RANCANG BANGUN SIMULATOR DAN MODUL PRAKTIKUM...

i

RANCANG BANGUN SIMULATOR DAN MODUL

PRAKTIKUM RELAI ARUS NETRAL ABB SPAM 150 C

PADA SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

DESIGN SIMULATOR AND ABB SPAM 150 C RELAYS

EXPERIMENT MODULE FOR NEUTRAL CURRENT

IN POWER DISTRIBUTION SYSTEM

PROYEK AKHIR

Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Listrik

Jurusan Teknik Elektro

Oleh :

Dodi Irwandi 091321072

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

iii

DATA PRIBADI

Nama : Dodi Irwandi

Alamat : Lobener Lor Blok Kebon

Kopi Rt.19 Rw.05 Kec.

Jatibarang Kab. Indramayu

NIM : 091321072

Tempat, tanggal lahir : Indramayu, 4 Mei 1991

Agama : Islam

Hoby : Futsal, Touring, Membaca

Jenis kelamin : Laki-laki

Status perkawinan : Belum Menikah

Kewarganegaraan : Indonesia

Universitas : Politeknik Negeri Bandung

Program studi : Teknik Listrik

E-mail : [email protected]

Telepon : 085724851518

PENDIDIKAN FORMAL

1997 – 2003 : SD Negeri Lobener II

2003 – 2006 : SMP Negeri Unggulan

2006 – 2009 : SMA Negeri 1 Sindang

2009 – sekarang : Politeknik Negeri Bandung

iv

KATA MUTIARA

“Dan sungguh akan Kami berikan cobaan kepadamu, dengan sedikit

ketakutan, kelaparan, kekurangan harta, jiwa dan buah-buahan. Dan berikanlah berita gembira kepada orang-orang yang sabar.”

(QS. Al-Baqarah ayat 155)

“Semoga Allah merahmati seorang hamba yang merenung sejenak sebelum melakukan suatu amalan.

Jika niatnya adalah karena Allah, maka ia melakukannya. Tapi jika niatnya bukan karena Allah maka ia mengurungkannya.”

(Imam Hasan Al Bashri)

"Seseorang yang memerankan dirinya dengan baik dan sungguh-sungguh pada tugas yang diembankan kepadanya. Dimana kebaikan dan

kesungguhan tersebut harus memiliki 3 unsur yang berkaitan erat, yakni : kompetensi, kepatuhan, dan kontribusi"

(Mario Teguh)

Karya ini kupersembahkan kepada orang tuaku tercinta yang selalu memberi

kasih sayang sepanjang zaman, dan adikku tersayang yang selalu mendukung serta

memberi motivasi serta kepada seluruh sahabat – sahabatku yang selalu menemani di

dalam sedih ataupun senang.

v

ABSTRAK

Di Era globalisasi ini Indonesia sedang melaksanakan pembangunan di

segala bidang. Salah satunya adalah pembangunan di sektor industri. Seiring

dengan laju pertumbuhan pembangunan maka dituntut adanya sarana prasarana

yang mendukung seperti tersedianya tenaga listrik. Penyediaan tenaga listrik yang

stabil dan kontinyu merupakan syarat yang harus dipenuhi dalam memenuhi

kebutuhan listrik. Dalam memenuhi kebutuhan tenaga listrik tersebut terjadi

pembagian beban - beban yang pada awalnya merata tetapi karena

ketidakserempakan waktu penyalaan beban-beban tersebut maka menimbulkan

ketidakseimbangan beban.

Ketidakseimbangan beban pada suatu sistem distribusi tenaga listrik selalu

terjadi dan penyebab ketidakseimbangan tersebut adalah pada beban-beban satu

fasa. Akibat ketidakseimbangan beban tersebut timbullah arus dinetral trafo.

Melihat kejadian diatas, jika pada saat beban tidak seimbang pasti akan ada arus

pada netral transformator, oleh karena itu diperlukan pengujian pada modul

terhadap ketidakseimbangan beban dan memproteksi peralatan transformator dari

arus netral yang timbul. Pada pembuatan modul praktikum ini akan

mendeskripsikan pengujian karakteristik relai ABB SPAM 150 C dan

implementasi proteksi terhadap beban tidak seimbang dengan menggunakan GFR

dan Unbalance pada sistem distribusi tenaga listrik.

Kata Kunci : Ketidakseimbangan Beban, Arus Netral, GFR, Transformator

vi

ABSTRACT

In this globalization era, Indonesia is implementing a development in all

sector. One is the development in the industrial sector. Along with the growth rate

of construction of the infrastructure required to support such as availability of

electricity. Electricity supply is stable and continuous requirement to be fulfilled

in meeting electricity demand. In statisfy of electric power, there is allocation the

burdens which prevail but because of not simultaneous ignition time burdens that

is causes load imbalance.

Load imbalance in a power distribution system is always occur and the

cause of the unbalanced is in the single-phase loads. Because of load unbalanced

come in neutral current in transformator. Beside of that’s situation, if the load is

not balanced there will be neutral current in transformator, therefore it is

necessary to tests the module against the load unbalance and protect equipment

from the neutral currents arise in transformator. In this module will describe about

characteristics of ABB SPAM 150 C Relays and the implementation of protection

against unbalanced load by using the GFR and unbalance in power distribution

system.

Keywords: Unbalanced, Neutral current, GFR, Transformator

vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah

membimbing dan menyertai penulis dengan rahmat-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan tugas akhir dengan judul “RANCANG BANGUN SIMULATOR

DAN MODUL PRAKTIKUM RELAI ARUS NETRAL ABB SPAM 150 C

PADA SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK”.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis banyak menghadapi rintangan

dan halangan yang ada. Namun segala rintangan itu akhirnya dapat penulis lalui

berkat adanya bantuan moril dan spiritual dari segenap pihak yang ada.

Bimbingan dan arahan yang telah penulis dapatkan dari pembimbing serta

dorongan dan bantuan dari semua pihak sangat berarti 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

antara lain:

1. Bapak dan Ibu yang telah memberi dukungan doa dan materi kepada

penulis hingga saat ini.

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

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

4. Bapak Dwi Asmono, Drs.,M.Pd dan Bapak Sunarto, ST.,M.Eng. selaku

Dosen Pembimbing yang telah memberikan pengarahan dan dorongan

dalam penyusunan tugas akhir ini.

5. Bapak Yudi Prana Hikmat, ST.,MT selaku Wali Kelas 3C atas waktu,

perhatian dan bimbingannya sehingga penulis bisa menyelesaikan

penyusunan tugas akhir ini.

viii

6. Seluruh staf pengajar dan teknisi Program Studi Teknik Listrik yang telah

memberikan ilmu dan berbagi pengalaman yang sangat berharga.

7. Andika Reza L dan Apep Saepul U selaku rekan seperjuangan dalam

proyek akhir ini yang telah banyak meluangkan waktu dan membantu

penulis dalam menyelesaikan proyek akhir ini, ”terimakasih banyak

sahabat atas bantuan dan dukungannya semoga seluruh kebaikanmu

mendapatkan balasan yang lebih baik dari Allah swt”.

Tidak lupa juga saya ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada

teman-teman kelas 3C, seluruh keluarga besar Himpunan Mahasiswa Listrik

(HML), Dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu namun telah

banyak membantu dalam pembuatan dan penyusunan tugas akhir sehingga tugas

akhir ini dapat selesai.

Maka dengan segala kerendahan hati penulis berlapang dada atas segala

kritik, pendapat dan saran yang positif untuk dapat menyempurnakan laporan

tugas akhir ini. Akhir kata penulis mohon maaf jika ada kekeliruan dan berharap

laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat baik bagi penulis maupun semua pihak

yang terkait.

Bandung, Juli 2012

Penulis

ix

DAFTAR ISI

Hal

LEMBAR PENGESAHAN ...........................................................................

DATA PRIBADI .............................................................................................

KATA MUTIARA ..........................................................................................

ABSTRAK .......................................................................................................

ABSTRACT ....................................................................................................

KATA PENGANTAR ……………………………………………………....

DAFTAR ISI ………………………………………………………....……...

DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………..

DAFTAR TABEL …………………………………………………………...

DAFTAR LAMPIRAN ……………………………………………………..

ii

iii

iv

v

vi

vii

ix

xiii

xv

xvi

BAB I PENDAHULUAN .............................................................................

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

1.2 Tujuan .................................................................................................

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

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

1.5 Metodelogi Penulisan .........................................................................

1.5.1 Identifikasi Masalah ...............................................................

1.5.2 Studi Literatur .........................................................................

1.5.3 Perancangan Alat.....................................................................

1.5.4 Pengujian.................................................................................

1.5.5 Analisa Data dan Evaluasi.......................................................

1.5.6 Penyusunan Laporan Proyek Akhir.........................................

1.5.7 Bimbingan...............................................................................

1.5.8 Perbaikan dan Penyempurnaan................................................

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

1

1

2

2

2

3

3

3

3

3

3

3

4

4

4

x

BAB II LANDASAN TEORI .......................................................................

2.1 Pengantar ............................................................................................

2.2 Klasifikasi Saluran Distribusi Tenaga Listrik ....................................

2.3 Faktor Penyebab Gangguan.................................................................

2.4 Relai Pengaman...................................................................................

2.4.1 Fungsi Relai Pengaman...........................................................

2.4.2 Persyaratan Relai Proteksi.......................................................

2.5 Prinsip Kerja Transformator................................................................

2.6 Perhitungan Arus Beban Penuh pada Transformator..........................

2.7 Losses Akibat Adanya Arus Netral pada Pengahantar Transformator

2.8 Sistem 3 Fasa Seimbang .....................................................................

2.8.1 Hubungan Segitiga ....................................................................

2.8.2 Hunbungan Bintang ...................................................................

2.9 Sistem 3 Fasa Tidak Seimbang ...........................................................

2.9.1 Beban 3 Fasa Tidak Seimbang Hubung Bintang........................

2.9.1.1 Dengan Saluran Netral ..................................................

2.9.1.2 Tanpa Saluran Netral .....................................................

2.9.2 Beban 3 Fasa Tidak Seimbang Hubung Segitiga.......................

2.10 Arus Netral Karena Beban Tidak Seimbang ....................................

2.11 Standard Ketidakseimbangan Beban ................................................

2.12 Karakteristik Relai Arus Waktu .......................................................

2.12.1 Relai Arus Lebih Karakteristik Waktu Sesaat/Moment...........

2.12.2 Relai Arus Lebih Karakteristik Waktu Tertentu ......................

2.12.3 Relai Arus Lebih Karakteristik Waktu Terbalik.......................

2.13 Konstruksi Relai OCR/GFR ABB SPAM 150 C ............................

2.14 Perhitungan Pengaturan Relai...........................................................

2.15 Petunjuk Pemograman Relai.............................................................

2.16 Setting Relai .....................................................................................

2.17 Programing Switching.......................................................................

6

6

8

12

14

15

15

17

18

19

20

21

21

22

23

23

24

25

25

27

27

27

28

29

31

32

34

37

38

xi

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ..........................................

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

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

3.3 Langkah Perancangan .........................................................................

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

3.3.2 Perancangan Fisik / Konstruksi ..............................................

3.3.3 Menentukan Spesifikasi Komponen .......................................

3.3.4 Flowchart ...............................................................................

3.3.5 Deskripsi Cara Kerja Modul Praktikum .................................

3.3.6 Komponen yang Digunakan ..................................................

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA .....................................................

4.1 Karakteristik OCR & GFR ABB SPAM 150 C .................................

4.1.1 Tujuan .....................................................................................

4.1.2 Sasaran ....................................................................................

4.1.3 Peralatan Yang Digunakan .....................................................

4.2 Gambar Rangkaian Pengujian Karakteristik GFR .............................

4.2.1 Langkah Percobaan ................................................................

4.2.2 Data Pengujian Karakteristik dan Kurva Perhitungan ............

4.2.3 Analisa Pengujian ...................................................................

4.2.3.1 Prosedur Setting Waktu ....................................................

4.2.3.2 Hasil Pengujian .................................................................

4.3 Proteksi Beban Tidak Seimbang Terhadap Arus Netral Trafo

Menggunakan GFR tipe ABB SPAM 150 C ...................................

4.3.1 Tujuan .....................................................................................

4.3.2 Prosedur Setting ......................................................................


4.3.4 Langkah Percobaan Beban Seimbang.....................................

4.3.5 Langkah Percobaan Beban Tidak Seimbang...........................


4.4 Proteksi Beban Tidak Seimbang Terhadap Arus Netral Trafo

Menggunakan Unbalance Tipe ABB SPAM 150 C ...........................

45

45

45

45

46

46

48

49

50

50

54

54

54

54

54

55

55

56

59

59

59

60

60

60

60

61

62

64

65

xii

4.4.1 Tujuan .....................................................................................

4.4.2 Prosedur Setting ......................................................................


4.4.4 Langkah Percobaan Beban Seimbang.....................................

4.4.5 Langkah Percobaan Beban Tidak Seimbang...........................


BAB V PENUTUP ........................................................................................

5.1 Kesimpulan ........................................................................................

5.2 Saran ...................................................................................................

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

65

65

65

66

67

69

71

71

72

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Penyaluran Tenaga Listrik ........................................................... 7

Gambar 2.2 Komponen Sistem Distribusi ...................................................... 11

Gambar 2.3 Sistem 3 Phasa ............................................................................ 20

Gambar 2.4 Hubungan Segitiga (Δ) ................................................................ 21

Gambar 2.5 Hubungan Bintang (Y) ................................................................ 22

Gambar 2.6 Vektor Diagram Arus .................................................................. 23

Gambar 2.7 Beban Hubungan Bintang 4 Kawat Tidak Seimbang ................. 24

Gambar 2.8 Beban Hubungan Bintang 3 Kawat Tidak Seimbang ................. 24

Gambar 2.9 Beban Hubungan Delta Tidak Seimbang .................................... 25

Gambar 2.10 Karakteristik Relai Arus Lebih Waktu Seketika (Instantaneous). 28

Gambar 2.11 Karakteristik Relai Arus Lebih Waktu Tertentu (Definite Time). 29

Gambar 2.12 Karakteristik Relai Arus Lebih Waktu Terbalik (Inverse Time).. 29

Gambar 2.13 Kurva karakteristik waktu IEC.................................................... 30

Gambar 2.14 Konstruksi Relai Arus Lebih tipe ABB SPAM 150C ................ 31

Gambar 3.1 Perancangan Fungsional ............................................................ 46

Gambar 3.2 Perancangan Fisik/Konstruksi OCR/GFR ABB SPAM 150C... 46

Gambar 3.3 Perancangan Fisik/Konstruksi Karakteristik OCR ABB

SPAM 150 C .............................................................................. 47

Gambar 3.4 Gambar Rangkaian Pengujian Karakteristik GFR tipe ABB

SPAM 150C................................................................................ 47

Gambar 3.5 Rangkaian Pengujian Proteksi Beban Tidak Seimbang

Terhadap Arus Netral Trafo Mengunakan GFR Tipe ABB

SPAM 150 C............................................................................... 48

Gambar 3.6 Flowchart Perancangan............................................................... 49

Gambar 3.7 Relai OCR-GFR ABB SPAM 150 C.......................................... 50

Gambar 3.8 Simulator Jaringan Distribusi Tenaga Listrik............................. 51

Gambar 3.9 Simulator CB-CT........................................................................ 51

Gambar 3.10 Sumber Variabel Setting (Power Supply) 48 V / 125 V DC...... 52

xiv

Gambar 3.11 Current Injector.......................................................................... 52

Gambar 3.12 Simulator Beban......................................................................... 53

Gambar 4.1 Rangkaian Pengujian Karakteristik GFR ABB SPAM 150 C... 55

Gambar 4.2 Kurva Karakteristik GFR Jenis Definite t0 = 1s ......................... 57



Gambar 4.5 Rangkaian Pengujian Proteksi Beban Tidak Seimbang

Terhadap Arus Netral Trafo Menggunakan GFR ABB

SPAM 150 C ............................................................................. 61

Gambar 4.6 Rangkain Pengujian Proteksi Beban Tidak Seimbang Terhadap

Arus Netral Trafo Menggunakan Unbalance GFR ABB SPAM

150C........................................................................................... 66

Gambar 4.7 Kurva Ketidakseimbangan (unbalance) ................................... 70

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Indikator Operasi ...................................................................... 33

Tabel 2.2 Contoh Cara Mensetting Relai .................................................. 34

Tabel 2.3 Pengaturan Relai ....................................................................... 37

Tabel 4.1 Tabel karakteristik Definite GFR dengan t0 = 1s ...................... 56



Tabel 4.4 Perbandingan waktu pemutusan pada t0 = 1s ............................. 59

Tabel 4.5 Besar Arus Netral Transformator pada konsisi seimbang.......... 62

Tabel 4.6 Besar Arus Netral Transformator pada konsisi tidak seimbang. 63

Tabel 4.7 Besar Arus Netral Transformator pada konsisi tidak seimbang

dengan R = 200 Ω ..................................................................... 64

Tabel 4.8 Besar Arus Netral Transformator pada kondisi seimbang......... 67

Tabel 4.9 Besar Arus Netral Transformator pada kondisi tidak seimbang

10% IL ....................................................................................... 68

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A JOBSHEET RELAI ABB SPAM 150 C

LAMPIRAN B JOBSHEET MODUL PRAKTIKUM

xvii

DAFTAR PUSTAKA

[1] Kadir,Abdul.1989. Transformator, Jakarta: PT. Elex Media Komputindo.

[2] Sudaryatno Sudirham, Dr., Pengaruh Ketidakseimbangan Arus Terhadap

Susut daya pada Saluran, Bandung : ITB, Tim Pelaksana Kerjasama PLN-

ITB, 1991.

[3] Dahlan, Mochamad, Akibat Ketidakseimbangan Beban Terhadap Arus

Netral dan Losses Pada Transformator Distribusi, Universitas Muria

Kudus.

[4] SPAM 150 C Overcurrent and Earth-Faulth Relay Modules, www.abb.com.

Finlandia, 2006.

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

Bandung.

[6] Pradito, Sinyo.2010. Rancang Bangun Modul Praktikum Pengaruh Beban

Tidak Seimbang Terhadap Arus Netral Trafo, Politeknik Negeri Bandung.

[7] Hage. Sistem 3 Fasa, http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/01/sistem-3-

fasa.html

RANCANG BANGUN SIMULATOR DAN MODUL PRAKTIKUM...

Documents

Transcript of RANCANG BANGUN SIMULATOR DAN MODUL PRAKTIKUM...