SKRIPSI ANALISIS SISTEM PENGAMAN ARUS LEBIH ...perubahan pengaturan waktu kerja rele arus lebih pada...

i

SKRIPSI

ANALISIS SISTEM PENGAMAN ARUS LEBIH PADA

PENYULANG ABANG DENGAN BEROPERASINYA PLTS

PADA SALURAN DISTRIBUSI TEGANGAN LISTRIK 20 KV

DI KARANGASEM

MADE BENNY NURCAHYADI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTERFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN2016

i

SKRIPSI


PENYULANG ABANG DENGAN BEROPERASINYA PLTS

PADA SALURAN DISTRIBUSI TEGANGAN LISTRIK 20 KV

DI KARANGASEM

MADE BENNY NURCAHYADINIM.1104405031

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTERFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN2016

ii


PENYULANG ABANG DENGAN BEROPERASINYA PLTS PADA

SALURAN DISTRIBUSI TEGANGAN LISTRIK 20 KV DI

KARANGASEM

Skripsi Ini Diajukan Sebagai Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana S1 (Starata1)

Pada Jurusan Teknik Elektro Dan Komputer Fakultas Teknik Universitas Udayana

MADE BENNY NURCAHYADI

NIM 1104405031

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN

2016

v

UCAPAN TERIMAKASIH

Pertama-tama perkenankanlah penulis memanjatkan puji syukur ke

hadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/ Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya atas

asung wara nugraha-Nya/kurnia- Nya, tugas akhir ini dapat diselesaikan.

Pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih

yang sebesarbesarnya kepada Ir. I Wayan Rinas, MT., pembimbing I yang dengan

penuh perhatian telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan, dan saran

selama penulis mengikuti program sarjana. Terima kasih sebesar-besarnya pula

penulis sampaikan kepada Ir. A.A.Gede Maharta Pemayun, MT., Pembimbing II

yang dengan penuh perhatian dan kesabaran telah memberikan bimbingan dan

saran kepada penulis.

Ucapan terima kasih ini ditujukan kepada Dekan Fakultas Teknik

Universitas Udayana yang dijabat oleh Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana,

MT.,Ph.D atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menjadi

mahasiswa pada Fakultas Teknik Universitas Udayana. Tidak lupa pula penulis

ucapkan terima kasih kepada Wayan Gede Ariastina, ST.,M.EngSc.,Ph.D, Ketua

Jurusan Teknik Elektro atas fasilitas dan kesempatan yang diberikan kepada

penulis untuk mengikuti serta menyelesaikan pendidikan di PS Teknik Elektro.

Ungkapan terima kasih penulis sampaikan pula kepada para penguji tugas

akhir, yaitu Ir. I Wayan Arta Wijaya, MErg.,MT., Ir. Antonius Ibi Weking, MT.,

Made Suartika, ST., yang telah memberikan masukan, saran, sanggahan, dan

koreksi sehingga tugas akhir ini dapat terwujud seperti ini.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang

tulus disertai penghargaan kepada Ibu dan Ayah yang telah mengasuh dan

membesarkan penulis, memberikan dasar-dasar berpikir logik dan suasana

demokratis sehingga tercipta lahan yang baik untuk berkembangnya kreativitas.

Akhirnya penulis sampaikan terima kasih kepada kakak, adik, dan teman-teman

yang dengan penuh pengorbanan telah memberikan kepada penulis kesempatan

untuk lebih berkonsentrasi menyelesaikan tugas akhir ini.

vi

Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa/ Tuhan Yang Maha Esa selalu

melimpahkan rahmat-Nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan

dan penyelesaian tugas akhir ini, serta kepada penulis sekeluarga.

vii

ABSTRAK

Pembangkit listrik tenaga surya merupakan salah satu alternatif sistempembangkit tenaga listrik yang diharapkan dapat menjadi solusi untukmenyediakan kebutuhan energi listrik. Penyambungan unit pembangkit listrikyang baru ke jaringan distribusi dapat mempengaruhi arus hubung singkat, karenajika terjadi gangguan hubung singkat pada saluran maka arus hubung singkat yangditimbulkan akan meningkat. Perubahan nilai arus hubung singkat ini memerlukanperubahan pengaturan waktu kerja rele arus lebih pada penyulang Abang.

Metode yang digunakan adalah dengan melakukan simulasi gangguanhubung singkat pada program ETAP. Lokasi gangguan hubung singkat berada dilima titik terdekat dengan PLTS dimana adanya beban lebih disekitar area PLTS.Analisis gangguan hubung singkat dilakukan dengan dua simulasi yaitu simulasigangguan hubung singkat tanpa beroperasinya PLTS dan setelah beroperasinyaPLTS.

Hasil analisis gangguan hubung singkat tanpa beroperasinya PLTS didapatarus hubung singkat terbesar berada pada titik 1 yaitu bus B217 sebesar 1026 Adengan jarak 5053 m dari PLTS dan arus hubung singkat terkecil berada pada titik5 yaitu pada bus B366 sebesar 882 A dengan jarak 28361 m dari PLTS. Hasilanalisis gangguan hubung singkat dengan beroperasinya PLTS didapat arushubung singkat terbesar berada pada titik 1 yaitu bus B217 sebesar 1224 A denganjarak 5053 m dari PLTS dan arus hubung singkat terkecil berada pada titik 5 yaitubus B366 sebesar 882 A dengan jarak 28361 m dari PLTS. Peningkatan arushubung singkat mengakibatkan perubahan waktu kerja dari rele di lima titikgangguan sebesar 0,123 - 0,131 detik dengan kondisi tanpa PLTS, sedangkandengan beroperasinya PLTS perubahan waktu kerja rele yaitu 0,117 – 0,127 detik.

Kata Kunci : PLTS, Hubung Singkat, Rele

viii

ABSTRACT

Solar power generation is one of alternative power generation systems areexpected to be a solution for providing electrical energy needs. Connection of newpower generation units to the distribution network can affect the short-circuitcurrent, because in case of short circuit on the line, the short-circuit currentgenerated will increase. Changes in the value of short circuit current entails ashift working time arrangements overcurrent relays on the feeder Abang.

The method used is to simulate short circuit at the ETAP program. Shortcircuit fault location is in a five-point nearest to the solar power generation whereloads more around there. Analysis of short circuit simulation is performed withtwo simulated short circuit without any operation and after the operation of solarpower generation.

The results of the analysis of short circuit without the operation of thesolar power generation obtained short-circuit current biggest is at point 1 whichbus B217 at 1026 A with a distance of 5053 m of solar power and short-circuitcurrent smallest is at a point 5 which is on the bus B366 at 882 A with a distanceof 28.361 m from solar power. The results of the analysis of short circuit theoperation of the solar power generation obtained short-circuit current biggest isat point 1 which bus B217 at 1224 A with a distance of 5053 m of solar power andshort-circuit current smallest is at a point 5 which bus B366 at 882 A with adistance of 28.361 m from solar power. Increased short circuit resulted inchanges in working time of relays at five points by interference from 0.123 to0.131 seconds without the operation of solar power, while the operation of thesolar power generation working time changes into 0.117 to 0.127 seconds.

Keyword : Solar power generation, Short-circuit, Relays

`

ix

DAFTAR ISI

Halaman

SAMPUL DALAM........................................................................................ i

PERSYARATAN GELAR ............................................................................ ii

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS .............................................. iii

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iv

UCAPAN TERIMAKASIH .......................................................................... v

ABSTRAK ..................................................................................................... vii

ABSTRACT................................................................................................... viii

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

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xiv

DAFTAR SINGKATAN ............................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Rumusan Masalah............................................................................. 3

1.3 Tujuan Penelitian .............................................................................. 3

1.4 Manfaat Penelitian ........................................................................... 4

1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ............................................. 4

1.6 Sistematika Penulisan ....................................................................... 4

BAB II KAJIAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Mutakhir ............................................................................ 5

2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) ....................................... 6

2.3 Gambaran Umum Saluran Tegangan Menengah (STM).................. 8

2.3.1 Salura Udara Tegangan Menengah (SUTM).............................. 8

2.4 Gangguan Pada Jaringan Distribusi.................................................. 9

2.4.1 Gangguan Hubung Singkat......................................................... 9

2.4.2 Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa ........................................ 11

2.4.3 Prinsip Dasar Perhitungan Arus Hubung Singkat 20 KV........... 13

2.5 Impedansi (Z).................................................................................... 13

`

x

2.5.1 Menghitung Impedansi Penyulang ............................................. 14

2.5.2 Menghitung Impedansi Ekivalen Jaringan................................. 15

2.6 Sistem Proteksi................................................................................. 16

2.6.1 Relay Arus Lebih....................................................................... 16

2.6.2 Prinsip Kerja Relay Arus Lebih................................................. 19

2.6.3 Setting Relay Arus Lebih........................................................... 21

2.6.4 Prinsip Dasar Perhitungan Setting Koordinasi Rele .................. 22

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ........................................................... 25

3.2 Sumber dan Jenis Data Penelitian .................................................... 25

3.2.1 Sumber data ............................................................................... 25

3.2.2 Jenis data .................................................................................... 25

3.2.3 Teknik pengumpulan data.......................................................... 26

3.3 Instrumen Penelitian ......................................................................... 26

3.4 Tahapan Penelitian............................................................................ 26

3.5 Alur Analisis..................................................................................... 27

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Gambaran Umum Sistem Kelistrikan Penyulang Abang ................ 28

4.2 Data Jaringan Penyulang Abang....................................................... 31

4.2.1 Data Penghantar Jaringan Distribusi Penyulang Abang ............. 31

4.2.2 Data Gardu Distribusi Penyulang Abang.................................... 31

4.2.3 Data Rele Penyulang Abang ....................................................... 32

4.3 Titik Lokasi Gangguan Hubung Singkat .......................................... 32

4.4 Arus Hubung Singkat Pada Lima Titik Gangguan Hubung Singkat 33

4.4.1 Arus Hubung Singkat Pada Titik 1 Tanpa PLTS........................ 33

4.4.2 Arus Hubung Singkat Pada Titik 1 Dengan PLTS ..................... 35

4.4.3 Arus Hubung Singkat Pada Titik 2 Tanpa PLTS ........................ 36

4.4.4 Arus Hubung Singkat Pada Titik 2 Dengan PLTS...................... 37

4.4.5 Arus Hubung Singkat Pada Titik 3 Tanpa PLTS ........................ 38

4.4.6 Arus Hubung Singkat Pada Titik 3 Dengan PLTS...................... 40

`

xi

4.4.7 Arus Hubung Singkat Pada Titik 4 Tanpa PLTS...................... 41

4.4.8 Arus Hubung Singkat Pada Titik 4 Dengan PLTS.................... 42

4.4.9 Arus Hubung Singkat Pada Titik 5 Tanpa PLTS...................... 43

4.4.10 Arus Hubung Singkat Pada Titik 5 Dengan PLTS.................... 44

4.4.11 Hasil Simulasi Gangguan Hubung Singkat Pada Lima Titik

Gangguan .................................................................................. 45

4.5 Arus Hubung Singkat Pada PLTS Sebelum Tersambung

ke Penyulang..................................................................................... 46

4.5.1 Arus Hubung Singkat Pada PLTS Setelah Tersambung

ke Penyulang............................................................................... 48

4.6 Perhitungan Setting Rele Arus Lebih ............................................... 49

4.6.1 Perhitungan Setting Waktu Tunda Rele Arus Lebih Di Lima

Titik Gangguan Hubung Singkat ................................................ 50

4.6.1.1 Setting Waktu Tunda Rele Arus Lebih Pada Kondisi Tanpa

Beroperasinya PLTS............................................................. 50

4.6.1.2 Setting Waktu Tunda Rele Arus Lebih Pada Kondisi Dengan


4.6.2 Perhitungan Setting Rele Arus Lebih Di Lima Titik

Gangguan Hubung Singkat......................................................... 53

4.6.2.1 Setting Rele Arus Lebih Pada Kondisi Tanpa


4.6.2.2 Setting Rele Arus Lebih Pada Kondisi Dengan


4.6.3 Perbandingan Setting Rele Arus Lebih Tanpa PLTS

Dan Dengan PLTS........................................................................ 58

BAB V PENUTUP

5.1 Simpulan .......................................................................................... 60

5.2 Saran ................................................................................................ 60

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Contoh penggunaan DG berupa pembangkit listrik tenaga surya..... 8

Gambar 2.2 Rangkaian gangguan tiga fasa .........................................................12

Gambar 2.3 Diagram blok rele proteksi ...............................................................18

Gambar 2.4 Sistem pengaman sederhana.............................................................19

Gambar 2.5 Rangkaian sederhana rele arus lebih seketika dan karakteristiknya 20

Gambar 2.6 Rangkaian sederhana rele arus lebih waktu tertentu dan

karakteristiknya ...............................................................................21

Gambar 2.7 Rangkaian sederhana rele arus lebih waktu terbalik dan

karakteristiknya ...............................................................................21

Gambar 3.1 Alur analisis......................................................................................27

Gambar 4.1 Diagram satu garis penyulang Abang ..............................................30

Gambar 4.2 Simulasi hubung singkat pada titik 1 tanpa PLTS ...........................34

Gambar 4.3 Simulasi hubung singkat pada titik 1 dengan PLTS ........................35









Gambar 4.12 Grafik perbandingan arus gangguan hubung singkat penyulang

Abang tanpa beroperasinya PLTS dan dengan beroperasinya

PLTS ..............................................................................................46

Gambar 4.13 Simulasi hubung singkat pada PLTS sebelum tersambung

ke penyulang Abang........................................................................43

xiii

Gambar 4.14 Simulasi hubung singkat pada PLTS setelah tersambung

ke penyulang Abang........................................................................43

Gambar 4.15 Grafik waktu kerja rele arus lebih tanpa beroperasinya PLTS

pada lima titik gangguan .................................................................55

Gambar 4.16 Grafik waktu kerja rele arus lebih dengan beroperasinya PLTS

pada lima titik gangguan .................................................................57

Gambar 4.17 Grafik perbandingan waktu kerja rele arus lebih tanpa

beroperasinya PLTS, dengan beroperasinya PLTS, dan data PLN

pada lima titik gangguan ................................................................58

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Koefisien invers time dial rele arus lebih ............................................ 24

Tabel 4.1 Data gardu distribusi penyulang Abang ............................................. 31

Tabel 4.2 Data rele penyulang Abang ................................................................ 32

Tabel 4.3 Titik lokasi gangguan hubung singkat ................................................ 33

Tabel 4.4 Hasil simulasi hubung singkat pada titik 1 tanpa PLTS ..................... 34

Tabel 4.5 Hasil simulasi hubung singkat pada titik 1 dengan PLTS .................. 35









Tabel 4.14 Hasil simulasi hubung singkat penyulang Abang ............................... 45

Tabel 4.15 Hasil simulasi hubung singkat pada PLTS sebelum tersambung

ke penyulang ....................................................................................... 47

Tabel 4.16 Hasil simulasi hubung singkat pada PLTS setelah tersambung

ke penyulang ....................................................................................... 48

Tabel 4.17 Setting waktu tunda rele arus lebih pada lima titik gangguan dengan

kondisi tanpa beroperasinya PLTS...................................................... 51

Tabel 4.18 Setting waktu tunda rele arus lebih pada lima titik gangguan dengan

kondisi beroperasinya PLTS ............................................................... 53

Tabel 4.19 Setting rele arus lebih pada lima titik gangguan dengan kondisi

tanpa beroperasinya PLTS .................................................................. 55

Tabel 4.20 Setting rele arus lebih pada lima titik gangguan dengan kondisi

beroperasinya PLTS............................................................................ 57

Tabel 4.21 Perbandingan setting rele arus lebih tanpa beroperasinya PLTS dan

dengan beroperasinya PLTS .............................................................. 58

xv

DAFTAR SINGKATAN

CB = Circuit Breaker

DC = Direct Current

DG = Distributed Generation

ETAP = Electrical Transient Analyzer Programme

eq = equivalen

GFR = ground fault relay

IEEE = Institute of Electrical and Electronics Engineers

KM = Kilo Meter

KV = Kilo Volt

KW = Kilo Watt

KWH = Kilo Watt Hour

KV = Kilo Volt

MW = Mega Watt

NGR = Neutral Grounding Resistor

OCR = Over Current Relay

PLN = Perusahaan Listrik Negara

PLTS = Pembangkit Listrik Tenaga Listrik

PMT = Pemutus Tenaga

W = Watt

STM = Saluran Tegangan Menengah

SUTM = Saluran Udara Tegangan Menengah

Z = Impedansi

SKRIPSI ANALISIS SISTEM PENGAMAN ARUS LEBIH ...perubahan pengaturan waktu kerja rele arus lebih pada...

Documents

Transcript of SKRIPSI ANALISIS SISTEM PENGAMAN ARUS LEBIH ...perubahan pengaturan waktu kerja rele arus lebih pada...