i

L A P O R A N S K R I P S I

RANCANG BANGUN SISTEM PROTEKSI

SALURAN LISTRIK DENGAN RELAY BU1-AC

SUKRON

NIM. 201552015

DOSEN PEMBIMBING

Mohammad Dahlan, S.T., M.T.

F. Shoufika Hilyana, S.Si., M.Pd.

PRGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MURIA KUDUS

2019

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

RANCANG BANGUN SISTEM PROTEKSI SALURAN

LISTRIK DENGAN RELAY BU1-AC

SUKRON

NIM. 201552015

Kudus, 18 Juni 2019

Menyetujui,

Pembimbing Utama,

Mohammad Dahlan, S.T., M.T.

NIDN. 0601076901

Pembimbing Pendamping,

F. Shoufika Hilyana, S.Si., M.Pd.

NIDN. 0006108503

Mengetahui

Koordinator Skripsi

Imam Abdul Rozaq, S.Pd., M.T,

NIDN. 0629088601

iii

HALAMAN PENGESAHAN

RANCANG BANGUN SISTEM PROTEKSI SALURAN

LISTRIK DENGAN RELAY BU1-AC

SUKRON

NIM. 201552015

Kudus, 28 Agustus 2019

Menyetujui,

Ketua Penguji,

Budi Gunawan, S.T., M.T.

NIDN. 0613027301

Anggota Penguji I,

Dr. Solekhan, S.T., M.T.

NIDN. 0619057201

Anggota Penguji II,

Mohammad Dahlan, S.T., M.T.

NIDN. 0601076901

Mengetahui,

Dekan Fakultas Teknik

Mohammad Dahlan, S.T., M.T.

NIDN. 0601076901

Ketua Program Studi Teknik Elektro

Mohammad Iqbal, S.T., M.T.

NIDN. 069077501

iv

PERNYATAAN KEASLIAN

Saya yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Sukron

NIM : 201552015

Tempat & Tanggal Lahir : Kudus, 18 September 1975

Judul Skripsi : Rancang Bangun Sistem Proteksi Saluran Listrik

Dengan Relay BU1-AC

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa penulisan skripsi ini berdasarkan hasil

penelitian, pemikiran dan pemaparan asli dari saya sendiri, baik untuk naskah

laporan maupun kegiatan lain yang tercantum sebagai bagian dari skripsi ini.

Seluruh ide, pendapat, atau materi dari sumber lain telah dikutip dalam skripsi

dengan cara penulisan referensi yang sesuai.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila dikemudian

hari terdapat penimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka saya

bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar dan sanksi lain

sesuai dengan peraturan yang berlaku di Universitas Muria Kudus.

Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar tanpa paksaan dari pihak

manapun.

Kudus, 18 Juni 2019

Yang memberi pernyataan,

Materai 6000

Sukron

NIM. 201552015

v

RANCANG BANGUN SISTEM PROTEKSI SALURAN

LISTRIK DENGAN RELAY BU1-AC

Nama mahasiswa : Sukron

NIM : 201552015

Pembimbing :

1. Mohammad Dahlan, S.T., M.T.

2. F. Shoufika Hilyana, S.Si., M.Pd.

RINGKASAN

Salah satu sistem proteksi listrik adalah sistem proteksi undervoltage dan

overvoltage yang terdapat pada panel-panel listik di industri, dengan adanya sistem

ini bisa memproteksi naik turunya tegangan listrik dari PLN. Saat terjadi lonjakan

tegangan listrik yang mengakibatkan kabel panas, disitulah pemicu terjadinya

kebakaran. Selain kebakaran imbas dari naik turunya tegangan listrik menyebabkan

kerusakan pada peralatan elektronik. Untuk itu maka dibuat panel sistem proteksi

saluran listrik dengan relay BU1-AC yang bertujuan untuk mengamankan peralatan

listrik dan mencegah kebakaran dari naik turunnya tegangan.

Pembuatan panel sistem proteksi saluran listrik dengan relay BU1-AC

tersusun dari beberapa tahapan. Yang pertama yaitu perancangan dan pembuatan

alat, dimana penyusun komponennya yaitu rangkaian elektronik, relay, lampu

indikator under overvoltage yang prinsip kerjanya berdasarkan gangguan under

overvoltage dan open phase serta didasarkan dengan nilai setting yang ditetapkan.

Selanjutnya yaitu tahap pengambilan data dan analisa alat proteksi dengan

melakukan pengujian dari pemberian tegangan input yang bervariasi.

Alat sistem proteksi ini memiliki selisih hasil pengukuran dengan hasil

perhitungan relatif kecil yaitu sekitar 0-1 volt untuk proteksi undervoltage dan

proteksi overvoltage. Sedangkan hasil dari lepasnya salah satu phasa sudah bekerja

dengan baik yaitu akan memproteksi jika ada salah satu phasa yang lepas dan

menghidupkan lampu indikator.

Kata Kunci : proteksi undervoltage, proteksi overvoltage, relay BU1-AC

vi

DESIGN OF THE CHANNEL PROTECTION SYSTEM

ELECTRICITY WITH RELAY BU1-AC

Student Name : Sukron

Student Identity Number : 201552015

Supervisor :

1. Mohammad Dahlan, S.T., M.T.

2. F. Shoufika Hilyana, S.Si., M.Pd.

ABSTRACT

One of the electrical protection systems is the undervoltage and overvoltage

protection systems found in electrical panels in the industry, with this system being

able to protect the rising voltage drop from the PLN. When there is a surge in

electricity that results in a hot cable, that's where the trigger for the fire. In addition

to the impact of fires from rising power supply voltage caused damage to electronic

equipment. For this reason, a panel protection system for electricity lines is built

with a BU1-AC relay that aims to secure electrical equipment and prevent fires

from rising and falling of voltage.

The making of a power line protection system panel with a BU1-AC relay is

composed of several stages. The first is the design and manufacture of tools, where

the components are electronic circuits, relays, under overvoltage indicator lights

whose working principle is based on under overvoltage and open phase

disturbances and based on the specified setting values. Next is the stage of data

collection and analysis of protection devices by testing the varying input voltage.

This protection system tool has a difference in measurement results with

relatively small calculation results, which is around 0-1 volts for undervoltage

protection and overvoltage protection. While the results of the release of one phase

has worked well, that is, it will protect if there is one phase that is released and turn

on the indicator light.

Keywords : Undervoltage Protection, Overvoltage Protection, BU1-AC Relay.

vii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Alhamdulilah, segala puji hanya milik Allah SWT yang telah melimpahkan

segala nikmat, rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan

penulisan laporan skripsi dengan judul “Rancang Bangun Sistem Proteksi Saluran

Listrik Dengan Relay BU1-AC”. Penyusunan skripsi ini adalah sebagai salah satu

syarat yang harus ditempuh untuk menyelesaikan Program Studi Teknik Elektro

S-1 pada Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus.

Selama penulisan dan penyusunan laporan skripsi ini penulis ingin

menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Dr. Suparnyo, S.H., M.S. selaku Rektor Universitas Muria Kudus.

2. Bapak Mohammad Dahlan, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik

Unversitas Muria Kudus.

3. Bapak Mohammad Iqbal, S.T., M.T. selaku Ka. Program Studi Teknik

Elektro Universitas Muria Kudus.

4. Bapak Mohammad Dahlan, S.T., M.T. selaku pembimbing I yang telah

memberikan motivasi, ide dan gagasan dalam menyelesaikan penyusunan

skripsi ini.

5. Ibu F. Shoufika Hilyana, S.Si., M.Pd. selaku pembimbing II yang selalu

sabar dalam memberikan arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan

penyusunan skripsi ini.

6. Seluruh Dosen, Laboran dan karyawan Teknik Elektro Universitas Muria

Kudus atas segala ilmu yang bermanfaat bagi penulis.

7. Keluarga Teknik Elektro Angkatan 2015 atas gelak tawa dan solidaritas

yang luar biasa sehingga membuat hair-hari kuliah lebih berarti dan luar

biasa.

8. Seluruh Civitas Akademik Universitas Muria Kudus atas ilmu dan

pengalaman yang bermanfaat bagi penulis.

viii

Semoga segala bantuan yang telah diberikan menjadi catatan amal tersendiri

di hari perhitungan kelak dan semoga Allah SWT memberikan balasan yang

setimpal. Berbagai upaya telah penulis lakukan untuk menyelesaikan laporan

skripsi ini, tetapi penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna.

Untuk itu kritik dan saran senantiasa mengharapkan kesempurnaan laporan skripsi

ini.

Akhir kata semoga laporan ini dapat menambah khasanah pustaka di

lingkungan almamater Universitas Muria Kudus. Amin.

Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.

Kudus, 18 Juni 2019

Penulis

Sukron

ix

DAFTAR ISI

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

HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ iii

PERNYATAAN KEASLIAN ........................................................................ iv

RINGKASAN ................................................................................................. v

ABSTRACT ..................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR .................................................................................... vii

DAFTAR ISI ................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xi

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiii

DAFTAR SIMBOL ........................................................................................ xiv

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xv

DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN .................................................... xvi

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1

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

1.2 Perumusan Masalah ................................................................................ 2

1.3 Batasan Masalah ..................................................................................... 2

1.4 Tujuan ..................................................................................................... 3

1.5 Manfaat ................................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... 4

2.1 Penelitian Terkait Sistem Proteksi Undervoltage dan Overvoltage ....... 4

2.2 Miniature Circuit Breaker (MCB) ......................................................... 5

2.2.1 Fungi MCB ................................................................................... 6

2.2.2 Spesifikasi MCB ........................................................................... 7

2.2.3 Prinsip Kerja MCB ........................................................................ 8

2.2.4 Karakteristik MCB ........................................................................ 9

2.3 Moulded Case Circuit Breaker (MCCB) ............................................... 10

2.4 Alar BU1-AC .......................................................................................... 14

2.5 Kabel Listrik ........................................................................................... 17

x

2.5.1 Jenis-Jenis Kabel ........................................................................... 17

2.5.2 Macam-Macam Jenis Kabel .......................................................... 19

2.6 Trafo Arus .............................................................................................. 24

2.7 Power Meter PM 710 ............................................................................. 24

2.8 Relay ....................................................................................................... 26

2.9 Panel Hubung Bagi (PHB) ..................................................................... 28

2.10 Daya Listrik ............................................................................................ 29

2.10.1 Daya Aktif (P) ............................................................................... 30

2.10.2 Daya Semu (S) .............................................................................. 30

2.10.3 Daya Reaktif (Q) ........................................................................... 31

2.11 Kemampuan Hantar Arus Listrik ........................................................... 31

BAB III METODOLOGI ............................................................................. 33

3.1 Study Literature ...................................................................................... 34

3.2 Perancangan Alat .................................................................................... 34

3.2.1 Perancangan Skema Rangkaian .................................................... 34

3.2.2 Perancangan Box panel ................................................................. 36

3.3 Pengujian Alat ........................................................................................ 37

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................... 41

4.1 Hasil Penelitian Proteksi Undervoltage .................................................. 41

4.2 Hasil Penelitian Proteksi Overvoltage .................................................... 46

4.3 Hasil Penelitian Proteksi Open Phasa .................................................... 51

4.4 Pembahasan dan Analisa ........................................................................ 51

4.4.1 Pembahasan ................................................................................... 51

4.4.2 Hasil Analisa ................................................................................. 52

BAB V PENUTUP .......................................................................................... 53

5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 53

5.2 Saran ....................................................................................................... 53

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 54

LAMPIRAN .................................................................................................... 55

BIODATA PENULIS ..................................................................................... 56

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Rangkaian Kendali Sistem Proteksi Under Voltage dan Over

Voltage Motor 3 Phasa ........................................................ 4

Gambar 2.2 Miniature Circuit Breaker (MCB) ...................................... 6

Gambar 2.3 Nameplate MCB .................................................................. 7

Gambar 2.4 Simbol Angka Pada Nameplate MCB ................................. 7

Gambar 2.5 Kurva Karakteristik dari MCB ............................................ 9

Gambar 2.6 Kurva Karakteristik MCB Menurut Waktu Standar Trip .... 10

Gambar 2.7 Bagian MCCB ..................................................................... 11

Gambar 2.8 Kontruksi Bahan MCCB ..................................................... 11

Gambar 2.9 Namplate MCCB ................................................................. 12

Gambar 2.10 Unit Termal-Magnetik Trip ................................................. 13

Gambar 2.11 Unit MA Magnetics Trip ..................................................... 13

Gambar 2.12 Alat Proteksi BU1-AC ......................................................... 14

Gambar 2.13 Supply Dua Kabel ................................................................ 16

Gambar 2.14 Supply Tiga Kabel ............................................................... 16

Gambar 2.15 Supply Empat Kabel ............................................................ 16

Gambar 2.16 Kondisi Undervoltage .......................................................... 17

Gambar 2.17 Kondisi Normal ............................................................................ 17

Gambar 2.18 Kondisi Uvervoltage ............................................................ 17

Gambar 2.19 Jenis Kabel Tembaga ........................................................... 18

Gambar 2.20 Jenis Kabel Koaksial ........................................................... 18

Gambar 2.21 Jenis Serat Optik ................................................................. 19

Gambar 2.22 Kabel NYA .......................................................................... 19

Gambar 2.33 Kabel NYM ......................................................................... 20

Gambar 2.34 Kabel NYY .......................................................................... 20

Gambar 2.25 Kabel NYAF ........................................................................ 21

Gambar 2.26 Kabel NYBY ....................................................................... 21

Gambar 2.27 Kabel NYCY ....................................................................... 21

Gambar 2.28 Kabel BC ............................................................................. 22

xii

Gambar 2.29 Kabel AAAC ....................................................................... 22

Gambar 2.30 Kabel ACSR ........................................................................ 22

Gambar 2.31 Kabel ACAR ........................................................................ 23

Gambar 2.32 Kabel NYMHYO ................................................................. 23

Gambar 2.33 Kabel NYMHY .................................................................... 24

Gambar 2.34 Kontruksi Trafo Arus ........................................................... 24

Gambar 2.35 Trafo Arus ............................................................................ 24

Gambar 2.36 Power Meter PM 710 .......................................................... 26

Gambar 2.37 Bentuk Relay dan Simbol Relay .......................................... 26

Gambar 2.38 Struktur Relay ...................................................................... 27

Gambar 2.39 Jenis Relay Berdasarkan Pole dan Throw ............................ 28

Gambar 2.40 Panel Hubung Bagi Berkontruksi Lemari ........................... 29

Gambar 3.1 Diagram Alur Proses Penelitian .......................................... 33

Gambar 3.2 Skema Rangkaian Proteksi BU1-AC ................................... 35

Gambar 3.3 Perancangan Bok Panel BU1-AC Tampak Dalam .............. 36

Gambar 3.4 Perancangan Bok Panel BU1-AC Tampak Luar ................. 37

Gambar 3.5 Namplate BU1-AC .............................................................. 38

Gambar 4.1 Alat Proteksi Under Voltage ................................................ 41

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Setting yang Diterapkan ........................................................... 5

Tabel 2.2 Spesifikasi Teknik BU1-AC ..................................................... 15

Tabel 2.3 Spesifikasi Teknik BU1-AC ..................................................... 15

Tabel 2.4 Spesifikasi Power Meter PM 710 ............................................. 25

Tabel 3.1 Pengujian Undervoltage dengan Dift. 2% ................................ 38

Tabel 3.2 Pengujian Undervoltage dengan Dift. 6% ................................ 38

Tabel 3.3 Pengujian Undervoltage dengan Dift. 10% .............................. 39

Tabel 3.4 Pengujian Overvoltage dengan Dift. 2% .................................. 39

Tabel 3.5 Pengujian Overvoltage dengan Dift. 6% .................................. 39

Tabel 3.6 Pengujian Overvoltage dengan Dift. 10% ................................ 40

Tabel 3.7 Pengujian Pelepasan Salah Satu Phasa ..................................... 40

Tabel 4.1 Pengukuran Tegangan Under Voltage dengan Dift. 2% .......... 41

Tabel 4.2 Pengukuran Tegangan Under Voltage dengan Dift. 6%. ......... 43

Tabel 4.3 Pengukuran Tegangan Under Voltage dengan Dift. 10%. ....... 44

Tabel 4.4 Pengukuran Tegangan Overvoltage dengan Dift. 2%. ............. 46

Tabel 4.5 Pengukuran Tegangan Overvoltage dengan Dift. 6%. ............. 48

Tabel 4.6 Pengukuran Tegangan Overvoltage dengan Dift. 10% ............ 49

Tabel 4.7 Pengujian Pelepasan Salah Satu Phasa ..................................... 51

xiv

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Satuan Nomor

Persamaan

% Persen % -

ø Phasa - 1,5

φ Phi - 1,2,3,6,7

I Arus Amper 1,2,3,4,5,6,7

V Tegangan Volt 1,2,3,4,5,6,7

P Daya Watt 1,2,6,7

t Delay Detik -

S Daya Semu VA 2,3

Q Daya Reaktif VAR 4,5

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Dokumentasi Kegiatan ........................................................ 55

xvi

DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN

CT : Current Trafo

Dift. : Differensial

DPDT : Double Pole Double Throw

DPST : Double Pole Single Throw

GGL : Gaya Gerak Listrik

LCD : Liquid Crystal Display

LVMDP : Low Voltage Main Distribusi Panel

MCB : Miniature Circuit Breaker

MCCB : Moulded Case Circuit Breaker

NC : Normally close

NO : Normally open

PHB : Panel Hubung Bagi

PLN : Perusahaan Listrik Negara

PLTD : Pembangkit Listrik Tenaga Diesel

PM : Power Meter

SNI : Standard Nasional Indonesia

STP : Shielded Twisted Pair

SPST : Single Pole Single Throw

SPDT : Single Pole Double Throw

U> : Tegangan Lebih

U< : Tegangan Kurang

Un : Tegangan Nominal

UTP : Unshielded Twisted Pair

UVT : Under Voltage Toggle

VA : Volt.Ampere

VAR : Volt.Ampere.Reaktif