RANCANG BANGUN MODUL PRAKTIKUM HUBUNG...

i

RANCANG BANGUN MODUL PRAKTIKUM HUBUNG

SINGKAT DAN PROTEKSI DISTRIBUSI

TENAGA LISTRIK MCGG 53

BUILD AND DESIGN MODULE PRACTICUM SHORT CIRCUIT AND

PROTECTION ELECTRICAL DISTRIBUTION MCCGG 53

Proyek Akhir

Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan

Diploma III Program Studi Teknik Listrik

Jurusan Teknik Elektro

Oleh :

Saepul 091321027

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2012

iii

DATA PRIBADI

Nama : Saepul

NIM : 091321027

Alamat : Jl. Jend. Sudirman Gg. Mama Otto RT 001 /

RW 006, Kel. Cijerah, Bandung Kulon

Nomor HP : 085720577238

Nomor Tlp. :

Tempat / Tanggal Lahir : Garut, 02 Februari 1991

SD Lulus Tahun : 2003 di SD Sukamukti 1

SLTP Lulus Tahun : 2006 di SMP Negeri 3 Tarogong Kidul

SLTA Lulus Tahun : 2009 di SMK Negeri 1 Tarogong Kaler

Pengalaman Berorganisasi :

1. Anggota Himpunan Mahasiswa Listrik (HML) Politeknik Negeri Bandung.

2. Anggota Forum Komunikasi Himpunan Mahasiswa Elektro Bandung

(FKHMEB) periode 2010/2011.

3. Anggota Praja Muda Karana (Pramuka) SMP 3 Tarogong Kidul.

4. Organisasi Siswa Intra Sekolah (OSIS) SMP 3 Tarogong Kidul.

5. UKM Tim Voli Politeknik Negeri Bandung.

6. Ekstrakurikuler Tim Voli SMK 1 Tarogong Kaler.

iv

LEMBAR PERSEMBAHAN

Alhamdulillah, penulis dapat menyelesaikan proyek akhir dengan judul

“Rancang Bangun Modul Praktikum Hubung Singkat Dan Proteksi Distribusi

Tenaga Listrik MCGG53” tepat pada waktu yang direncanakan. Berbagai

kendala dapat penulis lalui seiring berjalannya pengerjaan Proyek Akhir, baik dari

segi penulisan dan penyusunan laporan Proyek Akhir, juga dari pengerjaan alat

dan modul Proyek Akhir. Semuanya tidak lepas dari pihak-pihak diluar civitas

akademika yang telah meluangkan waktu, pikiran, serta bantuan dari segi materi

maupun non-materi. Petunjuk dan arahan yang telah penulis dapat, sangat besar

artinya dalam terselesaikannya Proyek Akhir ini. Untuk itu, dengan segala

kerendahan hati, penulis mohon maaf atas segala kekurangan yang ada pada diri

penulis. Penulis panjatkan doa dan terima kasih sebesar-besarnya kepada semua

pihak diluar civitas akademika yang telah berkenan membantu dalam

terselesaikannya Proyek Akhir ini. Penulis persembahkan untuk :

1. Mama dan Papa tercinta yang senantiasa memberikan doa dan bantuan

dalam hal moril maupun materil tanpa mengharap balasan. Mama dan

Papa, ini adalah awal bakti penulis untuk membahagiakan kalian.

2. Teman-teman seperjuangan HML (Himpunan Mahasiswa Listrik)

POLBAN yang memberi arti mendalam mengenai motivasi, berjuang,

semangat, siap menanggung segala resiko, tekad dan pantang menyerah.

3. Teman-teman Teknik Listrik POLBAN angkatan 2009 yang telah

memberikan dukungan doa, saran, dan semangat kepada penulis.

4. Keluarga Besar TMB (Taplak Meja Bundar) yang selalu solid, atraktif,

menghibur, tempat penulis bisa menjadi diri sendiri. Terima kasih banyak.

5. Buyung Salbi Alghifari, sahabat yang memberikan pemahaman dalam

mengenai arti ikhlas dan sabar. Allah tahu yang terbaik untuk umat-Nya.

6. Hegi Rahmat a.k.a Mplu, sahabat yang selalu dapat membuat penulis

tertawa lepas disaat jenuh, meskipun membuat keuangan penulis menipis.

7. Gili Gretary Redyana, sahabat yang dapat memotivasi penulis baik dari

segi materi maupun non-materi tanpa mengharap balasan. Amin.

v

8. Tri Agus Budianto a.k.a pipih, sahabat baik hati yang telah memberikan

penulis tempat untuk beristirahat selama pengerjaan Proyek Akhir.

9. Semua pihak diluar civitas akademika yang tidak dapat penulis sebutkan

satu persatu.

Atas seluruh bantuannya, semoga berkah dan mendapat balasan yang berlipat

dari Allah SWT, dimudahkan rezekinya. Semoga selamat dunia-akhirat. Semoga

tercapai semua cita-citanya. Semoga selalu bahagia dan selalu dapat

membahagiakan orang lain.

Bandung, Juli 2012

Penulis

vi

“Hai jama'ah jin dan manusia, jika kamu sanggup menembus (melintasi) penjuru langit dan bumi, Maka lintasilah, kamu tidak dapat

menembusnya kecuali dengan kekuatan.” (QS.55 Ar-Rahman ayat 33)

“Semakin tinggi atau banyak ilmu yang didapat, semakin besar

tanggung jawab untuk mengamalkan ilmu yang kita dapat. Karena waktu-waktumu di dunia adalah untuk ibadah, maka pergunakanlah

ilmu yang bermanfaat untuk mendapatkan ridho-Nya.” (My Diary [Muiz H])

“Tugas kita bukanlah untuk berhasil. Tugas kita adalah untuk mencoba, karena didalam mencoba itulah kita menemukan dan belajar

membangun kesempatan untuk berhasil.” “Orang-orang yang berhenti belajar akan menjadi pemilik masa lalu. Orang-orang yang masih terus belajar, akan menjadi pemilik masa

depan” (Mario Teguh)

Karya ini kupersembahkan kepada orang tuaku tercinta yang selalu

memberi kasih sayang sepanjang zaman, kakak dan adik – adikku tersayang yang selalu mendukung serta memberi motivasi serta kepada seluruh sahabat – sahabatku yang selalu menemani di dalam sedih ataupun senang. Karya ini dibuat semata – mata sebagai salah satu ibadahku yang masih jauh dari sempurna kepada Allah SWT Tuhan Semesta Alam, serta mengikuti amalan Nabi Muhammad SAW Rahmat Seluruh Alam.

vii

ABSTRAK

Tugas akhir ini mengembangkan modul praktikum uji karakteristik arus lebih dan

simulasi hubung singkat pada jaringan distribusi. Hasil pengujian menggunakan

modul dapat memperoleh karakteristik arus lebih yang melengkapi standard

invers, very invers, extremely invers dan longtime invers. Uji simulasi pada

standard invers menunjukan error 0,03%. Hasil simulasi setelan pada simulasi

jaringan distribusi menunjukan bahwa modul menunjukan kinerja yang baik.

Sesuai rancangan ketika dilakukan uji hubung singkat 2 fasa dan 3 fasa.

Kata kunci : modul praktikum MCGG 53, relai arus lebih, simulasi setelan,

pada jaringan distribusi.

viii

ABSTRACT

This final project is rebuild the practicum module of over current characteristic

and short circuit simulation in distribution web. Based on measurement using this

modul will be getting a over current characteristic its completely filling the

standard inver, very invers, extremely invers and longtime invers. Simulation

measurement of standard invers its showing error at 0,03%. The results form

simulation on based setting of distribution web its showing a good performance,

same as the design that done in measurement end tester at 2 fase and 3 fase in

short circuit at distribution web.

Key word : practicum module MCGG 53, over current relay, simulation settings,

on distributions web.

ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan

karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan proyek akhir dengan judul

“RANCANG BANGUN MODUL PRAKTIKUM HUBUNG SINGKAT DAN

PROTEKSI DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK MCGG 53”. Petunjuk dan arahan

yang telah penulis dapatkan dari pembimbing serta dorongan dan bantuan dari

semua pihak sangat besar artinya dalam penulisan proyek akhir ini. Untuk itu,

dengan segala kerendahan hati dan permohonan maaf atas segala kekurangan

yang ada dalam masa penulisan laporan ini, penulis mengucapkan terima kasih

dan penghargaan sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah berkenan

membantu dalam penulisan laporan proyek akhir ini. Adapun pihak-pihak yang

telah membantu penulis dalam proses penyusunan laporan proyek akhir adalah :

10. Bapak Hari Purnama, Ir., M.Eng. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro.

11. Bapak Sunarto, ST.,M.Eng. selaku Ketua Program Studi Teknik Listrik.

12. Bapak Supriyanto, ST., MT. selaku dosen pembimbing I proyek akhir ini

yang telah memberikan ide, masukan, pengarahan, dan bantuannya serta

meluangkan waktu untuk membimbing penulis dari awal pelaksanaan

sampai terselesaikannya proyek akhir ini.

13. Bapak Bapak Dwi Asmono, DRS., M.Pd.. selaku pembimbing II yang

telah memberikan saran, pengarahan serta meluangkan waktu untuk

membimbing penulis.

14. Bapak Yudi Prana Hikmat, ST., MT. selaku ketua Panitia Pelaksanaan

Proyek Akhir tahun 2012.

15. Bapak Trisna Wiyana, SST., M.Eng., MT. selaku Panitia Pelaksanaan


16. Bapak Sarjono Wahyu Jatmiko, ST., M.Eng. selaku Panitia Pelaksanaan


17. Dosen-dosen Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro

Politeknik Negeri Bandung yang telah membantu penulis baik dalam

x

penyelesaian laporan proyek akhir maupun atas ilmu yang telah diberikan

sejak penulis kuliah di Program Studi Teknik Listrik.

18. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Program Studi Teknik Listrik yang telah

banyak membantu dan memberikan kritikan terhadap proses penyelesaian

proyek akhir ini.

19. Teman-teman angkatan 2009 khususnya listrik kelas A yang telah

memberikan dukungan doa, saran, dan semangat kepada penulis.

20. Teman-teman seperjuangan di HML seluruh angkatan yang listrik banget

dan serba merah sebagai lumbung saran, ide dan semangat juang yang tak

pernah mati, tempat ku pertama kali mengenal istilah ”masuk bersama

keluar bersama”.

21. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu atas

bantuannya.

Apabila dalam penulisan ini masih banyak kekurangan, penulis mengharapkan

kritik dan saran untuk bisa dijadikan pegangan dalam menghasilkan karya tulis

lain yang lebih baik.

Semoga laporan proyek akhir ini dapat memberikan manfaat kepada para

pembaca.

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................... ii

DATA PRIBADI (CV) ........................................................................................ iii

LEMBAR PERSEMBAHAN ............................................................................. iv

ABSTRAK ........................................................................................................... vi

ABSTRACT .......................................................................................................... vii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii

DAFTAR ISI ....................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xvi

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah ....................................................................... 1

1.2 Tijuan Menulisan ................................................................................. 2

1.3 Perumusan Masalah ............................................................................ 2

1.4 Pembatasan Masalah .......................................................................... 2

1.5 Metode Penulisan ............................................................................... 2

1.6 Sistematika Penulisan .......................................................................... 3

BAB II DATA-DATA TEKNIS 2.1 Krasifikasi saluran distrubusi tenaga listrik.......................................... 5

2.2 Konfigurasi Radial ................................................................................ 8

2.3 Bentuk-bentuk Konfigurasi Radial ....................................................... 10

2.3.1 Radial Murni ........................................................................... 10

2.3.2 Radial Pohon ........................................................................... 11

2.4 Penyulang Distribusi Tenaga Listrik ........................................... 11

2.5 Gangguan Pada Sistem Distribusi ............................................... 12

xii

2.5.1 Jenis Gangguan ....................................................................... 12

2.5.2 Gangguan Hubung Singkat ...................................................... 14

2.5.3 Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa ...................................... 15

2.5.4 Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ketanah ....................... 15

2.6 Transformator Tenaga .............................................................................. 16

2.6.1 Kontruksi Bagian-Bagian Transformator ................................. 18

2.7 MCB (Mini Circuit Breaker) ....................................................................... 18

2.8 Faktor Penyabab Gangguan ...................................................................... 20

2.9 Relai Proteksi ............................................................................................ 21

2.9.1 Pengertian Relai Proteksi ........................................................ 21

2.9.2 Fungsi Relai Proteksi ............................................................... 22

2.9.3 Syarat-syarat Relai Proteksi .................................................... 22

2.10 Relai Arus Lebih (OCR) ......................................................................... 23

2.10.1 Definisi Relai Arus Lebih ............................................................ 23

2.10.2 Fungsi Relai Arus Lebih ........................................................... 24

2.10.3 Jenis Arus Lebih ....................................................................... 24

2.10.3.1 Relai Arus Lebih Waktu Seketika (moment-

instantaneous) ...................................................... 24

2.10.3.2 Relai Arus Lebih Waktu Tertentu

(definite-time) ......................................................... 25

2.10.3.3 Relai Arus Lebih Waktu Terbalik (inverse) ............ 26

2.10.4 Beberapa Parameter pada Relai Arus Lebih ........................... 29

2.11 Setelan Relai Arus Lebih ...................................................................... 31

2.11.1 Setelan Relai Arus Untuk Tunda ............................................. 31

2.11.2 Setelan Relai Arus Untuk Instantaneous ................................. 31

2.11.3 Setelan TMS ............................................................................ 32

2.12 Relai OCR MCGG 53 ............................................................................. 32

2.12.1 Kontruksi ................................................................................. 32

2.12.2 Wiring Relai OCR MCGG 53 ..................................................... 33

2.12.3 Metode Setelan OCR MCGG 53 .............................................. 34

2.12.3.1 Setelan Arus Waktu Tunda ................................... 34

2.12.3.2 Pemilihan Kurva Karakteristik ............................... 34

xiii

2.12.3.3 Setelan TMS .......................................................... 36

2.12.3.4 Setelan Arus Instantaneous .................................. 36

BAB III PERANCANGAN ALAT

3.1. Definisi Perancangan ........................................................................... 38

3.2. Tujuan Perancangan ............................................................................ 38

3.3. Langkag Perancangan .......................................................................... 38

3.3.1 Perancangan Fungsional ........................................................ 39

3.3.1.1 Karakteristik OCR tipe MCGG 53 ............................. 39

3.3.1.2 Proteksi Hubung Singkat pada Disribusi

Tenaga Listrik Menggunakan OCR tipe MCGG 53 ... 39

3.3.2 Perancangan Fisik ................................................................... 40

3.3.2.1 Karakteristik OCR tipe MCGG 53 ............................. 40

3.3.2.2 Proteksi Hubung Singkat pada Disribusi

Tenaga Listrik Menggunakan OCR tipe MCGG 53 ... 41

3.3.3 Perancangan Kerja .................................................................. 41

3.3.4 Menentukan Spesifikasi Alat ................................................... 42

3.3.5 Menentukan Urutan Kerja ...................................................... 43

3.3.6 Deskripsi Cara Kerja Alat ......................................................... 44

3.3.7 Komponen yang Digunakan .................................................... 44

BAB IV PEGUJIAN DAN ANALISIS

4.1. Pengujian Karakteristik Waktu Tunda Relai MCGG 53 ........................ 48

4.1.1 Tujuan ..................................................................................... 48

4.1.2 Peralatan yang Digunakan ...................................................... 48

4.1.3 Rangkaian Pengujian ............................................................... 49

4.1.4 Langkah Kerja .......................................................................... 49

4.1.5 Data Pengujian Dan Perhitungan Karakteristik Waktu

Tunda Relai MCGG 53 ............................................................. 53

4.1.6 Kurva Karakteristik .................................................................. 58

4.1.7 Prosedur Setelan Arus ............................................................ 63

4.1.8 Prosedur Setelan Waktu ......................................................... 64

xiv

4.1.9 Hasil Pengujian ........................................................................ 65

4.1.10 Analisa Pengujian Karakteristik Waktu Tunda Modul

Relai MCGG 53 ........................................................................ 65

4.2 Proteksi Hubung Singkat Pada Distribusi Tenaga Listrik

Menggunakan Relai Arus Lebih (OCR) tipe MCGG 53 ......................... 66

4.2.1 Tujuan ..................................................................................... 66

4.2.2 Proseder Setelan ..................................................................... 66

4.2.3 Peralatan yang Digunakan ...................................................... 67

4.2.4 Rangkaian Pengujian ............................................................... 67

4.2.5 Langkah Percobaan ................................................................. 69

4.2.6 Setelan OCR MCGG 53 ............................................................ 70

4.2.6.1 Setelan Arus Relai Invers ......................................... 70

4.2.6.2 Setelan TMS ............................................................. 71

4.2.5.4 Setelan Relai Instantaneous .................................... 71

4.2.7 Hasil Pengujian ........................................................................ 72

4.2.8 Analisa Pengujian Simulasi Kerja Modul; Relai MCGG 53 ....... 72

BAB V PENUTUP

5.1 Simpulan .............................................................................................. 73

5.2 Saran ................................................................................................... 73

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Komponen Sistem Distribusi ......................................................... 7

Gambar 2.2 Sistem Distribusi ........................................................................... 9

Gambae 2.3 Radial Primer................................................................................. 10

Gambar 2.4 Radial Murni ................................................................................. 10

Gambar 2.5 Radial Pohon ................................................................................. 11

Gambar 2.6. Karakteristik Hubung Singkat 3 Fasa ............................................ 14

Gambar 2.7. Karakteristik Hubung Singkat 2 Fasa ............................................ 15

Gambar 2.8. Karakteristik Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah ........................... 16

Gambar 2.9 Kumparan Transformator .............................................................. 17

Gambar 2.10. MCB (Miniatur Circuit Breaker) ................................................ 20

Gambar 2.11. Relai Arus Lebih dengan Karakteristik Waktu Kerja Seketika .. 24

Gambar 2.12. Relai Arus Lebih dengan Karakteristik Waktu Kerja Tertentu ... 25

Gambar 2.13. Relai Arus Lebih dengan Karakteristik Waktu Kerja Terbalik ... 26

Gambar 2.14. Kurva Karakteristik Waktu Inverse ............................................ 29

Gambar 2.15. Kontruksi Relai OCR MCGG53 ................................................ 32

Gambar 2.16. Wiring Relai OCR/GFR tipe53 (2 phasa OCR,1 GFR) Pada

Jaringan Distribusi ...................................................................... 33

Gambar 3.1. Perancangan Fungsional Karakteristik OCR tipe MCGG53 ......... 39

Gambar 3.2. Perancangan Fungsional Proteksi Hubung Singkat pada

Distribusi Sistem Tenaga Listrik Menggunakan OCR tipe

MCGG53 ....................................................................................... 39

Gambar 3.3. Perancangan Fisik/Kontruksi Karakteristik OCR tipe

MCGG53 ....................................................................................... 40

Gambar 3.4. Perancangan Fisik/Kontruksi Proteksi Hubung Singkat pada

Distribusi Sistem Tenaga Listrik Menggunakan OCR tipe53 ...... 41

Gambar 3.5. Flowchart Peramcangan ................................................................ 43

Gambar 3.6. Simulator Beban ............................................................................ 44

Gambar 3.7. OCR tipe MCGG 53 ...................................................................... 45

xvi

Gambar 3.8. Amperemeter ................................................................................. 45

Gambar 3.9. Simulator Jaringan 3 Fasa ............................................................. 46

Gambar 3.10. Simultar Jaringan Distribusi Tenaga Listrik ............................... 46

Gambar 3.11. Simulator CB-CT ........................................................................ 47

Gambar 3.12. Sumber Variable.......................................................................... 47

Gambar 4.1. Rangkaian Pengujian Karakteristik Relai MCGG53 ..................... 49

Gambar 4.2. Setting ∑ Is OCR ........................................................................... 50

Gambar 4.3. Setting kurva Standard Inverse dengan Tunda Waktu .................. 51

Gambar 4.4. Setting TMS................................................................................... 51

Gambar 4.5. Setting kurva I set Instantaneous ................................................... 52

Gambar 4.6. Kurva Perbandingan TMS 1 Hasil Pengujian dan Hasil

Perhitungan Karakteristik Waktu Tunda Relai MCGG53 ............. 58

Gambar 4.7. Kurva Perbandingan TMS 0,9 Hasil Pengujian dan Hasil







Perhitungan Karakteristik Waktu Tunda Relai MCGG53 .......... 62

Gambar 4.11. Rangkaian Uji Hubung Singkat 3 Phasa ..................................... 67

Gambar 4.12. Rangkaian Uji Hubung Singkat 2 Phasa ..................................... 68

Gambar 4.13. Rangkaian Uji Simulasi Kerja Relai MCGG53 di Jaringan

Distribusi ..................................................................................... 68

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Setelan Kurva Karakteristik .......................................................... 50

Tabel 4.2 Data Pengujian Dan Perhitungan Karakteristik Standard

Invers Waktu Tunda Relai MCGG53 Untuk Beberapa Nilai

TMS ............................................................................................... 54

Tabel 4.3 Data Pengujian Dan Perhitungan Karakteristik Very Inverse

Waktu Tunda Relai MCGG53 Untuk Beberapa Nilai TMS ......... 55

Tabel 4.4 Data Pengujian Dan Perhitungan Karakteristik Extremely


TMS ............................................................................................... 56

Tabel 4.5 Data Pengujian Dan Perhitungan Karakteristik Long Time


TMS ............................................................................................... 57

Tabel 4.6 Perbandingan Waktu Pemutusan Karakteristik Standard

Inverse Pada TMS 1 ...................................................................... 65

Table 4.7 Hasil Uji Hubung Singkat Pada Jaringan Distribusi ..................... 72

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Jobsheet Simulator Kerja Relai MCGG 53 Pada Jaringan Distribusi

Lampiran B Buku Manual Book Relai OCR dan GFR MCGG

xix

DAFTAR PUSTAKA

[1] Arismunandar Artono, Kuwuhara Susumu.1997. Teknik Tenaga Listrik .

Jakarta : Pradyna Paramita

[2] Suhadi.2008. Teknik Distribusi Tenaga Listrik. Jakarta : Departemen

Pendidikan Nasional

[3] Westinghouse Electric Coorperation Relay Instrument Division, Applied

Protective Relaying, Newaark, New Jersey

[4] Pabla, A.S, Electric Power Distribution System, TT Mc Graw Hill

Publishing Company, New Delhi, 1981.

[5] Stevenson Jr, W.D, Element of Power System Analysis, Mc Graw Hill

Book Company, New York, 1982.

[6] G.E.C. Measurements, Manual Book MCGG Overcurrent relays for

phase and earth faults.

[7] Suswanto, Daman. 2009. Sistem Distribusi Tenaga Listrik. Universitas

Negeri Padang.

[8] Utomo, Heri Budi. Modul Bahan Ajar Distribusi Tenaga Listrik. 2010. Bandung.

[9] Tohir, Toto, ST., MT. 2010. Analisa Sistem Tenaga. Politeknik Negeri

Bandung.

[10] Sunarto, ST., M. Eng. 2010. Proteksi Sistem Tenaga. Politeknik Negeri

Bandung

RANCANG BANGUN MODUL PRAKTIKUM HUBUNG...

Documents

Transcript of RANCANG BANGUN MODUL PRAKTIKUM HUBUNG...