat maupun pengaman sistem lainnya.

Relay differensial merupakan suatu relay yang prinsip kerjanya

berdasarkan kesimbangan (balance), yang membandingkan arus-arus

sekunder transformator arus (CT) terpasang pada terminal-terminal

peralatan atau instalasi listrik yang diamankan. Penggunaan relay

differensial sebagai relay pengaman, antara lain pada generator,

transformator daya, bus bar, dan saluran transmisi. Prinsip kerja dari

Relay Differensial. Sebagaimana disebutkan diatas, Relay differensial

adalah suatu alat proteksi yang sangat cepat bekerjanya dan sangat

selektif berdasarkan keseimbangan (balance) yaitu perbandingan arus

yang mengalir pada kedua sisi saluran melalui suatu perantara yaitu

trafo arus (CT). Dalam kondisi normal, arus mengalir melalui peralatan

listrik yang diamankan (generator, transformator dan lain-lainnya).

Seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi dalam bidang

kelistrikan, dewasa ini dipasang Relay Differential di setiap Gardu

Induk dan Pembangkit Listrik. Relay Differential digunakan untuk

mendeteksi adanya gangguan baik itu gangguan fasa ke fasa ataupun

fasa to ground dan akan memberikan perintah trip kepada circuit braker

jika terdapat gangguan pada alat transmisi, terutama Transformator dan

Generator. Cara kerja Relay Differential adalah dengan cara

membandingkan arus pada sisi primer dan sisi sekunder. Dalam kondisi

normal, jumlah arus yang mengalir melalui peralatan listrik yang di

proteksi bersirkulasi melalui loop pada kedua sisi di daerah kerja Relay

Differential tersebut (Id = Ip-Is = 0). Jika terjadi gangguan didalam

1

daerah kerja Relay Difernsial, maka arus dari kedua sisi akan saling

menjumlah dan relay akan memberi perintah kepada circuit breaker

untuk memutuskan arus. Dengan adanya alat ini, diharapkan kita dapat

mewujudkan sistem tenaga listrik yang lebih terjamin dalam hal

keamanan dan kehandalan sehingga tidak membahayakan manusia dan

lingkungannya, serta memperkecil resiko kerusakan pada alat-alat

transmisi listrik yang dianggap vital.

1.2 Waktu dan lokasi pelaksanaan kerja praktek

Peraktek kerja lapangan ini dilaksanakan di PT. PLN (persero)

unit Pembangkitan, PLTA Musi.

1.3 Tujuan kerja praktek

1. Tujuan Umum

Tujuan umum dilaksanakannya kerja praktek ini adalah :

a. Mengetahui iklim kerja di lapangan yang bersifat kompeleks

dari segi akademis maupun hubungan masyarakat dan disiplin

kerja serta akademis maupun hubungan masarakat dan disiplin

kerja serta mengetahui hubungan antara teori yang diperoleh

dari bangku perkuliahan dengan pengetahuan praktis di dunia

kerja

b. Mengenal dan memahami secara umum perinsip kerja

peralatan-peralatan yang digunakan pada system tenaga listrik

yang diterapkan di PT. PLN (persero) Unit Pembangkitan

PLTA Musi.

2. Tujuan khusus

a. Dapat meningkatkan pengetahuan mahasiswa dalam

memahami sistem proteksi pada PLTA MUSI

b. Mengetahui faktor-faktor yang menyebabkan tripnya line sitem

pada jaringan di PLTA MUSI

c. Mengetahui secara umum peralatan-peralatan pada sistem

proteki di PLTA MUSI

2

d. Mengetahui prinsip kerja line current relay Differential yang

digunakan pada PLTA MUSI

e. Menambah pengetahuan dan pengalaman kerja baru.

f. Meningkatkan kemampuan menggunakan teknologi yang tidak

dipelajari dibangku Perkuliahan.

1.4 Pembatasan masalah

Ruang lingkup masalah yang akan dibahas dalam laporan ini

meliputi tentang sistem proteksi pada saluran utama di PLTA MUSI

Kabupaten kepahiyang, mengingat luasnya cakupan masalah tentang

sistem proteki pada line utama di PLTA MUSI, maka masalah akan

dibatasi pada :

1. Pengertian sistem proteksi saluran.

2. Gangguan yang sering terjadi pada sebuah Pembangkit Litrik.

3. Jenis Line Current Differential Relay yang digunakan pada

PLTA MUSI.

4. Tahapan proses kerja dari sebuah line current differential relay

di PLTA MUSI.

1.5 Metode penulisan

System penulisan laporan kerja praktek ini berisi antara lain :

BAB I : PENDAHULUAN

Membahas mengenai pendahuluan yang terdiri dari latar

belakang, waktu dan pelaksanaan, tujuan kerja praktek

yang meliputi tujuan umum dan tujuan khusus, batasan

masalah, serta sistematika penulisan laporan.

BAB II : TINJAUAN UMUM PERUSAHAAN

Bab ini berisi tentang sejarah singkat PT. PLN

(PERSERO), PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkit

PLTA Musi beserta profil, struktur organisasi, visi dan

misinya.

3

BAB III : RELAY DIFFERENTIAL

Bab ini berisi tentang teori-teori dasar tentang relay

differensial dan penggunaannya dalam sistem sistem

proteksi

BAB IV :PEMBAHASAN SISTEM PROTEKSI

MENGGUNAKAN LINE CURRENT DIFFERENTIAL

RELAY PADA PLTA MUSI.

Membahas tentang sistem kerja open close pada PMT EIB

150 KV jenis pneumatic serta perawatannya agar kualitas

dan keandalan sertakondisi peralatan PMT tersebut bisa

terjaga .

BAB V : PENUTUP

Memuat kesimpulan berdasarkan pembahasan pada

laporan kerja praktek dan saran untuk memperluas

wawasan dan perbaikan di masa datang

4

BAB II

SEJARAH SINGKAT DAN GAMBARAN UMUM PT PLN (PERSERO)

UNIT PEMBANGKITAN PLTA MUSI

2.1 Sejarah Singkat PT. PLN (Persero)

PT. PLN (Persero) merupakan perusahaan taraf internasional

yang bergerak di bidang tenaga kelistrikan yang berdiri berdasarkan

akta notaris; soetjipto SH No : 169 Tahun : 1994. Sebelum tahun 1994

PLN merupakan perusahaan jawatan, setelah itu PLN berubah menjadi

perusahaan umum (PERUM), baru pada tahun 1994 PLN berubah

penjadi PT PLN (persero).

Fungsi PLN dapat dibagi menjadi dua fungsi penting yaitu

fungsi bisnis dan fungsi sosial. PLN fungsi bisnis meliputi

pembangkitan, penyaluran dan pengaturan listrik yang diutamakan

untuk memenuhi kebutuhan konsumen dengan mengharapkan imbalan

berupa keuntungan bagi perusahaan. Sedangkan PLN fungsi sosial yaitu

fungsi PLN sebagai perusahaan negara yang memenuhi kebutuhan

masyarakat untuk menunjang taraf hidup masyarakat, dan kemajuan

suatu daerah. Indikator kemajuan suatu daerah dapat dilihat dari

banyaknya kebutuhan listrik, semakin banyak suatu daerah

membutuhkan listrik maka daerah tersebut dapat dikatakan semakin

maju.

Secara garis besar PT. PLN (Persero) terdiri dari :

1. PLN LITBANG (Penelitian dan Pengembangan)

2. PLN JASER (Jasa dan Service)

3. PLN Unit Bisnis

Bahasan tulisan ini hanya membahas PLN unit Bisnis

karena pembangkit tenaga listrik yang menjadi tempat pelaksanaan

kerja praktek berada di sub bahasan dari PLN Unit Bisnis.

5

PLN Unit Bisnis merupakan salah satu bagian dari PLN yang

bergerak di bidang pembangkitan, penyaluran dan pengaturan listrik

pada suatu wilayah. PLN Unit Bisnis dapat dibagi menjadi :

1. P3B (Penyaluran dan Pusat Pengaturan Beban)

P3B merupakan bagian dari PLN yang berfungsi sebagai

penyaluran dan pusat pengaturan beban, pada suatu sistem

interkoneksi. P3B terdiri dari dua unit penting yaitu UPT dan

UPB. UPT yaitu unit pengaturan transmisi yang terdiri dari

saluran transmisi dan gardu induk-gardu induk. Sedangkan

UPB merupakan unit pengaturan beban

2. PLN Wilayah

PLN wilayah adalah bagian dari PLN yang bergerak di bidang

distribusi tenaga listrik ke konsumen pada wilayah-wilayah

tertentu. Di Bengkulu PLN wilayah terdapat di kampung cina

yaitu PT. PLN (Persero) Cabang Bengkulu. PLN wilayah

cabang Bengkulu hanya melayani dan mengatur pemakaian

beban konsumen di Provinsi Bengkulu saja.

3. PLN KIT (Pembangkitan)

PLN KIT adalah salah satu sektor dari PLN yang bergerak di

bidang pembangkitan tenaga listrik. Di P3B Sumatera di

antaranya terdapat pembangkit listrik tenaga air, yaitu :

a. PLTA BETEGI

b. PLTA TES

c. PLTA MUSI

d. PLTA BESAI

Selain itu, Pada P3B Sumatera juga terdapat Pembangkit

Listrik Tenaga Gas (PLTG). Yaitu PLTG TARAHAN.

Sebagai penunjang kebutuhan listrik di setiap PLN wilayah

juga terdapat PLTD.

6

2.2 Visi, Misi, dan Moto

Visi :

1. Diakui sebagai perusahaan kelas dunia yang tumbuh berkembang,

unggul, dan terpercaya yang bertumpu pada potensi insani.

2. Visi 75/100,

Artinya 75 tahun RI merdeka tepatnya tahun 2020 di targetkan 100

% wilayah indonesia terlistriki.

Misi :

1. Menjalankan bisnis kelistrikan dan bidang lain yang terkait

berorientasi pada kepuasan pelanggan, anggotan perusahaan dan

pemegang saham.

2. Menjadikan tenaga listrik sebagai media untuk meningkatkan

kualitas kehidupan masyarakat.

3. Mengupayakan agar tenaga listrik mejadi pendorong kegiatan

ekonomi.

4. Menjalankan kegiatan usaha yang berwawasan lingkungan.

Motto :

Listrik untuk kehidupan yang lebih baik

(Electricity for a better life)

2.3 Identitas Perusahaan

Nama Perusahaan : PT. PLN (Persero) Pembangkitan

Sumbagsel, SEKTOR PEMBANGKITAN

BENGKULU

Jenis Badan Usaha : Perseroan Terbatas

Alamat Perusahaan : Jl. Raya Kepahiyang - Curup Km 72, Desa

Ujan Mas Atas, Kabupaten Kepahiyang,

Propinsi Bengkulu

7

Nomor Telepon : 0736-343878, 0736-21935

Website : www.pln-pikitring.co.id

Status Permodalan : BUMN

Bidang Usaha dan Kegiatan : Ketenagalistrikan (Pembangkit, Jaringan

dan Gardu Induk)

SK.AMDAL Yang Disetujui : SK. Gubernur Bengkulu No. 327 Tanggal

25 Agustus 2004

Penanggung Jawab : Ir. Djoko Sularno

2.4 Lokasi Usaha atau Kegiatan

Secara administratif pemerintahan, Pembangkit Listrik Tenaga

Air (PLTA) Musi terletak di Kabupaten Bengkulu Utara dan Kabupaten

Kepahiyang, Propinsi Bengkulu. Beberapa bangunan proyek seperti

bendungan penyadap air (intake dam), kantor, perumahan karyawan

/kontraktor, bengkel, gudang, poliklinik, sarana olah raga, sebagian

terowongan air dan jalan proyek PLTA Musi terletak di Desa Ujan Mas

Atas, Kecamatan Ujan Mas, Kabupaten Kepahiyang. Sedangkan

bangunan proyek seperti bendungan pengatur air (re-regulating dam),

gedung pembangkit, terowongan pembuang, pintu terowongan

pembuang, generator, turbin, transformator utama, gardu induk, pipa

pesat, sebagian terowong tekan dan jalan PLTA musi terletak di Dusun

Susup, Desa Lubuk Unen, Kecamatan Taba Penanjung, Kabupaten

Bengkulu Utara. Air buangan dari Turbin PLTA Musi ditampung di Re-

Regulating Dam (RRD), untuk selanjutnya dibuang ke sungai Simpang

Aur-Lemau, melalui pengaturan debit air buangan yang disesuaikan

dengan kondisi debit air sungai Simpang Aur-Lemau.

8

Sungai Simpang Aur-Lemau memiliki panjang total lebih

kurang 56,0 Km dengan luas daerah tangkapan air (catchment area)

lebih kurang 509 Km2. Secara administrasi pemerintahan, air sungai ini

mengalir melewati 4 kecamatan di Kabupaten Bengkulu Utara yaitu

kecamatan Taba penanjung, kecamatan Pematang Tiga kecamatan

Pagar Jati dan kecamatan Pondok Kelapa.

2.5 Deskripsi Bangunan Untuk Pembangkitan Listrik

Deskripsi bagian-bagian utama PLTA Musi sebagai hasil perencanaan

adalah sebagai berikut:

1. Deskripsi Sumber Energi Pembangkitan

a. Muka air

Muka Air Waduk Pengambilan : FSL EL.579,1 m

MOL EL.578,0 m

Muka Air tailrace : TWL EL. 173,9 m

Chamber untuk debit : 62,0 m3/detik

Tinggi terjun kotor : 409,3 m

Tinggi terjun bersih : 396,8 m

b. Debit

Debit rata-rata untuk pembangkit : 35,7m3/detik

Debit pasti 95% : 15,5 m3/detik

Debit pembangkitan : 62,03 m3/detik,untuk

operasi 3 unit

Debit tetap yang dilepas

9

ke hilir dam Musi : 1,1 m3/detik

c. Pembangkitan Listrik dan Energi yang Dihasilkan

Kapasitas terpasang : 210 MW (3 x 70), sebagai

pembangkit beban puncak

Energi tahunan,Primer :460 GWh,sekunder:680 Gwh

Total : 1.120 GWh

2.6 Deskripsi Bangunan Utama Proyek

a. Waduk pengambilan / penyadap air

Daerah tangkapan : 587 km2

Rata-rata aliran permukaan tahunan : 37,9 m3/detik

Luas waduk pengambilan : 1.14 km2

Kapasitas simpan gross : 2.23 juta m3

Kapasitas simpan efektif : 1.00juta m3

b. Bendung Pengambil Air

Tipe : Bendung beton berpintu

Ketinggian Pier crest : EL. 580.5 m

Ketinggian bendung : EL. 573.5 m

Bangunan pelimpas : lebar 10.0 m, 3 buah

Pintu pelimpas : lebar 10 m x tinggi 7 m, 3

buah

Upper scouring gate : lebar 6.0 m x tinggi 7 m, 2

buah

10

Lower scouring gate : lebar 6 m x tinggi 1.5 m, 2

buah

c. Bangunan Pengambilan Air

Lebar : 10.2m, 2 buah

Sill elevation : 574.2 m

Pintu Pengambilan air : lebar 8.2 m x tinggi 5.3 m

2 buah

Penyaring : lebar 10.2 m x tinggi 1.5 m

2 buah

d. Kolam Penangkap Pasir

Lebar : 28.0 m, 2 buah

Panjang : 45.0 m

Lebar penimpas samping : 40.0 m

Ketinggian puncak dari pelimpas samping : EL. 579.1 m

e. Pintu masuk terowongan

lebar : 8,2 m,2 buah

sill elevation : EL. 574,2 m

pintu masuk : lebar 8,2 m x tinggi 5,0 m,2 buah

penyaring : lebar 8,2 m x tinggi 6,3 m,2 buah

f. Terowongan tekan

Garis tengah : 5,0 m

Panjang : 2.578 m

11

g. Tanki surja

Tipe : Restricted orifice

Up-surging water level : EL. 594,0

Garis tengah tank : 10,0 m

Garis tengah port : 2,5 m

h. Pipa pesat

Garis tengah : 4,0 m sampai 1,6 m

Panjang : 645 m

i. Gedung pembangkit

Tipe : Bawah Tanah

Ukuran Gedung : lebar 18,5 m x tinggi 38,3 m x

panjang 130,5 m

j. Tailrace Chamber

Lebar : 18,4 m sampai 5,1 m

Tinggi : 13,65 m sampai 7,65 m

12

BAB III

DIFFERENTIAL RELAY

3.1 Pengertian umum Sistem Proteksi.

Gambar 4.1 : jaringan sistem tenaga listik

Dalam usaha untuk meningkatkan keandalan penyediaan energi

listrik, kebutuhan sistem proteksi yang memadai tidak dapat

dihindarkan. Sistem proteksi terdiri dari peralatan CT, PT, PMT, Catu

daya dc/ac, relai proteksi, teleproteksi yang diintegrasikan dalam suatu

rangkaian wiring. Disamping itu diperlukan juga peralatan pendukung

untuk kemudahan operasi dan evaluasi seperti sistem recorder, sistem

scada dan indikasi relai (announciator). Secara sederhana salah satu

contoh sistem proteksi untuk jaringan seperti ditunjukan pada Gambar

4.2

Fungsi peralatan proteksi adalah untuk mengidentifikasi

gangguan dan memisahkan bagian jaringan yang terganggu dari bagian

lain yang masih sehat serta sekaligus mengamankan bagian yang masih

sehat dari kerusakan atau kerugian yang lebih besar. Sistem Proteksi

harus memenuhi syarat sebagai berikut :

13

Gambar 4.2 : Sitem proteksi

- Sensitif yaitu mampu merasakan gangguan sekecil apapun. Suatu

relai proteksi bertugas mengamankan suatu alat atau suatu bagian

tertentu dari suatu sistem tenaga listrik, alat, atau bagian sistem yang

termasuk dalam jangkauan pengamanannya. Relai proteksi

mendeteksi adanya gangguan yang terjadi di daerah pengamanannya

dan harus cukup sensitif untuk mendeteksi gangguan tersebut dengan

rangsangan minimum dan bila perlu hanya mentripkan pemutus

tenaga (PMT) untuk memisahkan bagian sistem yang terganggu,

sedangkan bagian sistem yang sehat dalam hal ini tidak boleh

terbuka.

- Andal yaitu akan bekerja bila diperlukan (dependability) dan tidak

akan bekerja bila tidak diperlukan (security). Dalam keadaan normal

atau sistem yang tidak pernah terganggu relai proteksi tidak bekerja

selama berbulan-bulan mungkin bertahun-tahun, tetapi relai proteksi

bila diperlukan harus dan pasti dapat bekerja, sebab apabila relai

gagal bekerja dapat mengakibatkan kerusakan yang lebih parah pada

peralatan yang diamankan atau mengakibatkan bekerjanya relai lain

14

sehingga daerah itu mengalami pemadaman yang lebih luas. Untuk

tetap menjaga keandalannya, maka relai proteksi harus dilakukan

pengujian secara periodik.

- Selektif yaitu mampu memisahkan jaringan yang terganggu saja.

Selektivitas dari relai proteksi adalah suatu kualitas kecermatan

pemilihan dalam mengadakan pengamanan. Bagian yang terbuka dari

suatu sistem oleh karena terjadinya gangguan harus sekecil mungkin,

sehingga daerah yang terputus menjadi lebih kecil. Relai proteksi

hanya akan bekerja selama kondisi tidak normal atau gangguan yang

terjadi di daerah pengamanannya dan tidak akan bekerja pada kondisi

normal atau pada keadaan gangguan yang terjadi di luar daerah

pengamanannya.

- Cepat yaitu mampu bekerja secepat-cepatnya. Makin cepat relai

proteksi bekerja, tidak hanya dapat memperkecil kemungkinan akibat

gangguan, tetapi dapat memperkecil kemungkinan meluasnya akibat

yang ditimbulkan oleh gangguan.

Jaringan tenaga listrik yang terganggu harus dapat segera

diketahui dan dipisahkan dari bagian jaringan lainnya secepat mungkin

dengan maksud agar kerugian yang lebih besar dapat dihindarkan.

Gangguan pada sistem tenaga listrik dapat terjadi di sisi pembangkit,

jaringan dan distribusi.

- Gangguan Sistem:

Gangguan sistem adalah gangguan yang terjadi di sistem tenaga

listrik (sisi primer) seperti pada generator, transformator, SUTT, SKTT

dan lain sebagainya. Gangguan sistem dapat dikelompokkan sebagai

gangguan permanen dan gangguan temporer. Gangguan temporer

adalah gangguan yang hilang dengan sendirinya bila PMT terbuka,

misalnya sambaran petir yang menyebabkan flash over pada isolator

SUTT. Pada keadaan ini PMT dapat segera dimasukan kembali, secara

manual atau otomatis dengan Auto Recloser. Gangguan permanen

adalah gangguan yang tidak hilang dengan sendirinya, sedangkan untuk

15

pemulihan diperlukan perbaikan, misalnya kawat SUTT putus.

Gangguan sistem dapat bersifat controllable (dalam pengendalian

O&M) dan uncontrollable (diluar pengendalian O&M).

- Gangguan Non Sistem

PMT terbuka tidak selalu disebabkan oleh terjadinya gangguan

pada sistem, dapat saja PMT terbuka oleh karena relai yang bekerja

sendiri atau kabel kontrol yang terluka atau oleh sebab interferensi dan

lain sebagainya. Gangguan seperti ini disebut gangguan bukan pada

sistem, selanjutnya disebut gangguan non–sistem (sisi sekunder). Jenis

gangguan non-sistem antara lain :

- kerusakan komponen relai,

- kabel kontrol terhubung singkat,

- interferensi / induksi pada kabel kontrol.

Dalam sebuah penghantar, relai yang biasa digunakan adalah:

- Pengaman utama: Relai jarak, Line curent differential relay, relai

diferensial kawat pilot, relai pembanding fase, relai pengaman

pembanding arah

- Pengaman cadangan : Relai arus lebih, relai gangguan tanah, relai

arus lebih berarah, relai gangguan tanah berarah, relai gangguan

tanah selektif, relai kegagalan pemutu tenaga

Pelengkap : relai penutup balik otomatis, pemeriksa kesinkronan dan fault

Recorder

3.2 Pinsip Dasar Kerja Relai Diferensial.

Prinsip kerja relai diferensial adalah membandingkan besaran

arus serta fasa yang masuk dan keluar dari alat yang diamankan jadi

dalam hal ini digunakan besaran ukurnya

16

Gambar 8.1

Jika pada peralatan yang diamankan tidak terjadi gangguan

tersebut berada diluar daerah yang diamankan maka arus dan fasa

mengalir pada trafo arus CT1 dan CT2 sama, atau mempunyai

perbandingan arus serta pergeseran sudut fasa tertentu, sehingga relai

tidak bekerja.

Tetapi jika terjadi gangguan pada peralatan yang diamankan,

maka akan terjadi perbedaan arus atau perbandingan arus beruba serta

sudut fasa, hal ini akan menyebabkan relai bekerja.

Dengan demikian relai ini tidak perlu diberi perlambatan waktu,

karena relai bekerja di daerah pengamanannya saja. Adapun cara

membandingkan dan ialah dengan membandingkan besar dan

sudut fasa ialah dengan arus sekunder daru dan dengan

demikian pengaman diferensial adalah merupakan pengaman yang

sangat selektif dan cepat bekerjanya, karena sifat tersebut diats maka

relai diferensial mempunyai sifat selektif mutlak. Reali ini digunakan

sebagai pengaman utama, tetapi tidak dapat digunkan sebagai

17

pengaman cadangan diluar daerah pengamanannya yang membatasi

daerah pengamanan adalah trafo arus dan . Relai ini ditujukan

sebagi pengaman terhadap ganguan hubung singkat antar fasa ataupun

satu fasa ketanah untuk sistem dimana arus hubung singkat satu fasa ke

tanah cukup besar.

Penggunana relai ini ialah untuk mengamankan peralatan listrik

seperti :

1 Generator

2 Transformator daya

3 Motor yang besar

4 Penghantar ataupun penyulang yang pendek.

3.3 Bekerjanya Relai Diferensial

3.3.1 Keadaan normal atau gangguan diluar daerah yang diamankan.

Gambar 8.2

Arus yang mengalir pada relai R ialah :

I1 = arus sekunder

I2 = arus sekunder

18

Dengan menganggap suatu hal trafo arus dan sama atau

sesuai dengan keadaan normal (tidak ada gangguan) ataupun ada

gangguan diluar daerah pengamananya, arus sekunder dan akan

mempunyai nilai yang sama tetapi dengan arah vector yang berlawanan,

sehingga dari hubungan diatas didapat :

Id ideal = 0 (nol)

Dalam hal ini relai tidak bekerja karena tidak ada arus yang

melalui relai.

3.3.2 Keadaan gangguan didaerah pengamannya.

3.3.2.1 Sumber dari satu arah

Jika terjadi gangguan hubung singkat di dalam daerah

pengamanannya maka arus yang mengalir pada akan menjadi besar

sedangkan arus yang mengalir pada akan mendekati nol. Dengan

demikian arus pada sekender menjadi besar dab arus mendekati

nol. Hal ini terjadi karena arus ganguan yang besar hanya mengalir

pada salah satu sisinya saja, lihat gambar 8.3

Adanya arus yang cukup besar akan mengalir melalui

relai, sehingga relai akan bekerja dan akan memberikan signal trip ke

pemutus tenaga yang berada dikedua sisi dari peralatan listrik yang

diamankan. Dengan demikian peralatan listrik yang terganggu

dipisahkan dari jaringan yang bertentangan.

19

Gambar 8.3

3.3.2.2 Sumber dari dua arah

Dalam keadaan tidak ada ganguan maka arus akan mengalir

dari A ke B atau dari B ke A tergangtung dari kondisi pembangkitan

dan beban di A maupun di B. jiak terjadi gangguan pada peralatan yang

diamankan maka akan mengalir arus gangguan dan dengan arah

menuju ke titik gangguan, lihat gambar 8.4

Gambar 8.4

Bila sebelum gangguan arus mengalir dari A ke B, maka saat

terjadi gangguan arus gangguan yang mengalir pada trafo arus

20

adalah berbalik arah 180 derajat, dengan demikian arus yang mengalir

pada relai diferensial (Id) merupakan jumlah vector dan adalah :

Karena adanya arus Id yang besar mengalir melalui relai

diferensial, maka relai tersebut akan bekerja. Proteksi diferensial

tersebut relainya sendiri dapat hanya merupakan relai jenis arus lebih

yang akan bekerja jika arus mengalir pada rangkaian diferensial

melebihi penyetel arus lebih tersebut. Relai diferensial merupakan relai

satu fasa, sehingga untuk sistem tiga fasa harus digunakan tiga relai

arus lebih, untuk generatos penyambung relai deferensial.

Suatu hal yang perlu diperhatikan agar rangkaian relai

diferensial ini dapat bekerja baik dan benar, impedansi lilitan sekender

trafo arus dan .

3.4 Ketidak Seimbangan Arus dan Penyetelan Arus Kerja.

Pada sutu trafo arus jika dilalui arus yang besar sekali maka

akan timbul kejenuhan pada initinya sehingga akhirnya akan

menyebabkan tidak liniernya lagi arus sekender terhadap kenaikan

barus primernya. Walaupun trafo arus untuk diferensial relai telah

identik, bila beban sekender masing – masing trafo arus tidak sama,

maka akan terjadi kejenuhan yang tidak sama. Yang dimaksud beban

dalam hal ini kawat penghubung dari sekender trafo arus ke relai

diferensial dan relai arus lebih, lihat gambar 8.5 a. kejenuhan trafo arus

yang tidak dapat tepat sama pada rangkain diferensial, menyebabkan

bila terjadi gangguan di luar daerah pengamanannya walaupun arus

primeinya sama (sebanding), tetapi arus sekender dan akan tidak

sama, lihat gambar 8.5b.

21

Gambar 8.5 a dan b

Dengan demikian arus pada rangkaian diferensial :

Dimana : = arus ketidak seimbangan.

Arus ketidak seimbangan maksimum terjadi pada saat mulai

terjadinya hubung singkat, hal ini disebabkan arus magnetisasi yang

22

besar ditambah adanya komponen arus searah, sehingga hal tersebut

lebih mempercepat adanya kejenuhan pad trafo arus.pemilihan trafo

arus diusahakan sedemikian rupa sehingga untuk arus gangguan yang

mungkin terjadi trafo arus tersebut masih bekerja di daerah yang linier.

Bila hal ini dapat dipenuhi maka akan didapat keadaan ideal

yaitu . Tetapi pada kenyataannya hal ini sukar di dapat sehingga

pada umumnya tidak sama dengan .

Oleh karena itu penyetelan arus kerja dari pada relai diferensial

didasrkan pada dua hal :

a. Berdasarkan pada pengaruh adanya arus ketidak seimbangan

pada waktu terjadi gangguan diluar daerah yang diamankan :

Iop = Kaf . Iub maks

Dimana : Iop = arus kerja ideal

Kaf = factor keamanan (safety factor)

Iub maks = arus ketidak seimbangan maksimum yang

mungkin terjadi ada gangguan diluar daerah pengamanannya.

Dalam hal ini bila terjadi gangguan diluar daerah pengamanannya,

proteksi diferensial tetap tidak boleh bekerja, sedangkan bila terjadi

ganguan di daerah pengamanannya, dimana arus yang mangalir melalui

relai melebihi arus kerjanya relai harus bekerja.

b. Penyetelan berdasarkan pada arus beban maksimum :

Dimana : = arus beban maksimum dari peralatan yang

diamankan.

= perbandingan trafo arus.

23

Dalam beberapa hal dimana arus hubung singkatnya tidak/belum

terlalu besar, penyetelan di atas bekerjanya relai kurang sensitive. Hal ini

disebabkan karena arus yang mengalir pada rangkaian diferensial masih di

bawah atau baru mendekati arus kerja relai. Jika hal ini terjadi maka

penyetelan relai harus didasarkan pada penyetelan pertama atau diambil

kompromi antar penyetelan pertama dan kedua atau digunakan relai jenis

lain yaitu menggunakan relai persentase diferensial yang akan diuraikan

kemudian.

3.5 Relai Diferensial Persentase

Kepekaan proteksi diferensial adalah menyatakan dengan factor

kepekaan (ks) :

Iha min

Iop

Dimana : Iha min = arus hubung singkat minimum yang terjadi pada

daerah pengamanannya.

Iop = arus kerja relai yang dinyatakan pada sisi primer.

Jika nilai kepekaan relai diferensial terlalu rendah, misalnya lebih kecil

dari dua,maka harus diusahakan untuk menaikan harga kepekaantersebut

menjadi nilai yang lebih tinggi lagi. Untuk menaikan kepekaan dari relai

diferensial tersebut dapat dilakukajn dengan bebrapa cara, diantaranya

akan ditinjau menaikan kepekaan relai diferensial dengan cara menbuat

karakteristik relai doferensial mengikuti ksrskteristik arus ketidak

seimbangan yaitu dengan jalan memasang kumparan penahan. Relai

diferensial semacam ini disebut relai diferensial persentase, yang

mempunyai karakteristik seperti gambar 8.6

24

Ka =

Gambar 8.6

Dari gambar 8.6 dapat dilihat bahwa grafik 1 adalah menunjukan

adanya arus ketidak seimbangan sebagai fungsi dari adanya arus gangguan

diluar daerah yang diamankan. Titik a adalah ketitak seimbangan

maksimum. Untuk relai diferensial yang telah diuraikan diatas, penyetelan

arus kerjanya adalah tetap seperti yang ditunjukan oleh garis lurus grafik

2, sehingga dengan adanya arus ketidak seimbangan seperti yang

ditunjukkan oleh grafik 1 tersebut, maka kepekaan relai diferensial akan

menurun dengan tajam jika arus gangguan hubung singkat diluar daerah

pengamanannya rendah, yaitu ihs<iub maks. Untuk menghindari hal ini

maka dibuat karakteristik relai seperti grafik 3, dimana selalu mendekati

keadaan grafik 1, sehingga terlihat bahwa karakteristik relai akan

sebanding dengan adanya arus ketidak seimbangan yang timbul jika ada

gangguan di luar daerah pengamannya. Dengan demikian kepekaan relai

dapat lebih baik untuk semua keadaan arus hubung singkat.

Dalam keadan normal atau gangguan diluar daerah yang diamankan,

maka kumparan restraining akan dialiri arus yang besar, sedangkan pada

kumparan operating tidak atau hanya dialiri oleh arus ketidak seimbangan

25

yang kecil lihat gambar 8.7, sehingga To<Tr dengan demikian relai tidak

akan bekerja.

Bila terjadi gangguan didaerah pengamanannya dengan sumber dari

satu arah, misalnya dari A maka arus hanya mengalir melalui kumparan

operating, sedangkan pada kumparan restraining dilalui arus, maka To>Tr

setengah dari kumparannya, dan bila Wo>Wr relai akan bekerja.

Gambar 8.7

26

Dalam hal sumber dari duia arah dan gangguan di daerah

pengamanannya, maka pada gambar 8.7 dapat dilihat bahwa arus yang

mengalir pada kumparan restraining akan bebalik arah, sehingga kumparan

operating akan saling menghilangkan, dalam hal ini relai akan menjadi

lebih peka.

Bila terjadi gangguan di dalam daerah pengamanannya dari gambar

8.6b terlihat bahwa relai akan bekerja jika :

T0 ≥ Tr + Tm

Dimana :

T0 = K1 . W02 . i0

2

Tr = K1 . Wr2 . ir

2

dan adalah suatu konstanta

i0 = arus yang melalui kumparan kerja

ir = arus yang melalui kumparan restraining.

27

BAB IV

LINE CURRENT DIFFERENTIAL RELAY PADA PLTA MUSI

4.1 Line curent differential relay

Prinsip kerja Line curent differential relay mengadaptasi prinsip

kerja diferensial arus, yang membedakannya adalah daerah yang

diamankan cukup panjang (range maksimal adalah 12 km) sehingga

diperlukan :

- Sarana komunikasi antara ujung-ujung saluran.

- Relai sejenis pada setiap ujung saluran.

Gambar 4.10 Diagram Alir koordinasi kerja Line Current Differential Relay

Karena ujung-ujung saluran transmisi dipisahkan oleh jarak

yang jauh maka masing-masing sisi dihubungkan dengan :

- kabel pilot

- saluran telekomunikasi : microwave, fiber optic.

28

Gambar 4.3 : Gambar Line Current Differential Relay pada jaringan

4.2 Jenis Line Curent Differential Relay pada PLTA Musi.

Jenis Line current differential yang dipakai pada PLTA MUSI

adalah tipe SEL-387L. Kelebihan SEL-387L adalah:

- Penggunaan yang mudah: Proteksi dua terminal jaringan

transmisi dan subtransmisi dengan raio CT yang sama di setiap

ujung jaringan. Menggunakan komunikasi digital 64 kb proteksi

lengkap dari gangguan fasa dan gruond tanpa harus diseting.

- Pemasangan mudah: Koneksi single-mode fiber optik, 1300 dan

1550 nm, untuk jarak di atas 20 km tanpa Pengulang. Tidak

memerlukan penambahan transceiver.

- Biaya pemasangan yang murah: Dengan menggunakan SEL-

387L untuk item proteksi lengkap dua terminal jaringan,

menghemat biaya dengan biaya pemasangan yang murah dan

tanpa biaya penyetingan. Menghindari error Relai kabel prone

pilot dengan fiber optic line current differential relay.

Menggunakan communications monitoring and alarm system

internal untuk meningkatkan kualitas proteki.

Gambar 4.4 : SEL-387L Line Curent Differential Relay

29

Spesifikasi alat:

CT: 150/50 A

Daya: 0,27 VA

tms (Time Multiplier Setting): 0,2 S

F: 50 Hz

Type: SEL-387L

Ihs: 300 A

In: 3A

Power Supply:

Rating: 125/250 Vdc atau Vac

Serial Communikations Ports:

Port 1: E1A-185

Baud Rate: 9600 without DNP 3

300-19200 with DNP3

Port 2-3: EA1-232

Baud Rate: 19200 without DNP3

300-38400 with DNP3

Port 4 (Front port): EA1-232

Baud rate: 9600 without DNP3

300-38400 with DNP3

Differential Communications Port:

Fiber Optics-ST Connector

1550 nm single mode direct fiber

30

1300 nm multimode or single mode

Tx Power : -18 dBm

Rx Mm Sensitivity : -58 dBm

System Gam: 10 dB

850 nm multimode. C3794

50µm 62.5 µm

Tx Power -23 dBm -19 dBm

Rx Min Sensitifity -32 dBm -32 dBm

System Gain 9 dB 13 dB

Dalam pemakaian di dua terminal, SEL-387L mengharuskan kedua

CT yang dipakai memenuhi kriteria:

1. CT tidak dapat digunakan dalam kondisi dimana: sisi

sekunder lebih rendah dari If = 50A untuk relai dengan CT

150/50 A. Beban CT, ZB, tidak boleh melebihi

Dimana:

ZB adalah beban dalam ohm

Vs adalah ukuran tegangandari CT dalam volt

31

7,5 Vs

If ((X/R) + 1)

Zb =

4.3 Pemasangan Line Curent Differential Relay pada PLTA Musi

Gambar 4.5 Single Line Diagram PLTA musi

Dari gambar di sebelumnya dapat kita lihat terdapat empat buah

trafo utama pada PLTA Musi, yaitu tiga pada Unit PH (Power House),

dan satu pada Unit MCH (Main Control House).

32

Gambar 4.6 Trafo PS pada Unit MCH (Main Control House)

Gambar 4.7 Trafo pada Unit PH (Power House)

33

Sesuai fungsinya dari Line Curent Differential Relay yaitu

membandingkan sisi kirim dan sisi terima, pemasangan LCDR

disesuaikan dengan fungsinya, pada CT yang terletak pada unit PH

sehingga bila terjadi gangguan LCDR secara otomatis memerintahkan

PMT terbuka (PMT pada gambar 4.6).

Gambar 4.8 Single Line diagram dari Bus PLTA Musi menuju Jaringan

Transmisi

Kordinasi gangguan pada Wilayah proteksi LCDR antara

GI pekalongan dan PLTA musi dilakukan dengan menggunakan saluran

komunikasi berupa microwave dan fiber optic seperti pada gambar

berikut.

34

Gambar 4.7 Penggunaan Fiber Optik pada sistem Komunikasi PLTA Musi

Perhitungan setting relay:

I set primer: 1,05 x In

Bus In (A) ISet Primer

Bus-A 3 3,15

Bus-B 3 3,15

ISet Sekunder= ISet Primer / CT Ratio

Bus CT Ratio ISet Primer ISet Sekunder

Bus-A 500/5 3,15 A 0,0315 A

Bus-B 500/5 3,15 A 0,0315 A

35

Jika t = 0,3 S

tms = t . (Ihs / Iset )0,02 – 1

0,14

Sehingga apabila Ihs (Arus Gangguan)= 258,414 A

Maka:

tms = t {(Ihs / Iset)0,02 – 1}

0,14

= 0,3 {(258,414 / 3,15)0,02 – 1}

0,14

= 0,1973 S

Sehingga Setting relay:

t = tms x 0,14

{(Ihs / Iset primer)0,02 – 1}

= 0,1973 x 0,14

{(258,414 / 3,15)0,02 – 1}

= 0,027622

1,0921 – 1

= 0,027622

0,0921

= 0,2999 s

Dari perhintungan, maka dapat bahwa nilai dari t (Operated Time Out)

yang ideal sebesar 0,2999 sec. Perubahan setting dapat kita lakukan

dengan mengubah nilai Operated Time Out ( “STIMEO” ) sebesar

36

0,299 second melalui software yaitu ACSELERATOR®SEL-5030

yang dapat diakses menggunakan PC melalui Serial port. Berikut ini

beberapa contoh DNP( Distributed Network Protocol ) yang digunakan

dalam penyetingan operasi Relay:

Name Description/ penjelasan Range/ batasan Default/

Setingan awal

SPEED

DNPADR

ECLASS

TIMERQ

DECPLM

STIMEO

DRETRY

DTIMEO

MINDLY

MAXDLY

PREDLY

PSTDLY

ANADB

UNSOL

PUNSOL

REPADR

NUMEVE

Transmision Rate

DNP Addres

Class For Event data

Minutes for request interval

Miscellaneous data setting decimal places

Second to select/Operated time-out

Data Link retries

Seconds to data link Time-out

Minimum Seconds from DCD to TX

Maximum Seconds from DCD to TX

Settle time from RTS ON to TX

Settle time from TX to RTS OFF

Analog reporting dead-band counts

Enable unsolicited reporting

Enable unsolicited reporting at power up

DNP addres to which to report

Number of event on which the relay transmits

300-19200bps

0-65534

0-3

0-32767

0-3

0.0-30

0-15

0-5

0.00-1

0.00-1

Off, 0.00-30 sec

0.00-30 sec

0-32767

Y, N

Y, N

0- 65534

1- 200

-

0

2

0

2

1

3

1

0.05

0.1

0

0

100

N

N

0

10

37

4.4.1 Sistem SCADA

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), dapat

didefinisikan secara sederhana dari kepanjangan SCADA itu sendiri :

S : Supervisory – Mengawasi

C : Control - Pengendalian

ADA : And Data Acquisition - Akuisisi data

Maksud dari SCADA yaitu pengawasan, pengontrolan dan

pengumpulan data. Suatu sistem SCADA terdiri dari sejumlah RTU

(Remote Terminal Unit), sebuah Master Station/ RCC (Region Control

Center), dan jaringan telekomunikasi data antara RTU dan Master

Station. Dalam komunikasi antara Master Station (MS) dengan setiap

Remote Terminal Unit (RTU) dilakukan melalui media yang bisa

berupa fiber optik, PLC (power line carrier), atau melalui radio, dimana

dalam hal ini data dikirimkan dengan protokol tertentu (biasanya

tergantung vendor SCADA yang dipakai). Sistem ini banyak dipakai di

Jaringan Listrik Tegangan Tinggi (Power Distribution) dan beberapa

aplikasi sejenis dimana sistem dengan konfigurasi seperti ini dipakai

untuk memonitor dan mengontrol areal produksi yang tersebar di area

yang cukup luas.

Istilah SCADA, DCS (Distributed Control System), FCS dan

PLC (Programmable Logic Control ) saat ini sudah menjadi agak kabur

karena aplikasi yang saling tumpang tindih. Walaupun demikian kita

masih bisa membedakan dari arsitektur-nya yang serupa tapi tak sama.

Sesuai dengan rancang bangun awalnya, DCS lebih berfungsi baik

untuk aplikasi kontrol proses, sedangkan SCADA lebih berfungsi baik

untuk aplikasi seperti istilah diterangkan diatas.

38

Gambar 4.8 Sistem Scada yang mengatur Telemetring pada PLTA Musi

Gambar 4.9 Pemancar pada sistem Microwave

Dari gambar sebelumnya dapat terlihat bahwa Koordinasi pada

ujung kirim (PLTA Musi) dan ujung terima (GI Peklongan)

menggunakan sistem microwave (Sistem Penyaluran data dengan

gelombang radio) yang kemudian di atur oleh Sistem Scada agar dapat

di input pada Line Curent Differential Relay (LCDR) melalui FO (Fiber

Optic).

39

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Prinsip kerja relai diferensial adalah membandingkan besaran

arus serta fasa yang masuk dan keluar dari alat yang diamankan

jadi dalam hal ini digunakan besaran ukurnya.

2. Prinsip kerja Line curent differential relay mengadaptasi prinsip

kerja diferensial arus, yang membedakannya adalah daerah yang

diamankan cukup panjang.

3. Jenis Line current differential yang dipakai pada PLTA MUSI

adalah tipe SEL-387L.

4. Berdasarkan perhitungan setting relay, didapat nilai tms adalah

0,1973 S dan t adalah 0,2999 S, sehingga berdasarkan

perhitungan dengan Time multipier setting sebesar 0,1973 S

waktu kerja Relay disetting sebesar 0,2999 S.

40

5.2 Saran

1. Karena Line Current Differential Relay tipe SEL-387L merupakan

Relay tipe digital, maka walaupun ketelitia dibandingannya tinggi,

perawatannya pun harus lebih di perhatikan karena memiliki

sistem error yang lebih tinggi dibandingkan Relay Analog.

2. Karena Line Current Differential Relay mencakup daerah

pengamanan yang luas serta vital, sehingga melibatkan banyak

sistem lain dalam operasinya akan lebih baik jika pemahaman

kerja alat serta perawatan secara berkala lebih di tingkatkan

ketelitian serta pemeriksaannya, karena. keandalan suatu sistem

sangat bergantung pada sistem proteksinya.

41

LAMPIRAN

1. Peralatan sistem Telemetring

42

2. Sistem Proteksi PLTA Musi

43

3. Saluran Transmisi dan Sub Transmisi

44