SKRIPSI

STUDI ANALISIS KAPASITAS PENGAMAN KOPEL DALAM

MENSUPLAI DAYA DI BANDARA INTERNASIONAL

NGURAH RAI SAAT HILANGNYA SUPLAI DAYA DARI

PENYULANG GAYATRI ATAU PENYULANG BANDARA

I GEDE AGUS YOGA ARMIKA

0904405066

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

JIMBARAN-BALI

2016

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS

Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri,

dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk

telah saya nyatakan dengan benar.

Nama : I Gede Agus Yoga Armika

NIM : 0904405066

Tanda Tangan : ...............................

Tanggal : 18 Juli 201622

STUDI ANALISIS KAPASITAS PENGAMAN KOPEL DALAM

MENSUPLAI DAYA DI BANDARA INTERNASIONAL NGURAH RAI

SAAT HILANGNYA SUPLAI DAYA DARI PENYULANG GAYATRI

ATAU PENYULANG BANDARA

Tugas Akhir/Skripsi ini Diajukan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata 1 (S1)

dalam Jurusan Teknik Elektro pada Fakultas Teknik Universitas Udayana

I GEDE AGUS YOGA ARMIKA

NIM. 0904405066

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN - BALI

2016

UCAPAN

TERIMA KASIH

Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa karena

atas berkat rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul

“STUDI KAPASITAS PENGAMAN KOPEL DALAM MENSUPLAI DAYA

DI BANDARA INTERNASIONAL NGURAH RAI SAAT HILANGNYA

SUPLAI DAYA DARI PENYULANG GAYATRI ATAU PENYULANG

BANDARA”. Skripsi ini disusun dalam rangka memenuhi sebagian persyaratan

dalam rangka menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu (S1) pada

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana

Dalam penyusunan Skripsi ini, penulis mendapatkan petunjuk dan

bimbingan dari berbagai pihak. Sehubungan dengan hal tersebut pada kesempatan

ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : Bapak Prof. Ir. Ngk. Putu

Gede Suardana,MT., Ph.D Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana.

Bapak Wayan Gede Ariastina, ST. M.Eng.Sc., Ph.D. selaku Ketua Jurusan serta

Bapak Ir. I Wayan Sukreyasa,MT. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Udayana. Bapak Ir. I Gede Dyana Arjana, MT.

selaku Dosen Pembimbing I dan Bapak Ir. I wayan Rinas, MT selaku Dosen

Pembimbing II. Bapak Ngurah Indra Er,ST.MSc. sebagai Pembimbing

Akademik yang telah memberikan bimbingan, perhatian dan dorongan selama

menempuh kuliah di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas

Udayana. Segenap dosen dan staf pegawai Teknik Elektro Universitas Udayana

yang telah banyak membantu dalam proses perkuliahan. Kedua orang tua tercinta

I Gede Alon Mustika, Gusti Ayu Rupui, Ketiga saudara Tercinta Ayu Putu

Santika, Ni Nyoman Listuayu Raspi, I Ketut Aditia Para dan keluarga besar I

Komang Bagiasa yang selalu memberikan perhatian, selalu mendukung, dan

mendoakan penulis dalam penyusunan Skripsi hingga dapat terselesaikan. Rekan-

rekan Elektro angkatan 2009 yang selalu kompak dalam memberikan dukungan

dan bantuan dalam penyusunan Skripsi ini. Serta semua pihak yang tidak bisa

penulis sebutkan satu-persatu atas bantuan dan saran yang diberikan sehingga

Skripsi ini dapat terselesaikan

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Skripsi ini masih jauh dari

sempurna. Oleh karena itu, segala bentuk ide pengembangan, kritik dan saran baik

yang konstruktif dari pihak dosen penguji berbagai pihak lainnya sangat penulis

hargai dan harapkan. Akhir kata, semoga Skripsi ini dapat bermanfaat dalam

pengembangan ilmu sains dan teknologi, pengetahuan luas serta semua pihak.

Denpasar, 2016

Penulis

ABSTRAK

Hilangnya suplai daya listrik dapat diakibatkan oleh gangguan atau

pekerjaan jaringan, sehingga demi menjaga kontinuitas daya listrik di bandara

Internasional Ngurah Rai saat hilangnya suplai daya dilakukan manuver beban.

Manuver beban dilakukan dengan menghubungkan bus beban Bandara I dan bus

beban Bandara II menggunakan bantuan kopel . Kopel dilengkapi pengaman rele

arus lebih yang bekerja dengan merasakan input besar arus dan

membandingkannya dengan setting rele. Apabila terjadi arus lebih yang melebihi

setting rele maka PMT pada kopel akan lepas.

Hasil yang diperoleh setelah analisa yaitu nilai nominal beban Bandara I

dan beban Bandara II sebesar 300 A, didapat setting arus lebih pada kopel sebesar

Iset = 180 A, waktu kerja rele 0.025 detik dengan Tms = 0.052 SI dan untuk setting

GFR didapat setting arus sebesar Iset = 28,028 A dengan Tms = 0,008 SI.

Simulasi dilakukan dengan memberi gangguan di bus beban Bandara I,

dimana rele akan bekerja dengan waktu 0.025 detik untuk memerintahkan PMT

pada kopel lepas, sehingga tidak mengganggu jaringan di sisi Penyulang Ngurah

Rai I dan Penyulang Ngurah Rai II, sehingga kontinuitas daya beban Bandara II

tetap terjaga.

Kata Kunci : Proteksi Over Current Relay (OCR), Program ETAP Powerstation.

ABSTRACT

Loss of electrical power supply can be caused by a disruption or work

network, so in order to maintain continuity of electrical power at Ngurah Rai

International Airport when a loss of power supply maneuver the load. Maneuver

the load carried by the connecting bus service burden I and II load bus service

using the help of coupling. Coupling equipped with a safety relay overcurrent

(OCR), which works by sensing the large input currents and compares it with the

relay settings. In the event of overcurrent which exceeds the relay setting PMT in

the coupling will come off.

The results obtained after analysis that the nominal value of the burden

of service I and load Airports II of 300 A, obtained setting overcurrent coupling

Iset = 180 A, with rele working time 0.025 seconds, Tms = 0.052 SI and for setting

GFR obtained Iset = 28.028 A, Tms = 0.008 SI.

Simulations carried out by the bus load to disturb the service I, where

the relay will work with a time 0.025 seconds to instruct PMT on loose coupling,

so it does not interfere with the network on the side feeders Ngurah Rai I and

Ngurah Rai II, so that the continuity of load power II to stay awake.

Keywords: Over Current Protection Relay (OCR), ETAP program Powerstation.

DAFTAR ISI

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

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ................................................ ii

LEMBAR PERSYARATAN GELAR ............................................................ iii

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

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

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

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

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

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xii

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii

BAB I : PENDAHULUAN

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

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 2

1.3 Tujuan Penelitian .............................................................................. 2

1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................ 2

1.5 Batasasn Masalah .............................................................................. 3

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Mutakhir ................................................ ............................. 4

2.2 Tinjauan Pustaka .............................................................................. 5

2.2.1 Sistem Tenaga Listrik .............................................................. 5

2.2.2 Saluran Distribusi Tenaga Listrik ............................................ 6

2.3 Gardu Induk 20kV............................................................................. 7

2.3.1 Pengaman Kopel ...................................................................... 8

2.3.2 Sistem Pengaman Tenaga Listrik ............................................ 8

2.3.3 Dasar-dasar Sistem Pengaman ................................................. 9

2.3.4 Fungsi Rele Pengaman ............................................................. 10

2.3.5 Syarat-syarat Rele Pengaman ................................................... 10

2.3.6 Daerah Pengaman (Protective Zone) ....................................... 12

Halaman

2.4 Rele Arus Lebih (Over Current Relay) ............................................. 14

2.4.1 Rele Arus Lebih Seketika (Instantaneous) ............................. 14

2.4.2 Rele Arus Lebih Waktu Tertentu (Definite Time).................... 15

2.4.3 Rele Arus Lebih Waktu Terbalik (Inverse Time) ..................... 16

2.4.4 Rele Arus Lebih Waktu Tertentu Dibandingkan Dengan

Waktu Terbalik ....................................................................... 16

2.4.5 Prinsip Kerja Setting Arus Lebih ............................................. 18

2.4.6 Prinsip Dasar Perhitungan Arus hubung Singkat 20kV ........... 18

2.4.7 Prinsip Dasar Perhitungan Setting Waktu ................................ 22

2.5 Transformator .................................................................................... 23

2.5.1 Pemutus Tenaga (Circuit Breaker) .......................................... 25

2.5.2 Sakelar PMT Udara Hembus (Air Blast Circuit Breaker) ....... 26

2.5.3 Sakelar PMT Vakum (Vakuum Circuit Breaker) ..................... 27

2.6 Penerapan Program ETAP PowerStation dalam Analisa Hubung

Singkat .............................................................................................. 28

BAB III : METODE PENELITIAN

3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ............................................................ 30

3.2 Sumber dan Jenis Data ...................................................................... 30

3.2.1 Sumber Data ............................................................................. 30

3.2.2 Jenis Data ................................................................................. 30

3.3 Analisa Data ...................................................................................... 30

3.4 Diagram Alur Analisis ...................................................................... 31

BAB IV: PEMBAHASAN DAN ANALISIS

4.1 Gambaran Umum Sistem Distribusi Gardu Hubung Metering ......... 32

4.2 Analisa Impedansi Sumber GIS Bandara .......................................... 33

4.2.1 Perhitungan Impedansi Sumber ............................................... 33

4.2.2 Perhitungan Reaktansi Trafo .................................................... 34

4.2.3 Analisa Impedansi Jaringan Distribusi..................................... 34

4.2.4 Perhitungan Nilai Impedansi Eqivalen .................................... 35

4.2.5 Arus Hubung Singkat Penyulang Ngurah Rai I dan II ............. 36

4.3 Analisa Impedansi Sumber GI Pemecutan Kelod ............................. 37

4.3.1 Perhitungan Impedansi Sumber ............................................... 37

4.3.2 Perhitungan Reaktansi Transformator...................................... 38

4.3.3 Analisa Impedansi Jaringan Distribusi..................................... 39

4.3.4 Perhitungan Nilai Impedansi Eqivalen .................................... 39

4.3.5 Arus Hubung Singkat Penyulang Gayatri ................................ 40

4.4 Data Setting Arus Lebih dan Tms Penyulang Ngurah Rai I dan II ... 42

4.4.1 Perhitungan Setting Arus Lebih Incoming ............................... 42

4.4.2 Perhitungan Setting Arus Lebih di GI ...................................... 43

4.4.4 Perhitungan Setting Arus Lebih di GH .................................... 44

4.4.5 Perhitungan Setting Arus lebih di Kopel ................................. 45

4.5 Perhitungan Setting Ground Fault Relay .......................................... 46

4.5.1 Perhitungan Setting Ground Fault Relay di GI ........................ 46

4.5.2 Perhitungan Setting Ground Fault Relay di GH ...................... 47

4.5.3 Perhitungan Setting Ground Fault Relay di Kopel .................. 48

4.6 Simulasi Dengan Menggunakan Program Etap ................................ 50

BAB V: PENUTUP

5.1 Simpulan ........................................................................................... 54

5.2 Saran .................................................................................................. 54

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 55

LAMPIRAN-LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Konstanta α dan β ..................................................................... 22

Tabel 4.1 Data Pengantar Penyulang Ngurah Rai I,II ............................. 33

Tabel 4.2 Impedansi Jaringan Distribusi Penyulang ngurah rai I dan II .. 35

Tabel 4.3 Perhitungan Impedansi Eqivalen Penyulang Ngurah Rai I,II .. 36

Tabel 4.4 Perhitungan Hubung Singkat Penyulang Ngurah Rai I dan II . 37

Tabel 4.5 Impedansi Jaringan Distribusi Penyulang Gayatri ................... 39

Tabel 4.6 Perhitungan Impedansi Eqivalen Penyulang Gayatri ............... 40

Tabel 4.7 Perhitungan Hubung Singkat Penyulang Gayatri ..................... 41

Tabel 4.8 Data Exiting Setting Arus Lebih Penyulang Ngurah Rai I,II ... 42

Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Setting OCR dan GFR Penyulang Ngurah

Rai I dan II ............................................................................... 49

Halaman

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Alur Pendistribusian Tenaga Listrik .................................... 5

Gambar 2.2 Zona Pengaman ................................................................... 13

Gambar 2.3 Rangkaian sederhana rele arus lebih seketika dan

karakteristiknya ................................................................... 14

Gambar 2.4 Rangkaian sederhana rele arus lebih waktu tertentu dan

karakteristiknya .................................................................... 15

Gambar 2.5 Rangkaian sederhana rele arus lebih waktu terbalik dan

karakteristiknya. ................................................................... 16

Gambar 2.6 Blog Diagram Transformator Arus ...................................... 24

Gambar 2.7 Blog Diagram Transformator Tegangan .............................. 25

Gambar 2.8 Pemadaman Busur Api Pada Pemutus Udara Hembus ....... 27

Gambar 2.9 Kontak Pemutus Daya Vakum ............................................ 27

Gambar 2.10 Single Line Dengan Program Etap Powerstation .............. 29

Gambar 3.1 Alur Analisis Penelitian. ...................................................... 31

Gambar 4.1 Gambar Single line Diagram GH.Metering. ........................ 32

Gambar 4.2 Single line Diagram GH.Metering dengan Program ETAP. 50

Gambar 4.3 Tampilan input hasil perhitungan impedansi sumber .......... 50

Gambar 4.4 Tampilan input pengantar Penyulang Ngurah rai I dan II . 51

Gambar 4.5 Tampilan input hasil perhitungan setting rele di GI ............ 51

Gambar 4.6 Tampilan input hasil perhitungan setting rele di GH .......... 51

Gambar 4.7 Tampilan input hasil perhitungan setting rele di kopel ....... 52

Gambar 4.8 Hasil hubung singkat dengan Program ETAP ..................... 52

Gambar 4.9 PMT kopel bekerja saat diberi gangguan ............................ 53

Halaman