PROYEK AKHIR

ANALISIS PERHITUNGAN KOORDINASI RELE ARUS

LEBIH DAN RELE GANGGUAN TANAH PADA

PENYULANG BAMBU GIS 150/20 kV KEBON JERUK

DISUSUN OLEH :

MUHAMMAD HARDIAN NOOR

201671059

PROGRAM STUDI D-III TEKNOLOGI LISTRIK

FAKULTAS KETENAGA LISTRIKAN DAN ENERGI

TERBARUKAN

INSTITUT TEKNOLOGI PLN

JAKARTA 2020

ANALISIS PERHITUNGAN KOORDINASI RELE ARUS

LEBIH DAN RELE GANGGUAN TANAH PADA

PENYULANG BAMBU GIS 150/20 kV KEBON JERUK

PROYEK AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan

Guna Memperoleh Gelar Ahli Madya Teknologi Listrik

DISUSUN OLEH :

MUHAMMAD HARDIAN NOOR

201671059

PROGRAM STUDI D-III TEKNOLOGI LISTRIK

FAKULTAS KETENAGA LISTRIKAN DAN ENERGI

TERBARUKAN

INSTITUT TEKNOLOGI PLN

JAKARTA 2020

PERNYATAAN KEASLIAN PROYEK AKHIR

Nama : Muhammad Hardian Noor

NIM : 201671059

Program Studi : D-III Teknologi Listrik

Fakultas : Ketenaga listrikan Dan Energi

Terbarukan

Judul Proyek Akhir : Analisis Perhitungan Koordinasi Rele Arus

Lebih Dan Rele Gangguan Tanah Pada

Penyulang Bambu GIS 150/20 kV Kebon

Jeruk

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Proyek Akhir ini tidak

terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar Ahli Madya baik

di lingkungan Institut Teknologi PLN maupun di suatu Perguruan Tinggi, dan

sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang

pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis

diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Pernyataan ini

dibuat dengan penuh kesadaran dan rasa tanggung jawab serta bersedia

memikul segala resiko jika ternyata pernyataan ini tidak benar.

Jakarta, 25 januari 2021

(Muhammad Hardian Noor)

LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING

PROYEK AKHIR

ANALISIS PERHITUNGAN KOORDINASI RELE ARUS LEBIH

DAN RELE GANGGUAN TANAH PADA PENYULANG BAMBU

GIS 150/20 kV KEBON JERUK

Disusun Oleh

Muhammad Hardian Noor

NIM: 201671059

Diajukan untuk memenuhi persyaratan

PROGRAM STUDI D-III TEKNOLOGI LISTRIK

FAKULTAS KETENAGA LISTRIKAN DAN ENERGI

TERBARUKAN

INSTITUT TEKNOLOGI PLN

Jakarta, 25 Januari 2021

Mengetahui,

Kepala Program Studi

DIII Teknologi Listrik

Disetujui,

Dosen Pembimbing

DIGITALLY signed by

Retno AITA DIANTARI,

S_T_, M_T DATE:

2021-01-29

15:40:10

Retno Aita Diantari,

ST.,MT NIDN :

0326098601

DIGITALLY signed

by Retno AITA D

DATE:

2021-01-29

15:39:54

Retno Aita Diantari,

ST.,MT NIDN :

0326098601

LEMBAR PENGESAHAN TIM PENGUJI

PROYEK AKHIR

ANALISIS PERHITUNGAN KOORDINASI RELE ARUS LEBIH

DAN RELE GANGGUAN TANAH PADA PENYULANG BAMBU

GIS 150/20 kV TRANSFORMATOR 1 KEBON JERUK

Disusun Oleh

Muhammad Hardian Noor

NIM: 201671059

Telah disidangkan dan dinyatakan LULUS pada sidang Proyek Akhir

Pada Program Studi D-III Teknologi Listrik Fakultas

Ketenaga Listrikan Dan Energi Terbarukan Institut Teknologi PLN pada

(tgl-bulan-tahun)

09-Februari-2021

TIM PENGUJI

Nama Jabatan Tanda Tangan

1. ERLINA, ST., MT Ketua Sidang

2. HERY SUYANTO,

ST., MT

Sekretaris Sidang Digitally signed by Heri Suyanto,.S.T,.M.T

Heri DN: OU=Institut Teknologi PLN, O=Fakultas Ketenagalistrikan Dan Energi Baru Terbarukan, CN=" Heri Suyanto,.S.T,.M.T", E=heri.suyanto@itpln.ac.id

Suyanto,.S.T,.M.TReason: I am the author of this document Location: Institut Teknologi PLN Date: 2021-02-15 13:14:48 Foxit Reader Version: 10.0.0

3. EDY ISPRANYOTO,

IR., MBA

Anggota Sidang

Mengetahui,

Kepala Program Studi

DIII Teknologi Listrik

Retno Aita Diantari, ST.,MT

NIDN : 0326098601

Digitally signed by Erlina, ST., MTDN: C=ID, OU=Fakultas Ketenagalistrikan & Energi Terbarukan, O=ITPLN, CN="Erlina, ST., MT", E=erlina@itpln.ac.idLocation: JakartaDate: 2021-02-16 16:00:29

Digitally signed by Retno Aita Diantari, S_T_, M_TDate: 2021-02-17 15:59:38

UCAPAN TERIMA KASIH

Dengan ini saya menyampaikan penghargaan dan ucupan terima kasih yang sebesar –

besarnya kepada yang terhormat :

Retno Aita Diantari, ST.,MT Selaku Dosen Pembimbing

Yang telah memberikan petunjuk, saran-saran serta bimbingannya sehingga Proyek

Akhir ini dapat diselesaikan.

Terima Kasih yang sama, saya sampaikan kepada :

1. Bapak Toni Suhartono (Manager UPT DuriKosambi)

2. Bapak Tanjung Purwoadi (SPV GIS KebonJeruk)

3. Seluruh Operator GIS Kebon Jeruk 150 kV

4. Seluruh Operator GIS Kebon Jeruk 20 kV

Yang telah mengijinkan melakukan penelitian di perusahaan PT. PLN (PERSERO) GIS

Kebon Jeruk dan semua kebaikan yang telah di berikan selama melakukan penelitian.

NIM : 2016-71-059

Jakarta, 25 Januari 2021

Muhammad Hardian Noor

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI PROYEK

AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Institut Teknologi - PLN, saya yang bertanda

tangan di bawah ini:

Nama : Muhammad Hardian Noor

NIM : 201671059

Program Studi : DIII Teknologi Listrik

Fakultas : Ketenaga listrikan Dan Energi Terbarukan

Jenis karya : Proyek Akhir

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada

Institut Teknologi - PLN Hak Bebas Royalti Non eksklusif (Non- exclusive

Royalty Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul :

“Analisis Perhitungan Koordinasi Rele Arus Lebih Dan Rele Gangguan Tanah

Pada Penyulang Bambu GIS 150/20 kV Kebon Jeruk.”

Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non

eksklusif ini Institut Teknologi PLN berhak menyimpan, mengalih

media/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database),

merawat, dan mempublikasikan Proyek Akhir saya selama tetap

mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak

Cipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di: Jakarta

Pada tanggal: 25

Januari 2021

Yang menyatakan,

Muhammad Hardian Noor

DAFTAR ISI

Halaman Sampul .................................................................................................... i Halaman Judul ..................................................................................................... ii Pernyataan Keaslian Proyek Akhir ............................................................................... iii Lembar Pengesahan Pembimbing................................................................................. iv

Lembar Pengesahan Tim Penguji .................................................................................. v Ucapan Terima Kasih ........................................................................................... vi Halaman Pernyataan Persetujuan Publikasi Proyek Akhir Untuk Kepentingan Akademis

.......................................................................................................................... vii Daftar Isi ............................................................................................................ vii Daftar Gambar ...................................................................................................... x Daftar Tabel ......................................................................................................... xi Daftar Lampiran .................................................................................................. xii Abstrak...............................................................................................................xiii Abstract ............................................................................................................. xiv

BAB I PENDAHULUAN...................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang Masalah.................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................... 2 1.3 Tujuan ............................................................................................................ 3

1.4 Manfaat .......................................................................................................... 3 1.5 Ruang Lingkup Masalah ................................................................................. 3

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

BAB II LANDASAN TEORI ................................................................................ 5 2.1 Penelitian yang Relevan .................................................................................. 5 2.1 Landasan Teori ............................................................................................... 6

2.2.1 Gardu Induk............................................................................................. 6 2.2 Pengertian Sistem Proteksi ............................................................................ 13

1.3.1. Tujuan Sistem Proteksi .......................................................................... 13 2.3 Rele .............................................................................................................. 16

1.4.1. Prinsip Kerja Rele .................................................................................. 17 1.4.2. Syarat – syarat Rele ............................................................................... 14

2.4 Proteksi Utama dan Cadangan ...................................................................... 18 2.5 Rele Arus Lebih/Over Currant Relay (OCR) ................................................ 19

1.6.1. Karakteristik Rele Arus Lebih ................................................................ 19 1.6.2. Prinsip Kerja OCR ................................................................................. 20

2.6 Rele Gangguan Tanah/Ground Fault Relay (GFR) ........................................ 21 2.7.1. Prinsip Kerja GFR ................................................................................. 22

BAB III METODE PENILITIAN....................................................................... 23 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ....................................................................... 23

3.2 Desain Penelitian .......................................................................................... 23 3.3 Metode Pengumpulan Data ........................................................................... 24

3.4 Metode Analisa Data .................................................................................... 25 3.4.1. Gangguan Hubung Singkat .................................................................... 25

3.4.2. Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat ........................................ 26 3.4.3. Setting OCR........................................................................................... 33

3.4.4. Setting GFR ........................................................................................... 34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................... 36 4.1. Tinjauan Umum Perhitungan Penyetelan Rele .............................................. 36 4.1. Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat ............................................... 39

4.2.1. Menghitung Impedansi Sumber ............................................................. 39 4.2.2. Menghitung Reaktansi Transformator .................................................... 40

4.2.3. Menghitung Impedansi Penyulang ......................................................... 41 4.2.4. Menghitung Impedansi Ekuivalen Jaringan ............................................ 42

4.2.5. Menghitung Arus Gangguan Hubung Singkat ........................................ 44 4.2. Penyetelan Rele Arus Lebih Dan Rele Gangguan Tanah ............................... 48

4.2.1. Setelan rele disisi outgoing .................................................................... 48 4.2.2. Setelan rele disisi incoming 20 kV ......................................................... 51

4.3. Pemeriksaan Waktu Kerja Rele ..................................................................... 53 4.3.1. Waktu Kerja Rele Pada Gangguan 3 Fasa .............................................. 53

4.3.2. Waktu Kerja Rele Pada Gangguan 1 Fasa .............................................. 58 4.3.3. Analisis Pemeriksaan Waktu OCR dan GFR .......................................... 65

4.4. Perbandingan Hasil Perhitungan Dengan Data di Lapangan .......................... 67

BAB V ............................................................................................................... 69

KESIMPULAN ................................................................................................... 69

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 70 DAFTAR RIWAYAT HIDUP .............................................................................. 72

LAMPIRAN – LAMPIRAN ................................................................................. 73

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 2 Relasi Limit Daya Stabil Dengan Waktu Trip ........................................ 16

Gambar 2. 1 Hubungan Komponen Sistem Proteksi .................................................... 18

Gambar 2. 3 Rangkaian Pengawatan Over Current Relay (OCR) ................................ 21

Gambar 2. 4 Rangkaian Pengawatan Rele GFR ........................................................... 22

Gambar 3. 1 Alur Perencanaan Penelitian ................................................................... 23

Gambar 3. 2 Sketsavpenyulang tegangan menengah.................................................... 27

Gambar 3. 3 Konversi Xs dari 150 kV ke 20 k ............................................................ 28

Gambar 4. 1 single line diagram penyulang bambu ..................................................... 38

Gambar 4. 2 penyulang bambu .................................................................................... 39

Gambar 4. 3 Kurva arus gangguan hubung singkat ...................................................... 48

Gambar 4. 4 koordinasi rele arus lebih ........................................................................ 64

Gambar 4. 5 Koordinasi Rele Gangguan Tanah ........................................................... 65

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Karakteristik Operasi Jenis Rele Inverse Time ............................................ 20

Tabel 4. 1 Impedansi Urutan Positif dan Negatif ......................................................... 41

Tabel 4. 2 Impedansi Urutan Nol ................................................................................ 42

Tabel 4. 3 Impedansi Ekuivalen Z1eq dan Z2eq .............................................................. 43

Tabel 4. 4 Impedansi Ekuivalen Z0eq ........................................................................... 44

Tabel 4. 5 Arus Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa Ke Tanah ..................................... 46

Tabel 4. 6 Hasil Perhitungan Arus Gangguan Hunbung Singkat .................................. 47

Tabel 4. 7 Pemeriksaan Waktu Kerja Rele Untuk Gangguan 3 Fasa ............................ 63

Tabel 4. 8 Pemeriksaan Waktu Kerja Rele Untuk Gangguan 1 Fasa ............................ 64

Tabel 4. 9 Perbandingan Hasil Perhitungan Dengan Data di Lapangan ........................ 67

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Lembar Bimbingan Proyek Akhir ............................................................ 74

Lampiran B Single Diagram Line GI Kebon Jeruk ...................................................... 76

Lampiran C Impedansi Kabel Tanah Dengan Penghantar Alumunium ........................ 77

Lampiran D Data Arus Hubung Singkat ...................................................................... 78

Lampiran E Data Setting Rele Arus Lebih Dan Gangguan Tanah GI Kebon Jeruk ...... 79

Lampiran F Nameplate Transformator 1...................................................................... 80

Lampiran G Data Penyulang GI Kebon Jeruk .............................................................. 81

ANALISIS PERHITUNGAN KOORDINASI RELE ARUS LEBIH

DAN RELE GANGGUAN TANAH PADA PENYULANG BAMBU

GIS 150/20 kV KEBON JERUK

Muhammad Hardian Noor, 201671059

dibawah bimbingan Retno Aita Diantari, ST.,MT.

Abstrak

Penyulang Bambu merupakan salah satu saluran distribusi yang terpanjang pada GIS Kebon Jeruk, dalam

pengoperasian transformator daya pada suatu gardu induk tidak pernah lepas dari gangguan, baik gangguan

hubung singkat antar fasa maupun fasa ke tanah, gangguan ini dapat merugikan pihak konsumen. Oleh

karena itu, diperlukan koordinasi peralatan pengaman pada sisi outgoing dan incoming transformator,

sehingga gangguan dapat diusahakan menjadi sekecil mungkin. Tujuan dari penelitian ini untuk

Menentukan hasil koordinasi dari penyetelan rele arus lebih dan rele gangguan tanah pada Penyulang

Bambu di GIS Kebon Jeruk. Penelitian dilakukan di PT. PLN (Persero) GI Kebon Jeruk, Jakarta Barat.

Metode penelitian ini menggunakan data sekunder dengan teknik analisa data kuantitatif. Teknik

pengumpulan data dengan metode observasi dan wawancara dengan melakukan pengamatan dan tanya jawab. Nilai arus gangguan 3 fasa terbesar pada jarak 0% sebesar 13266,31 A dan terkecil pada jarak 100%

sebesar 3577,09 A. Nilai arus gangguan 1 fasa ke tanah terbesar pada jarak 0% sebesar 862,55 A dan

terkecil pada jarak 100% sebesar 720,08 A. OCR sisi incoming memiliki TMS = 0,202 dan outgoing 20 kV

memiliki nilai TMS 0,222, GFR sisi incoming memiliki nilai TMS 0,237, dan outgoing 20 kV memiliki

TMS 0,109. Waktu kerja rele di outgoing lebih cepat dibandingkan dengan waktu kerja rele di incoming

dengan selisih waktu (grading time) sebesar 0,4 detik.

Kata Kunci : Arus Hubung Singkat, Rele Arus Lebih, Rele Gangguan Tanah.

CALCULATION ANALYSIS COORDINATION OVER CURRENT

RELAY AND GROUND FAULT RELAY IN BAMBU FEEDER GIS

150 / 20 kV AT KEBON JERUK

Muhammad Hardian Noor, 201671059

Under the Guidance of Retno Aita Diantari, ST.,MT.

Abstract

Bambu Feeder is one of the longest distribution channels on the Gas Insulated Substation (GIS) Kebon

Jeruk, the operation of a Potential Transformator at a substation is never separated from disturbances, both short circuit inter-phase and phase to ground, which occurs in bambu feeder and this disturbance can

harm the consumer. Therefore, coordination is required safety equipment on the outgoing and incoming

transformers, so that interference can be exploited be as small as possible. The purpose of this study is to

determine the coordination of overcurrent relay and ground fault relay in GIS 150 / 20 kV 60MVA Kebon

Jeruk bambu feeder. The research was conducted at PT. PLN (Persero) GI Kebon Jeruk, West Jakarta.

This research method uses secondary data with quantitative data analysis techniques. The technique of

collecting data using the method of observation and interviews by making observations and question and

answer while making observations. The largest 3-phase fault current value at a distance of 0% is 13266.31

A and the smallest at a distance of 100% is 3577.09 A. The largest 1-phase fault current value to ground

is at a distance of 0% of 862.55 A and the smallest is at a distance of 100% of 720.08 A. The incoming

side OCR had TMS = 0.202 and the outgoing 20 kV had a TMS value of 0.222, the incoming GFR had a TMS value of 0.237, and the outgoing 20 kV had a TMS 0.109. The outgoing relay working time is faster

than the incoming relay working time with a time difference (grading time) of 0.4 seconds.

Keywords: Short Circuit Current, Over current Relay, Ground Fault Relay.

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Penyulanggmerupakan istilah yanghumum digunakan pada jaringan distribusi

tegungan menengah, dan fungsinya untuklmenyalurkan energi listrikddari gardufinduk

kesgardu distribusi di suatu daerah tertentu, Gardu distribusibmerupakan bagianhpenting

dari distribusi tenaga listrik, fungsinya untuk mereduksi tegangan dari tegangan

menengah menjadi tegangan rendah untuk disalurkan dan digunakan oleh pelanggan.

Jaringan distribusi tenaga listrik adalah saluran atau jaringan yang menghubungkan

sumber tenaga listrik besar (gardu induk) dengan konsumen / pengguna tenaga listrik

(pabrik, industri, atau rumah tangga).

Kegagalan sistem tenaga hampir seluruhnya merupakan korsieting yang akan

menghasilkan arus yang signifikan, Semakin besar sistempya, semakin besar interferensi.

Jika tidak dapat segera dihilangkan, arus yang tinggi akan merusak peralatan yang

dilewati arus hubung singkat. Untuk membebaskan area yang terganggu, membutuhkan

sistem pelindung tujuannya adalah melepas atau buka sistem tersebut untuk

menghilangkan arus. Rele adalah perangkat yang mendeteksi atau mendeteksi

interferensi, rele mulai mendeteksi ketidaknormalan pada perangkat atau komponen

sistem daya. Rele mendeteksi kesalahan dan mengeluarkan perintah trip coil, Jika coil

bekerja maka akan menggerakkan circuit breaker (PMT trip) sehingga PMT melepaskan

tegangan bagian peralatan yang terkena, sehingga menghilangkan arus hubung singkat

yang dapat merusak peralatan. Rele arus lebih atau perangkat yang disebut over current

relay (OCR) dapat menyisir arus lebih yang sebabkan oleh korsleting atau beban berlebih.

Rele gangguan tanah atau disebut juga ground fault relay (GFR) pada dasarnya memiliki

prinsip yang sama dengan over current relay (OCR), namun penggunaannya berbeda.

Jika rele OCR mendeteksi korsleting antar fasa, GFR akan mendeteksi korsleting ke

ground.

Dalam kondisi penggunaan normal, arus hubung singkat adalah arus lebih yang

dihasilkan oleh gangguan, terlepas dari impedansi antara titik-titik pada potensial yang

berbeda. Ketika arus melebihi nilai pengenal peralatan atau kapasitas konduktor, terjadi

arus berlebih, yang dapat disebabkan oleh beban berlebih, korsleting atau gangguan

2

tanah. gangguan tanah terdiri dari arus gangguan tanah satu fasa yang terhubung ke tanah.

Gangguan hubung singkat biasanya disebabkan oleh kerusakan bahan isolasi di dalam

konduktor, Dari segi mekanis, dapat menyebabkan kerusakan pada sistem dan peralatan

elektronik, dan dari segi ekonomis dapat mengakibatkan kerusakan atau penghentian

kegiatan produksi dan distribusi. Gangguan hubung singkat pada sistem tenaga

menyebabkan arus yang lebih besar mengalir ketitik gangguan. Jika penghantar tidak

dilengkapi dengan sistem pengaman yang baik dan benar, besarnya arus yang mengalir

pada penghantar dapat merusak peralatan listrik.

Gas Insulated Switchgear (GIS) adalah sistem untuk menghubungkan dan

memutuskan jaringan listrik yang dikemas dalam pipa logam non-besi dan menggunakan

gas sulfur heksafluorida (SF6) sebagai media isolasinya. Di GIS Kebon Jeruk ada bambu,

jati, mede, petai, keminging, johar penyulang, dll, Penyulang bambu merupakan saluran

distribusi terpanjang di GIS Kebon Jeruk. Dalam penelitian ini, ditentukan tingkat

reliabilitas OCR dan GFR. Jika perawatan tidak dilakukan, OCR dan GFR akan rusak,

Pemeriksaan OCR dan GFR pada kebon jeruk harus dilakukan secara berkala minimal 6

bulan sekali, agar OCR dan GFR dapat berperan dengan sebaik-baiknya, agar masalah

korsleting tidak merusak peralatan. Waktu kerja peralatan proteksi terendah adalah pada

sisi outgoing yaitu 0,2 detik, sedangkan waktu kerja maksimum yaitu 6,259 detik pada

relay GFR di sisi incoming, waktu kerja peralatan proteksi terendah adalah pada outgoing

yaitu 0,3 detik, sedangkan waktu kerja maksimum yaitu 5,259 detik pada relay OCR di

sisi incoming berdasarkan SPLN 52-3 : 1983.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas, maka permasalahan yang akan dibahas pada

tugas akhir ini adalah:

1. Bagaimana perhitungan arus gangguan hubung singkat tiga fasa dan satu fasa ke

tanah pada Penyulang Bambu di GIS Kebon Jeruk ?

2. Bagaimana penyetelan dan’koordinasi rele’arus lebih’dan rele’gangguan’tanah

pada’Penyulang’Bambu’di GIS Kebon Jeruk ?

3. Bagaimana keandalan power quality dari penyulang Bambu GIS Kebon Jeruk untuk

menghitung setting rele arus lebih dan rele gangguan tanah?

3

1.3 Tujuan

Adapun tujuan penelitian yang diharapkan adalah sebagai berikut:

1. Menghitung besar arus hubung singkat tiga fasa dan satu fasa ke tanah pada

Penyulang Bambu GIS Kebon Jeruk.

2. Menentukan penyetelan dan koordinasi rele arus lebih dan rele gangguan tanah pada

Penyulang Bambu GIS Kebon Jeruk.

3. Mengetahui keandalan power quality dari penyulang Bambu GIS Kebon Jeruk

untuk menghitung setting rele arus lebih dan rele gangguan tanah.

1.4 Manfaat

Manfaat yang diharapkan dalam penelitian ini antara lain :

1. Secara teoritis ini bermanfaat agar pembaca bisa mengetahui sistem koordinasi rele

arus lebih dan rele gangguan tanah pada penyulang di GIS Kebon Jeruk.

2. Hasil penelitian diharapkan dapat menambah wawasan tentang kajian dalam

penyetelan rele arus lebih dan rele gangguan tanah.

3. Penelitian ini diharapkan dapat menjadi referensi sehingga membantu pembaca

untuk menentukan koordinasi setting rele arus lebih dan rele gangguan tanah.

1.5 Ruang Lingkup Masalah

Suatu persoalan akan lebih mudah dianalisa jika telah ditentukan dan dibatasi

masalahnya, sehingga batasan tersebut dapat lebih terarah didalam koordinasi rele arus

lebih dan rele gangguan tanah, sebagai berikut:

1. Perhitungan nilai setting rele arus gangguan lebih dan rele arus gangguan tanah sisi

incoming dan outgoing pada penyulang bambu GIS Kebon Jeruk.

2. Karakteristik rele arus lebih dan rele arus gangguan tanah yang digunakan adalah

standard inverse (SI).

3. Gangguan yang dibahas adalah gangguan hubung singkat 3 fasa dan 1 fasa ke tanah

yang terjadi pada 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, dan

100%, panjang penyulang.

1.6 Sistematika Penulisan

Laporan kerja magang ini disusun atas lima bab yaitu. BAB I hal – hal umum yang

berkaitan yaitu latar belakang, Perumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat,

4

ruang lingkup masalah, dan sistematika penulisan. BAB II membahas Landasan Teori.

BAB III berisi tentang Metode Penelitian. BAB IV berisi tentang Hasil dan

Pembahasan. BAB V berisi Kesimpulan.

5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Penelitian yang Relevan

Menurut I Gusti Putu Arka dkk., Dalam penelitiannya yang berjudul Analisis

Arus Gangguan Hubung Singkat Pada Penyulang 20 k Dengan Over Current Relay

(OCR) Dan Ground Fault Relay (GFR) yang terbit di Jurnal Logic. Vol. 16. No.1.

Maret 2016. Proteksi arus lebih adalah proteksi terhadap perubahan parameter arus

yang sangat besar dan terjadi pada waktu yang cepat, disebabkan oleh hubung singkat.

Dalam proteksi arus lebih ini, rele akan trip jika besar arus melebihi nilai seting. Rele

arus lebih terdapat beberapa karakteristik waktu yang dikelompokkan menjadi tiga

jenis: Rele arus lebih seketika (instantaneus), Rele arus lebih waktu dan Rele arus

lebih terbalik (inverse) (Arka 2016).

Menurut Ade Wahyu Hidayat dkk, dalam penelitiannya yang berjudul Analisa

Setting Rele Arus Lebih dan Rele Gangguan Tanah pada Penyulang Topan Gardu

Induk Teluk Betung yang terbit di Jurnal Rekayasa dan Teknologi Elektro Analisa

Volume 7, No. 3, September 2013. Sistem Proteksi Rele Jika terjadi gangguan maka

rele secara otomatis akan memberikan sinyal perintah untuk membuka pemutus

tenaga (PMT) agar bagian yang terganggu dapat dipisahkan dari sistem. Rele dapat

mengetahui gangguan dengan mengukur atau membandingkan besaran yang

diterimanya seperti arus, tegangan, frekuensi, daya, sudut phasa dan sebagainya

sesuai dengan jenis dan besaran rele yang ditentukan. Rele memiliki fungsi dimana

rele dapat merasakan, mengukur dan menentukan bagian sistem yang terganggu serta

memisahkannya dengan cepat, mengurangi gangguan kerusakan yang lebih parah

dari peralatan yang terganggu dan mengurangi pengaruh gangguan terhadap sistem

lainnya yang tidak terganggu dalam sistem tersebut serta dapat beroperasi normal dan

juga untuk mencegah meluasnya gangguan (Hidayat 2013).

6

Menurut Andry E.P Ismail dkk, dalam penelitiannya yang berjudul Studi

Koordinasi Rele Arus Lebih dan Gangguan Tanah pada Penyulang Gardu Induk 20

kV Marisa yang terbit di Jurnal Teknik Volume 16, no. 2, desember 2018. Pada

sistem distribusi tenaga listrik, biasanya terjadi black out (sistem tenaga mengalami

pemadaman listrik) yang disebabkan oleh kesalahan koordinasi antara feeder yang

masuk sebagai perangkat pengaman cadangan dan feeder yang keluar sebagai

perangkat pengaman utama. Jika salah satu feeder terganggu, feeder lainnya juga

akan terganggu. Dalam hal ini, penyulang masuk dan keluar membutuhkan

koordinasi perlindungan yang sensitif, cepat dan selektif. Pada penelitian ini

dilakukan perhitungan arus hubung singkat untuk mengetahui pengaruh panjang

jaringan terhadap arus hubung singkat tersebut, dan pengaturan rele ditentukan

untuk mengetahui kondisi koordinasi antara keluaran feeder dan feeder sesuai

dengan waktu kerja. Pengaruh arus gangguan (Ismail, Yusuf, and Harun 2019).

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Gardu Induk

Gardu Induk adalah suatu instalasi yang terdiri dari gedung kontrol dan

switchgear yang berfungsi untuk:

1. Mentransformasi tenaga listrik dari tegangan tinggi ketegangan tinggi

lainnya atau tegangan tinggi ke tegangan menengah.

2. Pengukuran/pengawasan operasi serta pengaturan pengaman dari sistem

tenaga listrik.

Mengatur daya ke gardu induk lain melalui tegangan tinggi dan gardu distribusi

melalui penyulang tegangan menengah. Berdasarkan pemasangan peralatan, ada 3

jenis gardu induk yaitu:

1. Gardu Induk Pemasangan Luar (Konvensional)

Gardu induk pemasang luar (konvensional) adalah gardu induk yang sebagian

besar komponennya di tempatkan diluar gedung, kecuali komponen control, sistem

7

proteksi dan sistem kendali serta komponen bantu lainnya, ada didalam gedung.

Gardu induk semacam ini bisa disebut dengan gardu induk konvensional. Gardu induk

ini menggunakan udara sebagai media isolasi antar peralatan yang bertegangan (Ii

2002).

2. Gardu Induk Pemasangan Dalam (GIS)

Gardu induk pemasangan dalam (GIS) adalah gardu induk yang hampir semua

komponennya (switchgear, busbar, isolator, komponen control, komponen kendali,

cubicle, dll) dipasang didalam gedung. Transformator daya pada umumnya dipasang

diluar gedung. Gardu induk semacam ini biasanya disebut Gas Insulated Substation

(GIS).

Gas Insulated Substation (GIS) dapat didefinisikan sebagai rangkaian beberapa

peralatan yang terpasang didalam sebuah metal enclosure (kompartemen) dan

diisolasi oleh gas bertekanan. Pada umumnya gas bertekanan yang digunakan adalah

sulfur hexafluoride (SF6). Enclosure adalah selubung pelindung yang fungsinya

untuk menjaga bagian bertegangan terhadap lingkungan luar. GIS merupakan bentuk

pengembangan gardu induk, yang pada umumnya dibangun didaerah perkotaan atau

padat pemukiman yang sulit untuk mendapat lahan. Gardu induk dilengkapi

komponen utama sebagai fasilitas yang diperlukan sesuai dengan tujuannya serta

mempunyai fasilitas untuk operasi dan pemeliharaan, komponen tersebut antara lain:

a. Transformator Daya

Peran transformator daya adalah mengubah listrik dengan mengubah besaran

tegangan pada frekuensi yang konstan. Transformator daya juga memiliki fungsi

pengatur tegangan.

b. Busbar

Bus merupakan bagian utama dari gardu induk, yaitu tempat dimana semua rak

(rak catu daya dan rak transformator) di gardu induk dihubungkan. Gardu induk

8

memiliki konfigurasi 2 bus (bus ganda), tetapi ada juga gardu induk dengan satu bus

(bus tunggal).

c. Pemisah (PMS)

Disconnecting switch atau pemisah (PMS) suatu peralatan sistem tenaga listrik

yang secara umum berfungsi sebagai saklar pemisah rangkaian listrik dalam kondisi

bertegangan atau tidak bertegangan tanpa arus beban. Ada dua macam fungsi PMS,

yaitu:

1. Pemisah peralatan: berfungsi untuk memisahkan peralatan listrik dari

peralatan lain atau instalasi lain yang bertegangan. PMS ini dapat dibuka

atau ditutup hanya pada rangkaian jaringan yang tidak dibebani.

2. Pemisah tanah (pisau pembumian): digunakan untuk mencegah arus

tegangan yang dihasilkan setelah saluran tegangan tinggi diputus atau

tegangan induksi dari konduktor atau kabel lainnya. Ini diperlukan untuk

memastikan keamanan staf yang memasang peralatan.

Letak PMS dipasang diantara power supply dan PMT (PMSBus) dan diantara

PMT dan beban (jalur / kabel PMS), dan dilengkapi dengan grounding PMS

(grounding switch). PMS Land melengkapi penggunaan khusus jalur/ kabel PMS.

Biasanya, ada perangkat yang disebut interlock antara jalur / kabel PMS dan ground

PMS.

d. Pemutus Tenaga (PMT)

Pemutus tenaga (PMT) disebut Pemutus Sirkuit Jika arus yang mengalir pada

rangkaian atau beban listrik melebihi kapasitasnya (misalnya arus lebih berupa

gangguan hubung singkat), fungsinya untuk memutus rangkaian. PMT dirakit

menjadi satu unit dan kemudian dimasukkan ke dalam kotak cetakan tahan panas.

Jika terjadi korsketing atau kelebihan beban, PMT akan segera memutuskan sirkuit

secara Otomatis.

9

e. Potential Transformator (PT)

Prinsip kerja dari sebuah Potential Transformator (PT) atau biasa disebut

transformator tegangan sebenarnya sama dengan transformator biasa, perbedaannya

sistem merupakan sistem yang mempunyai ketelitian lebih tinggi dalam hal

transformasi. Transformator tegangan biasanya mengubah tegangan tinggi menjadi

tegangan rendah atau mengurangi tegangan dalam sistem tenaga ke skala tegangan

untuk pengukuran dan perlindungan. Misalnya pada gardu distribusi, tegangan gardu

induk adalah 20 kV, dan transformator tegangan direduksi menjadi 200 V, digunakan

untuk pengukuran, Untuk mencegah perbedaan tegangan yang besar antara

kumparan primer dan kumparan sekunder karena isolasi kumparan primer yang

rusak, sisi sekunder harus dibumikan.

f. Current Transformer (CT)

Current Transformer (CT) atau biasa disebut transformator arus digunakan

untuk mengukur arus beban pada rangkaian. Saat menggunakan transformator arus,

arus beban yang besar dapat diukur menggunakan amperemeter dengan range nya

tidak terlalu besar atau memperkecil arus listrik pada tegangan listrik, menjadi arus

untuk sistem pengukuran dan proteksi. Jika perbandingan transformator 100/5 A,

berarti transformator merubah arus primer dari 100 A menjadi 5 A Pada sisi

sekunder.

g. Lightning Arrester (LA)

Lightning Arrester (LA) adalah perangkat yang digunakan untuk melindungi

peralatan listrik lainnya dari lonjakan tegangan (lonjakan saluran dan lonjakan petir).

Dalam kasus berikut, lonjakan dapat merambat di dalam konduktor:

1. Kegagalan sudut pelindungan petir, sehingga surja petir mengalir

didalam konduktor fasa.

2. Back flashover akibat nilai pentanahan yang tinggi, baik digardu induk

ataupun disaluran transmisi.

3. Proses switching CB/DS (surja hubung)

10

4. Gangguan fasa-fasa, ataupun fasa-tanah baik di saluran transmisi

maupun gardu induk.

Ketika peristiwa lonjakan terjadi, gelombang berjalan atau gelombang berjalan

merambat dalam sistem transmisi dengan kecepatan yang mendekati kecepatan

cahaya. Jika nilai tegangan surja yang mencapai peralatan lebih tinggi dari tingkat

BIL (Basic Insulation Level) peralatan, maka gelombang tingkat mikrodetik

berbahaya. Oleh karena itu, dipasang LA untuk mengurangi tegangan lonjakan

melalui lonjakan arus. Arus yang mengalir ke tanah dalam waktu singkat, di

antaranya pengaruh arus berikut tidak ikut serta.

h. Gedung Kontrol (Control Building)

Gedung Kontrol berisi panel yang digunakan sebagai pusat operasi gardu

induk. Jenis panel kontrol yang ada digardu induk adalah panel kontrol utama, panel

rele dan panel yang dapat digunakan secara terpisah. Panel kontrol utama terkadang

dibagi lagi menjadi panel instrumen dan panel operasi.

Pada panel instrument terpasang instrument dan petunjuk gangguan; dari sini

keadaan operasi dapat diawasi. Status operasi dapat dipantau dari sini. Sakelar

operasi dari sakelar pemutusan dan isolasi beban dipasang pada panel operasi, dan

manual pengoperasian sakelar telah dibuka. Di gardu induk kecil, panel kontrol

biasanya tegak, dan meteran serta sakelar sudah dipasang scbelumnya. Digardu induk

besar, panel vertikal hanya digunakan sebagai panel instrumen, dan panel operasinya

adalah desktop yang terletak di depan panel. Panel rele dipasang pada rele pengaman

diferensial transformator, dan seterusnya. Pengoperasian rele dapat dilihat dari

indikasi rele itu sendiri dan tanda gangguan pada pane! kontrol utama.

i. Sistem Suplai AC/DC

Sistem AC gardu induk merupakan sumber daya utama untuk pengoperasian

peralatan utama, seperti penyearah, penerangan, AC komputer, dll. Untuk memenuhi

kebutuhan pengoperasian dan pengendalian relay pada PLN, terdapat dua sistem

11

tenaga DC yaitu DC 110V dan DC 220V. Untuk NGR diperlukan sistem tenaga DC

48V. Sumber daya DC berasal dari penyearah dan baterai. Dipasang dalam instalasi

sejajar dengan beban, sehingga disebut sistem DC dalam operasi.

j. Netral Grounding Resistor (NGR)

Komponen yang dipasang diantara titik netral transformator dengan

pentanahan. Pentanahan netral ini memiliki beberapa fungsi sebagai berikut:

1. Melindungi peralatan atau saluran dari bahaya kerusakan yang

diakibatkan oleh adanya fasa ke tanah.

2. Melindungi peralatan atau saluran dari bahaya kerusakan isolasi yang

diakibatkan oleh tegangan lebih.

3. Untuk keperluan proteksi jaringan.

4. Melindungi makhluk hidup terhadap tegangan langkah (step voltage).

Pada saat ini pemasangan pentanahan pada titik netral dari sistem tenaga

merupakan suatu keharusan, Karena sistem tenaga ini sudah besar dengan jangkauan

yang luas dan tegangan yang tinggi.

k. Lemari Hubung 20 kV

Lemari hubung (cubicle) adalah switchgear yang digunakan untuk tegangan

menengah (20 kV) Kabinet saklar berasal dari keluaran transformator daya, yang

kemudian dikirim kepengguna melalui penyulang yang terhubung ke kabinet

distribusi daya. Kabinet tegangan menengah terdiri dari komponen utama dan

komponen tambahan.

1. Komponen utamanya antara lain yaitu:

a) PMT (Pemutus)

PMT (Pemutus) tegangan menengah digardu induk biasanya didesain untuk

dikeluarkan dari kabinet dengan cara ditarik. Oleh karena itu, untuk tujuan

pemeliharaan, PMT dan mekanisme penggeraknya dapat dengan mudah dilepas atau

dimasukkan.

12

b) Rel

Rel tegangan menengah pada kubikel berfungsi sebagai penghubung antara

kabel masuk dengan beberapa penyulang.

c) Current Transformer (CT)

CT berfungsi untuk menurunkan arus bolak – balik yang besar menjadi arus

bolak – balik yang kecil sesuai dengan kebutuhan instrumentasi yang tersambung.

d) Potential Transformator (PT)

PT berfungsi untuk menurunkan tegangan tinggi atau menengah bolak-balik

menjadi tegangan rendah sesuai dengan tegangan nominal instrument.

e) Pemisah

Fungsi pemisah adalah untuk memisahkan peralatan yang akan diperbaiki,

sehingga terlihat secara visual bahwa peralatan yang akan diperbaiki telah terpisah

dari bagian aktif, sehingga personel dapat terlindungi dengan aman dari tekanan luar.

2. Komponen pendukung kubikel yaitu:

a) Rele dan Meter

Rele berfungsi sebagai pengaman sedangkan meter berfungsi untuk

pengukuran.

b) Kontrol/Indicator

Kontrol / indikator, digunakan untuk menunjukkan tegangan 20 kV pada sisi

kabel keluaran. Indikator ON/OFF PMT digunakan untuk menandai PMT

tertutup atau terbuka dengan dua warna berbeda (merah atau hijau).

c) Pemanas (Heater)

Untuk memanaskan ruangan terminal kabel agar kelembabannya terjaga.

Sehingga dapat mengurangi efek corona pada terminal kubikel tersebut.

13

d) Handle Kubikel

Untuk menggerakkan mekanik kubikel, yaitu membuka atau menutup posisi

kontak hubung pada satu kubikel, jumlah handle yang tersedia bisa satu macam

atau lebih.

2.3 Pengertian Sistem Proteksi

Secara umum yang dimaksud dengan sistem proteksi adalah sistem yang

mencegah atau membatasi peralatan dari kerusakan akibat interferensi sehingga

kontinuitas penyaluran daya dapat tetap terjaga. Untuk pengoperasian sistem proteksi

yang efektif, perlu untuk memahami yang dihasilkan oleh berbagai gangguan di

lokasi tertentu. Jika ada gangguan dalam sistem, operator yang ingin melihat

gangguan tersebut harus segera mengoperasikan pemutus arus yang sesuai untuk

menghilangkan sistem yang terganggu atau memisahkan generator dari jaringan yang

terganggu. Sangat sulit bagi operator untuk memantau kemungkinan interferensi dan

menentukan pemutus sirkuit mana yang harus dioperasikan secara manual untuk

mengisolasi interferensi. Mengingat arus gangguan yang cukup besar, maka perlu

dilakukan proteksi sesegera mungkin. Ini membutuhkan peralatan untuk mendeteksi

kondisi abnormal ini dan kemudian memerintahkan pemutus sirkuit yang benar untuk

bekerja memutuskan sirkuit atau sistem yang terganggu. Kita tahu bahwa perangkat

adalah rele.

2.3.1. Tujuan Sistem Proteksi

Kegagalan sistem tenaga listrik hampir seluruhnya merupakan korsleting, yang

akan menyebabkan arus yang cukup besar. Semakin besar sistemnya, semakin besar

interferensi. Jika tidak dapat segera dihilangkan, arus yang tinggi akan merusak

peralatan yang melewati arus hubung singkat, Untuk membebaskan area yang

terganggu, diperlukan sistem pelindung yang pada dasarnya melepas atau membuka

alat pelindung dari sistem yang terganggu tersebut untuk menghilangkan arus.

14

Adapun tujuan dari sistem proteksi antara lain:

1. Mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya pada

bagian sistem yang diamankan.

2. Untuk menghindari atau mengurangi kerusakan akibat gangguan pada

peralatan yang mengalami gangguan atau peralatan yang dilalui oleh arus

gangguan.

3. Untuk melokalisir (mengisolir) daerah gangguan menjadi sekecil

mungkin.

4. Untuk padat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi

kepada konsumen, serta memperkecil bahaya bagi peralatan dan

manusia.

2.3.2. Syarat – Syarat Sistem Proteksi

Dalam perencanaan sistem proteksi, maka untuk mendapatkan suatu sistem

proteksi yang baik diperlukan persyaratan – persyaratan sebagai berikut:

1. Sensitivitas

Sensitifitas adalah kepekaan rele proteksi terhadap segala macam gangguan

dengan tepat yakni gangguan yang terjadi di daerah perlindungannya. Kepekaan

suatu sistem proteksi ditentukan oleh nilai terkecil dari besaran penggerak saat

peralatan proteksi mulai beroperasi. Nilai terkecil besaran penggerak berhubungan

dengan nilai minimum arus gangguan dalam daerah yang dilindunginya (Marsudi

2016).

2. Selektivitas

Selektif berarti suatu sistem proteksi harus dapat memilih bagian sistem yang

harus diisolir apabila rele proteksi mendeteksi gangguan. Bagian yang dipisahkan

dari sistem yang sehat sebisanya adalah bagian yang terganggu saja. Diskriminatif

15

berarti suatu sistem proteksi harus mampu membedakan antara kondisi normal dan

kondisi abnormal. Ataupun membedakan apakah kondisi abnormal tersebut terjadi

di dalam atau di luar daerah proteksinya. Dengan demikian, segala tindakannya akan

tepat dan akibatnya gangguan dapat dieliminir menjadi sekecil mungkin.

3. Keandalan

Keandalan adalah suatu keadaan normal atau sistem tidak pernah terganggu,

sehingga rele proteksi tidak bekerja selama berbulan – bulan mungkin bertahun –

tahun, tetapi rele proteksi bila diperlukan harus dapat bekerja, sebab apabila rele

gagal bekerja dapat mengakibatkan kerusakan yang lebih parah pada peralatan yang

diamankan atau mengakibatkan tidak bekerjanya rele lainnya, sehingga daerah itu

mengalami pemadaman yang lebih luas. Agar tetap terjaga keandalannya, maka rele

proteksi harus dilakukan pengujian secara periodik.

Pada keandalan pengaman ada 3 aspek, pada sistem distribusi dengan tegangan

menengah, yaitu:

a. Dependability

Dependability adalah tingkat keandalan kemampuan bekerja. Pada prinsipnya

pengaman hanya dapat diandalkan bekerjanya (dapat mendeteksi dan melepaskan

bagian yang terganggu), sehingga pengaman tidak boleh gagal bekerja. Dengan kata

lain dependability nya harus tinggi.

b. Security

Security yaitu tingkat kepastian untuk tidak salah kerja, misalnya karena lokasi

gangguan di luar kawasan pengamannya atau sama sekali tidak ada gangguan, atau

kerja yang terlalu cepat atau terlalu lambat.

c. Availability

Availability yaitu perbandingan antara waktu dimana pengaman dalam keadaan

siap kerja (actually in service) dari waktu total operasi.

16

4. Kecepatan

Sistem proteksi perlu memiliki tingkat kecepatan sebagaimana ditentukan

sehingga meningkatkan mutu pelayanan, keamanan manusia, peralatan dan stabilitas

operasi. Mengingat suatu sistem tenaga mempunyai batas-batas stabilitas serta

kadang- kadang gangguan sistem bersifat sementara, maka rele yang semestinya

bereaksi dengan cepat kerjanya perlu diperlambat (time delay).

2.4 Rele

Rele adalah perangkat yang dirancang untuk mendeteksi atau mendeteksi

gangguan apa pun dan mulai mendeteksi perangkat listrik yang tidak normal dan

segera membuka sakelar daya untuk mengisolasi ae perangkat keras dari sistem yang

terganggu dan memberikan alarm atau sinyal lampu. Rele proteksi merupakan bagian

penting dari sistem tenaga, tidak ada manfaatnya ketika sistem dalam kondisi normal,

tetapi dibutuhkan ketika sistem dalam gangguan dan kondisi tidak normal. Rele

proteksi dapat mendeteksi atau melihat gangguan pada peralatan yang diproteksi

dengan mengukur atau membandingkan besaran yang diterima, misalnya arus,

Gambar 2. 1 Relasi Limit Daya Stabil Dengan Waktu Trip

Pada Berbagai Macam Gangguan

17

tegangan, daya, sudut fasa, frekuensi, impedansi dan beberapa di antaranya, dengan

besaran tertentu, kemudian membuat keputusan dalam sekejap atau dengan

penundaan waktu untuk membuka pemutus sirkuit (Rakasiwih 2014).

2.4.1. Prinsip Kerja Rele

Rele adalah perangkat yang mendeteksi interferensi. kemudian perangkat

tersebut mengeluarkan perintah ke trip coil, yaitu jika coil bekerja maka akan

memindahkan posisi circuit breaker (PMT trip) sehingga PMT akan membebaskan

tegangan dari bagian yang terganggu. Dimana arus hubung singkat dapat merusak

peralatan telah dihilangkan, tipe rele dapat berupa electromechanichal, solid state

dan digital numerik.

Rele awalnya menggunakan tipe elektromekanik lalu berpindah ke tipe solid

state dan sekarang menggunakan teknologi rele digial numerik. Rele solid state dan

digital numerik di gunakan dalam tegangan rendah, dan memberikan keuntungan

dibandingkan jenis elektromekanik antara lain keakuratan waktu, kepekaan frekuensi

dan sistem logika pemecah terhadap masalah yang rumit. Selain itu rele

menggunakan perlatan pendukung untuk dapat membebaskan sistem dari bagian

yang terganggu, yaitu:

a. Current Transformer (CT) dan Potential Transformator (PT) yaitu untuk

menurunkan arus dan tegangan dengan perbandingan tertentu dari

kumparan primer ke kumparan sekunder.

b. Pemutus tenaga (PMT) yaitu sebagai pemutus arus gangguan di dalam

sirkuit tenaga atau untuk melepaskan bagian dari sistem yang terganggu.

PMT menerima perintah untuk membuka (trip) rele proteksi.

c. Baterai (aki) yaitu sebagai sumber tenaga untuk mentrip PMT dan catu

daya untuk rele utama dan rele cadangan.

18

Gambar 2. 2 Hubungan Komponen Sistem Proteksi

Keterangan:

PMS = Pemisah

PMT = Pemutus Tenaga

R = Rele

PT = Transformator Tegangan

CT = Transformator Arus

TC = Trip Coil

F = Fuse

B = Batere

Gambar 2.1 merupakan gambar hubungan komponen sistem proteksi pada

prinsip kerja rele, Bila terjadi gangguan hubung singkat, maka rele akan bekerja dan

memberikan perintah trip pada trip coil untuk bekerja dan membuka PMT, CT

berfungsi untuk menurunkan arus bolak – balik yang besar menjadi arus bolak – balik

yang kecil, PT berfungsi untuk menurunkan tegangan tinggi atau menengah bolak-balik

menjadi tegangan rendah, sehingga SUTM/SKTM yang terganggu dapat dipisahkan

dari jaringan.

2.5 Proteksi Utama dan Cadangan

Proteksi sistem tenaga dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu proteksi primer

dan proteksi cadangan. Jika terjadi gangguan, perlindungan utama akan segera

berlaku, dan jika perlindungan utama gagal, perlindungan cadangan akan berlaku.

19

Kegagalan pengaman dapat dikelompokkan sebagai berikut:

1. Kegagalan pada rele itu sendiri.

2. Kegagalan suplai arus atau suplai tegangan ke rele.

3. Kegagalan sistem suplai arus searah untuk tripping pemutus beban.

4. Kegagalan pada pemutus tenaga. Hal ini dapat disebabkan karena

kumparan trip tidak menerima suplai, kerusakan mekanis ataupun

kegagalan pemutusan arus karena besar arus hubung singkat melampaui

kemampuan dari pemutus bebannya.

2.6 Rele Arus Lebih/Over Currant Relay

Rele arus lebih atau lebih dikenal over current relay (OCR) merupakan

peralatan yang mendeteksi adanya arus lebih, baik yang disebabkan gangguan

hubung singkat maupun overlord yang dapat merusak sistem yang berada dalam

wilayah proteksinya.

Pada transformator daya, OCR hanya digunakan sebagai pengaman cadangan

(back up protection) untuk gangguan eksternal atau sebagai back up outgoing feeder.

OCR dapat menjatuhkan PMT pada sisi dimana rele dipasang atau menjatuhkan PMT

dikedua sisi transformator tenaga. OCR jenis definite time maupun inverse time dapat

dipakai sebagai proteksi transformator terhadap arus lebih.

2.6.1. Karakteristik Rele Arus Lebih

1. Rele arus lebih seketika (Instantaneous Relay)

Rele arus lebih seketika adalah rele arus berlebih tanpa penundaan atau waktu

pengoperasian seketika. Rele beroperasi pada masalah yang paling dekat dengan

lokasi pemasangan rele, atau membedakan tingkat kebisingan sesuai dengan lokasi

sistem.

2. Rele arus definite (Definite Time)

20

Rele arus definite (Definite Time) adalah rele dimana waktu tundanya tetap,

tidak tergantung pada gangguan jika arus gangguan telah melebihi arus settingnya

berapapun besarnya arus gangguan rele akan bekerja dengan waktu yang tetap.

3. Rele arusvlebih waktu terbalik (Inverse Time)

Rele arus lebih waktu balik merupakan rele yang waktu tunda bergantung pada

besarnya arus gangguan. Oleh karena itu, semakin besar arus gangguan maka

semakin pendek waktu kerja rele, dan arus gangguan berbanding terbalik dengan

waktu kerja rele. Pada tabel 2.1 merupakan pengelompokan jenis rele arus lebih

waktu terbalik (Inverse Time), sebagai berikut:

Tabel 2. 1 Karakteristik Operasi Jenis Rele Inverse Time

Tipe rele Setelan waktu (TMS)

Normal Inverse

Very Inverse

Long Inverse

Extremely Inverse

2.6.2. Prinsip Kerja OCR

Prinsip kerja rele OCR adalah adannya arus lebih yang dirasakan rele, baik di

sebabkan gangguan hubung singkat atau overload (arus lebih) kemudian

memberikan perintah trip kepada PMT sesuai dengan karakteristik waktunya.

21

Gambar 2. 3 Rangkaian Pengawatan Over Current Relay (OCR)

Pada gambar 2.3 merupakan rangkaian pengawatan Over Current Relay

(OCR), cara kerjanya dapat diuraikan sebagai berikut:

1. Pada kondisi normal arus beban (Ib) mengalir pada SUTM/SKTM dan oleh

transformator arus besaran, arus ini di transformasikan ke besaran sekunder (Ir).

Arus mengalir pada kumparan rele tetapi karena arus ini masih lebih kecil dari

pada suatu harga yang ditetapkan (setting), maka rele tidak bekerja.

2. Bila terjadi gangguan hubung singkat, arus (Ib) akan naik dan menyebabkan arus

(Ir) naik pula, apabila arus (Ir) naik melebihi suatu harga yang telah ditetapkan

(diatas setting), maka rele akan bekerja dan memberikan perintah – perintah trip

pada tripping coil untuk bekerja dan membuka PMT, sehingga SUTM/SKTM

yang terganggu dipisahkan dari jaringan.

2.7 Rele Gangguan Tanah/Ground Fault Relay (GFR)

Rele Gangguan tanah yang lebih dikenal dengan Ground Fault Relay (GFR)

pada dasarnya mempunyai prinsip kerja sama dengan Over Current Relay (OCR)

22

namun memiliki perbedaan dalam kegunaannya. Bila rele OCR mendeteksi adanya

hubung singkat antara fasa, maka GFR mendeteksi adanya hubung singkat ke tanah.

Gambar 2.4 merupakan gambar rangkaian pengawatan Rele GFR.

Gambar 2. 4 Rangkaian Pengawatan Rele GFR

2.7.1. Prinsip Kerja GFR

Dalam keadaan normal, beban seimbang Ir, Is, It adalah sama, sehingga pada

kawat netral tidak timbul arus dan rele hubung tanah tidak dialiri arus. Jika arus tidak

seimbang atau terjadi gangguan hubung singkat, rele akan berfungsi.

23

BAB III

METODE PENILITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di PT. PLN (Persero) GI Kebon Jeruk, Jakarta Barat.

Dilaksanakan pada bulan September 2020 sampai dengan Januari 2021.

3.2 Desain Penelitian

Dalam proyek akhir yang berjudul “koordinasi rele arus lebih dan rele gangguan tanah

pada penyulang bambu GIS 150/20 kV 60MVA Kebon Jeruk” dengan desain penelitian

seperti alur di bawah ini:

Gambar 3. 1 Alur Perencanaan Penelitian

24

Menurut Gambar 3.1 rancangan penelitian yang dilaksanakan melalui tahap-

tahap yang bertujuan untuk menentukan pemecahan masalah, antara lain:

1. Studi Literatur

Pada tahap ini dilakukan pencarian landasan-landasan teori yang diperoleh dari

berbagai buku, jurnal dan lain-lain untuk melengkapi perbendaharaan konsep dan

teori, sehingga memiliki landasan dan keilmuan yang baik dan sesuai.

2. Observasi Lapangan

Pada tahap ini dilakukan pengamatan secara langsung dilapangan tempat

penelitian melakukan penelitian, dalam hal ini tempat penelitian akan dilakukan di

PT PLN (PERSERO) GIS Kebon Jeruk.

3. Pengumpulan Data

Pada tahap ini dilakukan proses pengumpulan data dengan metode wawancara

dan observasi untuk melakukan pengamatan dan analisa terhadap objek penelitian

sehingga mendapatkan data dan informasi yang dibutuhkan peneliti.

4. Analisa Sistem

Pada tahap ini penelitian telah memperoleh data-data yang membutuhkan

dalam penelitian yang mana kemudian data-data ini akan diolah, dianalisa dan

dievaluasi untuk mendapatkan hasil penelitian yang sesuai kebutuhan.

3.3 Metode Pengumpulan Data

Pengumpulan data merupakan suatu cara yang digunakan untuk mendapatkan

data yang diperlukan dalam penelitian. Dalam penelitian ini peneliti menggunakan

data sekunder menggunakan beberapa metode yaitu metode observasi, studi pustaka,

dan wawancara. Metode observasi yang dilakukan kali ini adalah mendapatkan data

secara actual yang berhubungan dengan objek penelitian dari hasil pengamatan

secara langsung ke area switchgear GIS Kebon Jeruk selama melakukan kerja

magang. Metode wawancara dalam penelitian ini yaitu melakukan tanya jawab

25

kepada pihak terkait sehubungan dengan objek penelitian yang dibahas. Metode studi

pustaka yaitu mempelajari hal-hal yang sehubung dengan penelitian baik dari

literature buku-buku maupun literature jurnal dan artikel sebagai referensi penelitian.

3.4 Metode Analisa Data

Masalah hubung singkat adalah jenis gangguan yang dapat menyebabkan

distribusi daya terhalang. Masalah hubung singkat biasanya disebabkan oleh

rusaknya bahan insulasi pada penghantar, alasan mekanis dapat merusak sistem dan

peralatan elektronik, serta secara ekonomis menyebabkan pengurangan atau

penghentian kegiatan produksi dan distribusi. Gangguan hubung singkat pada sistem

tenaga akan menyebabkan arus yang lebih besar mengalir ke titik gangguan. Jika

penghantar tidak dilengkapi dengan sistem pengaman yang baik dan benar, besarnya

arus yang mengalir pada penghantar dapat merusak peralatan listrik (Bolok et al.,

n.d.).

Data yang diperoleh dalam bentuk digital, sehingga perlu diolah menggunakan

metode kuantitatif dengan menggunakan rumus-rumus tertentu. Padi penelitian ini

akan dievaluasi data teknis yang terdapat pada transformator dan penyulang daya PT

PLN (Persero) GIS Kebon Jeruk. kemudian mengolah data yang diperoleh untuk

mendapatkan indikator yang dibutuhkan yaitu arus gangguan hubung singkat dan

pengaturan rele arus lebih serta rele gangguan tanah untuk perhitungan dan

pengukuran untuk mengetahui keandalan kualitas daya.

3.4.1. Gangguan Hubung Singkat

Gangguan hubung singkat yang mungkin terjadi dalam jaringan (sistem

kelistrikan) yaitu:

1. hubung singkat 3 fasa

2. hubung singkat 2 fasa

3. hubung singkat 1 fasa ke tanah

26

Semua gangguan hubung singkat diatas, arus gangguanya dihitung dengan

rumus dasar yaitu:

𝐼 =𝑉

𝑍 (3.1)

dimana:

I = Arus yang mengalir pada hambatan Z (A)

V =Tegangan sumber (V)

Z =Impedansi jaringan, nilai ekivalen dari seluruh impedansi

didalam jaringan dari sumber gangguan sampai titik gangguan

(ohm)

Perbedaan antara hubung singkat grounding tiga fasa, dua fasa dan satu fasa

adalah impedansi yang dibentuk sesuai dengan jenis gangguan itu sendiri, dan

tegangan yang memberikan arus ke titik gangguan.

Impedansi yang terbentuk dapat ditunjukan sebagai berikut:

Z untuk gangguan tiga fasa Z = Z1

Z untuk gangguan dua fasa Z = Z2

Z untuk gangguan satu fasa Z = Z1+Z2+Z0 (3.2)

Dimana:

Z1 = Impedansi urutan positif (ohm)

Z2 = Impedansi urutan negatif (ohm)

Z0 = impedansi urutan nol (ohm)

3.4.2. Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat

Untuk menghitung arus gangguan hubung singkat dalam sistem, langkah-

langkah perhitungan berikut perlu dilakukan:

3.4.2.1. Menghitung Impedansi

Dalam menghitung impedansi dikenal tiga macam impedansi urutan, yaitu

sebagai berikut:

27

1. Impedansi urutan positif (Z1), yaitu impedansi yang hanya dirasakan oleh arus

urutan positif.

2. Impedansi urutan negative (Z2), yaitu impedansi yang hanya dirasakan oleh arus

urutan negaif.

3. Impedansi urutan nol (Z0), yaitu impedansi yang hanya dirasakan oleh arus urutan

nol.

Dalam hal ini, sebelum menghitung arus hubung singkat, mulailah kalkulasi

REL daya dari tegangan primer digardu induk untuk berbagai jenis gangguan, lalu

hitung dititik lain yang jauh dari stasiun. Untuk alasan ini, mengetahui impedans

fundamental dari rangkaian REL tegangan tinggi, atau dapat disebut impedansi

sumber, impedansi transformator dan impedansi feeder. diperlakukan seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 3.2. yang merupakan sketsa catu daya tegangan menengah

(Firdaus, Purnomo, and Utomo 2015).

Gambar 3. 2 Sketsavpenyulang tegangan menengah

Dimana:

XS = Impedansi sumber (ohm)

XT = Impedansi transformator (ohm)

Impedansi diambil dari garis beban puncak yang mengalir dari sistem

interkoneksi ke gardu induk. Untuk menghitung impedansi sumber terlebih dahulu

mencari nilai MVA sumber dalam MVA, dengan perhitungan seperti ini:

MVAsc = √3 . 𝑉 . 𝐼 (3.3)

28

Dimana:

MVAsc = Daya hubung singkat disisi 150 kV (MVA)

V = Tegangan disisi 150 kV (kV)

I = Arus hubung singkat 3 phase (A)

a) Impedansi sumber

Untuk menghitung impedansi sumber disisi bus 20 kV, maka harus dihitiung

dulu impedansi sumber dibus 150 kV (This et al. 2017). Impedansi sumber dibus 150

kV diperoleh dengan rumus:

XS (sisi 150 kV) = 𝐾𝑉 (𝑠𝑖𝑠𝑖 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑟 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜)2

𝑀𝑉𝐴 ℎ𝑢𝑏𝑢𝑛𝑔 𝑠𝑖𝑛𝑔𝑘𝑎𝑡 𝑑𝑖 𝑠𝑖𝑠𝑖 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟 (3.4)

Dimana:

XS = impedansi sumber (ohm)

KV2 = tegangan sisi primer transformator tenaga (kV)

MVA = data hubung singkat di bus 150 kV (MVA)

Pertama, ubah impedansi sumber pada bus 150 kV ke sisi 20 kV, lalu ubah

impedansi pada sisi 150 kV ke sisi 20 kV untuk mendapatkan arus gangguan hubung

singkat pada sisi 20 kV. Dan bisa menggunakan rumus (3.5) untuk menghitung:

Gambar 3. 3 Konversi Xs dari 150 kV ke 20 k

XS (sisi 20 kV) = 202

1502 x XS (sisi 150 kV) (3.5)

29

b) Impedansi transformator

Saat menghitung impedansi transformator, diambil nilai reaktansinya, dan

resistansi diabaikan karena murah. Untuk mengetahui nilai reaktansi transformator

dalam ohm, rumus perhitungannya adalah sebagai berikut:

Langkah pertama mencari nilai ohm pada 100% untuk transformator pada 20

kV, yaitu dengan menggunakan rumus:

Xt (pada 100%) = 𝐾𝑉2

𝑀𝑉𝐴 (3.6)

Dimana:

Xt = Impedansi transformator tenaga (ohm)

KV2 = Tegangan sisi sekunder transformator tenaga (kV)

MVA = Kapasitas daya transformator tenaga (MVA)

Lalu tahap selanjutnya yaitu mencari nilai reaktansi tenaganya:

1. Untuk menghitung reaktansi urutan positif dan negatif (Xt1 = Xt2) dihitung dengan

menggunakan rumus:

Xt = % yang diketahui x Xt (pada 100%) (3.7)

2. Sebelum menghitung reaktansi urutan nol (Xt0), terlebih dahulu kita harus

memahami data transformator daya itu sendiri, yaitu data dari kapasitas belitan

delta pada transformattor:

a. Untuk transformator tenaga dengan hubung belitan Y dimana kapasitas

belitan delta sma besar dengan kapasitas belitan Y, maka Xt0 = Xt1

b. Untuk transformator tenaga dengan hubung belitan Y dimana kapasitas

belitan delta (d) biasanya adalah sepertiga dari kapasitas belitan Y (belitan

yang dipakai untuk menyalurkan daya, sedangkan belitan delta tetap ada

didalam tetapi tidak dikeluarkan kecuali satu terminal delta untuk

ditanahkan), maka

nilai Xt0 = 3 x Xt1 (3.8)

30

c. Untuk transformator tenaga dengan hubungan belitan YY dan tidak

mempunyai belitan delta di dalamnya, maka untuk menghitung besarnya

Xt0 berkisar antara 9 s/d 14 x Xt1 (3.9)

c) Impedansi penyulang

Untuk penghitungan impedansi penyulang, kalkulasi bergantung pada besarnya

impedansi penyulang perkilometer yang akan dihitung. Nilai ini tergantung pada jenis

konduktornya, yaitu bahan konduktifnya, dan juga ukuran konduktornya. Penampang

dan panjang konduktor.

Dalam hal ini, konduktor juga dipengaruhi oleh perubahan suhu dan

konfigurasi penyulang. Contoh nilai impedansi penyulang Z = (R + jX). Dengan cara

ini, rumus berikut dapat digunakan untuk menentukan impedansi penyulang:

I. Urutan positif dan urutan negative

Z1 = Panjang penyulang (km) x Z1 (ohm) (3.10)

Z2 = Panjang penyulang (km) x Z2 (ohm) (3.11)

Dimana:

Z1 = Impedansi urutan positif (ohm)

Z2 = Impedansi urutan negative (ohm)

II. Urutan nol

Z0 = Panjang penyulang (km) x Z0 (ohm) (3.12)

Dimana:

Z0 = Impedansi urutan nol (ohm)

d) Impedansi ekivalen jaringan

Dari titik interferensi ke sumber sinyal, perhitungan di sini adalah menghitung

nilai impedansi ekivalen dari positif, negatif dan nol. Karena impedansi yang

terbentuk dari sumber ke titik gangguan dihubungkan secara seri, maka perhitungan

Z1eq dan Z2eq dapat ditambahkan langsung dengan menambahkan impedansi dan

perhitungan Z0eq dimulai dari titik gangguan ketransformator daya ground netral,

31

tetapi untuk menghitung impedansi Z0eq ini, Anda harus terlebih dahulu memahami

koneksi belitan transformator.

Sehingga untuk impedansi ekivalen jaringan dapat dihitung dengan menggunakan:

a. Urutan positif dan urutan negative (Z1eq = Z2eq)

Z1eq = Z2eq = Zs1 + Zt1 + Z1 (penyulang) (3.13)

Dimana:

Z1eq = Impedansi ekivalen jaringan urutan positif (ohm)

Z2eq = Impedansi ekivalen jaringan urutan negatif (ohm)

Zs1 = Impedansi sumber sisi 20 kV (ohm)

Zt1 = Impedansi transformator tenaga urutan positif dan negatif (ohm)

Z1 = Impedansi urutan positif dan negatif (ohm)

b. Urutan nol

Z0eq = Zt0 + 3RN + Z0 Penyulang (3.14)

Dimana:

Z0eq = Impedansi ekivalen jaringan nol (ohm)

Zt0 = Impedansi urutan nol transformator tenaga (ohm)

RN = NGR tenaga (ohm)

Z0 = Impedansi urutan nol (ohm)

3.4.2.2. Menghitung Arus Gangguan Hubung Singkat

a. Perhitungan arus gangguan hubung singkat tiga fasa

Rumus dasar yang digunakan untuk menghitung besarnya arus gangguan

hubung singkat tiga fasa adalah

𝐼 =𝑉

𝑍 (3.15)

Sehingga arus gangguan hubung singkat tiga fasa dapat dihitung dengan

menggunakan rumus:

𝐼3𝑓𝑎𝑠𝑎 =𝑉𝑝ℎ

𝑍1𝑒𝑞 (3.16)

32

Dimana:

I3fasa = Arus hubung singkat tiga fasa (A)

Vph = Tegangan fasa-netral sistem 20 kV = 20.000

√3 (V)

Z1eq = Impedansi ekivalen urutan positif (ohm)

b. Penghitungan arus gangguan hubungan singkat dua fasa

Persamaan pada kondisi gangguan hubung singkat 2 fasa ini adalah:

S = T

IR = 0

IS = -IT

Rumus dasar yang digunakan untuk menghitung besarnya arus gangguan

hubung singkat dua fasa adalah:

𝐼 = 𝑉

𝑍 (3.17)

Sehingga arus gangguan hubung singkat dua fasa dapat dihitung dengan

menggunakan rumus sebagai berikut:

𝐼2𝑓𝑎𝑠𝑎 =𝑉𝑝ℎ−𝑝ℎ

𝑍1𝑒𝑞+𝑍2𝑒𝑞 (3.18)

Dimana:

I2fasa = Arus gangguan hubung singkat dua fasa (A)

Vph-ph = Tegangan fasa-fasa sistem 20 kV = 20.000 (V)

Z1eq = Impedansi urutan positif (ohm)

c. Perhitungan arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah persamaan pada

kondisi gangguan hubungan singkat 1 fasa ketanah.

adalah:

T = 0

IS = 0

IT = 0

33

Rumus dasar yang digunakan untuk menghitung besarnya arus gangguan

hubung singkat satu fasa ketanah juga rumus:

𝐼 =𝑉

𝑍 (3.19)

Sehingga arus hubung singkat satu fasa ketanah dapat dihitung dengan

menggunakan rumus:

𝐼1𝑓𝑎𝑠𝑎 =3𝑥𝑉𝑝ℎ

𝑍1𝑒𝑞+𝑍2𝑒𝑞+𝑍0𝑒𝑞 (3.20)

Karena Z1eq = Z2eq, maka:

𝐼1𝑓𝑎𝑠𝑎 =3𝑥𝑉𝑝ℎ

2𝑥𝑍1𝑒𝑞+𝑍0𝑒𝑞 (3.21)

Dimana:

I1fasa = Arus gangguan hubung singkat satu fasa ketanah (A)

Vph = Tegangan fasa – netral sistem 20 kV = 20.000

√3 (V)

Z1eq = Impedansi urutan positif (ohm)

Z0eq = Impedansi urutan nol (ohm)

3.4.3. Setting OCR

a. Arus Setting OCR

Harus terlebih dahulu menghitung penyesuaian rele OCR pada sisi primer dan

sekunder transformator daya. Arus pengaturan OCR pada sisi primer dan sekunder

transformator daya adalah:

Iset (prim) = 1,05 x I nominal transformator (3.22)

Nilai tersebut adalah nilai primer, untuk mendapatkan nilai setelan sekunder

yang dapat diseting pada OCR, maka harus dihitung dengan menggunakan ratio

transformator arus (CT) yang terpasang pada sisi primer maupun sisi sekunder

transformator tenaga (Wijana, Wijaya, and Mataram 2018).

Iset (sek) = Iset (pri) 𝑥 1

𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜 𝐶𝑇 (3.23)

34

b. Setting Waktu (TMS)

Hasil perhitungan arus gangguan hubung singkat tersebut kemudian digunakan

untuk menentukan nilai set time (TMS). Rumus untuk menentukan nilai pengaturan

waktu berbeda-beda tergantung dari desain pabrikan rele.

TMS = 𝑡𝑥[[

𝐼𝐹𝐴𝑈𝐿𝑇𝐼𝑆𝐸𝑇

]0,02−1]

0,14 (3.24)

Untuk mencari waktu trip dapat dihitung dengan perhitungan seperti ini:

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02−1

(3.25)

i. Pada outgoing 20 kV

Tentukan jumlah rele TMS pada sisi penyulang 20 kV pada transformator daya

dan pilih arus gangguan menjadi 0% dari panjang penyulang. Waktu kerja

downstream diatur ke t = 0,3 detik. Keputusan ini dibuat agar pada saat PMT

penyulang dimasukkan rele tidak akan trip akibat arus inrush dari transformator

distribusi yang terhubung ke jaringan distribusi.

ii. Pada incoming 20 kV

Arus gangguan yang dipilih untuk menentukan jumlah pengaturan TMS

(pengaturan pengali waktu) pada input sisi 20 kV transformator daya untuk rele OCR

adalah arus gangguan hubung singkat tiga fasa jika panjang penyulang 0%. Waktu

kerja input diperoleh waktu kerja relay downstream + 0,4 detik.

3.4.4. Setting GFR

a) Arus Seting GFR

penyetelan rele GFR pada sisi sekunder transformator tenaga terlebih dahulu

harus dihitung arus nominal transformator tenaga. Arus setting untuk rele GFR baik

pada sisi primer maupun pada sisi sekunder transformator tenaga adalah:

35

i. Pada sisi penyulang 20 kV

𝐼𝑠𝑒𝑡 (𝑝𝑟𝑖𝑚) = 10% 𝑥 𝐼 (𝑔𝑎𝑛𝑔𝑔𝑢𝑎𝑛 100% 𝑝𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝑝𝑛𝑦𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔) (3.26)

ii. Pada sisi incoming 20 kV

𝐼𝑠𝑒𝑡 (𝑝𝑟𝑖𝑚) = 12% 𝑥 𝐼 (𝑔𝑎𝑛𝑔𝑔𝑢𝑎𝑛 100% 𝑝𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝑝𝑛𝑦𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔) (3.27)

Nilai tersebut adalah nilai primer, untuk mendapatkan nilai setelan sekunde

yang dapat di seting pada rele GFR, maka harus dihitung dengan menggunakan rasio

transformator arus (CT) yang terpasang pada sisi primer maupun sisi sekunder

transformator tenaga.

𝐼𝑠𝑒𝑡 (𝑠𝑒𝑘) = 𝐼𝑠𝑒𝑡 (𝑝𝑟𝑖)𝑥 1

𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜𝐶𝑇 (3.28)

b) Setelan Waktu (TMS)

Hasil perhitungan arus hubung singkat kemudian digunakap, untuk menentukan

nilai pengaturan time multiple setting (TMS). Seperti OCR, GFR menggunakan

rumus regulasi TMS yang sama dengan OCR. Tetapi waktu yang dibutuhkan rele

untuk beroperasi berbeda. GFR lebih sensitif daripada rele OCR.

TMS = 𝑡𝑥[[

𝐼𝐹𝐴𝑈𝐿𝑇𝐼𝑆𝐸𝑇

]0,02−1]

0,14 (3.29)

Untuk mencari waktu trip dapat dihitung dengan perhitungan seperti ini:

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02−1

(3.30)

Untuk menentukan nilai TMS yang akan disetel pada rele GFR pada sisi 20 kV

dan sisi 150 kV pada transformator daya, diperlukan arus hubung singkat 1 fasa

ketanah.

36

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Tinjauan Umum Perhitungan Penyetelan Rele

Pada bab IV ini akan dibahas mengenai data pendukung berupa beberapa

komponen peralatan yang di perlukan untuk perhitungan penyetelan rele-rele pada

CB-CB yang berfungsi untuk mengamankan transformator daya, jika terjadi

gangguan hubung singkat di beberapa titik pada penyulang. Serta menentukan

koordinasi dari peralatan proteksinya. Berikut adalah data yang digunakan untuk

melakukan perhitungan penyetelan rele-rele.

1. Data spesifik transformator daya 60 MVA no. 1 GIS Kebon Jeruk:

Merk : PAUWELS

Daya : 60 MVA

Tegangan : 150/20 kV

Hubungan belitan : Ynyn0 (d1)

Pendingin : ONAN/ONAF

Impedansi Z % : 12.13%

NGR : 12 Ω

In Transformator : 1732 A

Ratio CT : 2000/5 A

2. Data OCR sisi Incoming 20 kV:

Merk : SCHNEIDER

Arus Nominal : 5A

Karakteristik : standard inverse

Ratio CT : 2000/5 A

37

3. Data GFR sisi Incoming 20 kV:

Merk : SCHNEIDER

Arus Nominal : 5 A

Karakteristik : Standard Invers

Ratio CT : 2000/5 A

4. Data OCR sisi Outgoing:

Merk : SEG

Arus Nominal : 5 A

Karakteristik : Standard Invers

Ratio CT : 300/5 A

5. Data GFR sisi Outgoing:

Merk : SEG

Arus Nominal : 5 A

Karakteristik : Standard Invers

Ratio CT : 300/5 A

38

Gambar 4. 1 single line diagram penyulang bambu

39

4.1. Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat

Gangguan hubung singkat yang mungkin terjadi didalam jaringan (sistem

kelistrikan) ada 2, yaitu:

gangguan hubung singkat 3 fasa

gangguan hubung singkat 1 fasa ketanah

Perhitungan hubung singkat didasarkan pada panjang penyulang hubung

singkat, dengan asumsi lama kejadian 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%,

80%, 90% dan 100%, Kemudian panjang penyulang dapat dilihat pada gambar di

bawah ini.

Gambar 4. 2 penyulang bambu

4.2.1. Menghitung Impedansi Sumber

Data gangguan hubung singkat yang didapat dari P2B pada GIS Kebon Jeruk

adalah sebesar 24,643 kA. Dengan menggunakan persamaan (3.3), maka perhitungan

untuk hubung singkat di bus sisi primer (150 kV) di GIS Kebon Jeruk adalah sebesar:

MVASC = √3 x V x Ihs

= √3 x 150 kV x 24,643 kA

= 6402,44 MVA

10% 30% 50% 70% 90%

BUS 150KV 60 MVA

TRANSFORM

BUS 20KV 20% 40% 60% 80% 100%

40

Dengan menggunakan persamaan 3.4 maka impendansi sumber (Xs) adalah:

Xs(sisi 150 KV) = 𝐾𝑉 (𝑠𝑖𝑠𝑖 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜)2

𝑀𝑉𝐴 ℎ𝑢𝑏𝑢𝑛𝑔 𝑠𝑖𝑛𝑔𝑘𝑎𝑡 𝑑𝑖 𝑠𝑖𝑠𝑖 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟

= 1502

6402,44

= 3,514 Ω

Dengan menggunakan persamaan (3.5), untuk menghitung impedansi disisi

sekunder, yaitu dibus 20 kV maka:

Xs(sisi 20 KV) = 𝑘𝑉 (𝑠𝑖𝑠𝑖 𝑠𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜)2

𝑘𝑉 (𝑠𝑖𝑠𝑖 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜)2 x Xs(sisi 150 KV)

= 202

1502 x 3,514 Ω

= 0,0624 Ω

4.2.2. Menghitung Reaktansi Transformator

Nilai reaktansi transformator daya di GIS Kebon Jeruk adalah 12,13%. Untuk

mengetahui nilai reaktansi (dalam ohm) dari urutan positif, urutan negatif dan urutan

nol, harus dihitung nilai 100% ohm terlebih dahulu. Ohm pada 100% adalah:

Xt (pada 100%) = 𝑘𝑉2

𝑀𝑉𝐴

Xt (pada 100%) = 202

60

Xt (pada 100%) = 6,667 Ω

Nilai reaktansi transformator tenaga:

Reaktansi urutan positif dan urutan negatif (Xt1 = Xt2) dengan menggunakan

persamaan (3.7), maka dapat dihitung sebagai berikut:

Xt = 12,13% x 6,667 Ω

= j0,808 Ω

41

Reaktansi urutan nol (Xt0)

Karena transformator daya yang menyuplai penyulang bambu mempunyai

hubungan belitan Ynyno (d), dalam perhitungan ini diambil nilai Xt0 sebesar 3,

dengan menggunakan persamaan (3.8), maka nilai Xt0 adalah:

Xt0 = 3 x j0,808 Ω

= j2,42 Ω

4.2.3. Menghitung Impedansi Penyulang

Dari data yang diperoleh bahwa Panjang Penyulang Bambu sebesar 11,8 km

dengan jenis penghantar XLPE 240 mm2 dengan nilai impedansi positif dan negatif

0,125 + j0,097, nilai impedansi nol 0,275 + j0,029 (terdapat pada lampiran). Maka

nilai impedansi pada Penyulang Bambu adalah sebagai berikut:

Z1 = Z2 (XLPE 240) = (0,125 + j0,097) ohm/km x 11,8 km = (1,475 + j1,1446) ohm.

Z0(XPLE 240) = 0,275 + j0,029) ohm/km x 11,8 km = (3,245 + j0,3422) ohm.

Dengan demikian nilai impedansi penyulang untuk lokasi gangguan dengan jarak 0%,

10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, dan 100% dengan menggunakan

persamaan (3.10) dan (3.11), maka panjang penyulang adalah sebagai berikut:

Urutan positif dan urutan negative

Tabel 4. 1 Impedansi Urutan Positif dan Negatif

(% pajang) Impedansi penyulang (Z1 dan Z2)

0 0%. (1,475 + j1,1446) = 0 Ω

10 10% x (1,475 + j1,1446) = 0,1475 + j0,11446 Ω

20 20% x (1,475 + j1,1446) = 0,295 + j0,22892 Ω

30 30% x (1,475 + j1,1446) = 0,4425 + j0,34338 Ω

40 40% x (1,475 + j1,1446) = 0,59 + j0,45784 Ω

50 50% x (1,475 + j1,1446) = 0,7375 + j0,5723 Ω

42

(% pajang) Impedansi penyulang (Z1 dan Z2)

60 60% x (1,475 + j1,1446) = 0,885 + j0,68676 Ω

70 70% x (1,475 + j1,1446) = 1,0325 + j0,80122 Ω

80 80% x (1,475 + j1,1446) = 1,18 + j0,91568 Ω

90 90% x (1,475 + j1,1446) = 1,3275 + j1,03014 Ω

100 100% x (1,475 + j1,1446) = 1,475 + j1,1446 Ω

Urutan nol

Tabel 4. 2 Impedansi Urutan Nol

(% pajang) Impedansi penyulang (Z0)

0 0% x (3,245 + j0,3422) = 0 Ω

10 10% x (3,245 + j0,3422) = 0,3245 + j0,03422 Ω

20 20% x (3,245 + j0,3422) = 0,649 + j0,06844 Ω

30 30% x (3,245 + j0,3422) = 0,9735 + j0,10266 Ω

40 40% x (3,245 + j0,3422) = 1,298 + j0,13688 Ω

50 50% x (3,245 + j0,3422) = 1,6225 + j0,1711 Ω

60 60% x (3,245 + j0,3422) = 1,947 + j0,20532 Ω

70 70% x (3,245 + j0,3422) = 2,715 + j0,23954 Ω

80 80% x (3,245 + j0,3422) = 2,596 + j0,27376 Ω

90 90% x (3,245 + j0,3422) = 2,9205 + j0,30798 Ω

100 100% x (3,245 + j0,3422) = 3,245 + j0,3422 Ω

4.2.4. Menghitung Impedansi Ekuivalen Jaringan

Perhitungan Z1eq dan Z2eq dengan menggunakan persamaan (3.12), maka dapat

dihitung sebagai berikut:

Z1eq = Z2eq = Z1s(sisi 20 kV) + Z1 T + Z1 penyulang

= j0,0624 + j0,808 + Z1 penyulang

= j0,8704 + Z penyulang

43

Karena lokasi gangguan diasumsikan terjadi pada 0%, 10%, 20%, 30%, 40%,

50%, 60%, 70%, 80%, 90%, dan 100%, maka Z1eq dan Z2eq yang didapat adalah:

Tabel 4. 3 Impedansi Ekuivalen Z1eq dan Z2eq

(% pajang) Impedansi Ekuivalen Z1eq dan Z2eq

0 0 + j0,8704 Ω

10 j0,8704 + 0,1475 + j0,11446 = 0,1475 + j0,98486 Ω

20 j0,8704 + 0,295 + j0,22892 = 0,295 + j1,09932 Ω

30 j0,8704 + 0,4425 + j0,34338 = 0,4425 + j1,21378 Ω

40 j0,8704 + 0,59 + j0,45784 = 0,59 + j1,32824 Ω

50 j0,8704 + 0,7375 + j0,5723 = 0,7375 + j1,4427 Ω

60 j0,8704 + 0,885 + j0,68676 = 0,885 + j1,55716 Ω

70 j0,8704 + 1,0325 + j0,80122 = 1,0325 + j1,67162 Ω

80 j0,8704 + 1,18 + j0,91568 = 1,18 + j1,78608 Ω

90 j0,8704 + 1,3275 + j1,03014 = 1,3275 + j1,90054 Ω

100 j0,8704 + 1,475 + j1,1446 = 1,475 + j2,015 Ω

Perhitungan Z0eq dengan menggunakan persamaan (3.14), maka dapat dihitung

sebagai berikut:

Z0eq = ZT0 + 3.RN + Z0 penyulang

= j2,42 + 3 x 12 + Z0 penyulang

= j2,42 + 36 + Z0 penyulang

Karena lokasi gangguan diasumsikan terjadi pada 0%, 10%, 20%, 30%, 40%,

50%, 60%, 70%, 80%, 90%, dan 100%, maka Z0eq yang didapat adalah:

44

Tabel 4. 4 Impedansi Ekuivalen Z0eq

(% pajang) Impedansi penyulang (Z0eq)

0 j2,42 + 36 + 0 = 36 + j2,42 Ω

10 j2,42 + 36 + 0,3245 + j0,03422 = 36, 3245 + j2,45 Ω

20 j2,42 + 36 + 0,649 + j0,06844 = 36, 649 + j2,49 Ω

30 j2,42 + 36 + 0,9735 + j0,10266 = 36, 9735 + j2,52 Ω

40 j2,42 + 36 + 1,298 + j0,13688 = 37, 298 + j2,56 Ω

50 j2,42 + 36 + 1,6225 + j0,1711 = 37, 6225 + j2,59 Ω

60 j2,42 + 36 + 1,947 + j0,20532 = 37, 947 + j2,63 Ω

70 j2,42 + 36 + 2,715 + j0,23954 = 38, 715 + j2,66 Ω

80 j2,42 + 36 + 2,596 + j0,27376 = 38, 596 + j2,69 Ω

90 j2,42 + 36 + 2,9205 + j0,30798 = 38, 9205 + j2,73 Ω

100 j2,42 + 36 + 3,245 + j0,3422 = 39, 245 + j2,76 Ω

4.2.5. Menghitung Arus Gangguan Hubung Singkat

Setelah mendapatkan impedansi yang setara menurut lokasi gangguan, rumus

dasar diatas dapat digunakan untuk menghitung arus gangguan hubung singkat, tetapi

impedansi yang termasuk dalam rumus dasar bergantung pada jenis hubung singkat,

yaitu hubung singkat tiga fasa Sirkuit pendek fasa ke ground tunggal.

Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa

Arus gangguan hubung singkat 3 fasa dengan persamaan (3.16), dapat dihitung

sebagai berikut:

If 3fasa = 𝑉𝐿−𝑁

𝑍1𝑒𝑞

= 20000/√3

𝑍1𝑒𝑞

= 11547

𝑍1𝑒𝑞

45

Hitung arus gangguan hubung singkat tiga fasa di lokasi gangguan. Lokasi

gangguan ini diasumsikan 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%

dan 100% pada panjang penyulang Terjadi saat, Dan dapat menghitung nilai arus

gangguan hubung singkat tiga fasa dari setiap lokasi gangguan.

Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa Ke Tanah

Arus gangguan hubung singkat 1 fasa ke tanah dengan menggunakan

persamaan (3.20), dapat dihitung sebagai berikut:

If 3fasa = 3 𝑥 𝑉𝐿−𝑁

𝑍1𝑒𝑞 + 𝑍2𝑒𝑞 + 𝑍0𝑒𝑞

= 3 𝑥 20000/√3

𝑍1𝑒𝑞 + 𝑍2𝑒𝑞 + 𝑍0𝑒𝑞

= 34641,016

𝑍1𝑒𝑞 + 𝑍2𝑒𝑞 + 𝑍0𝑒𝑞

Seperti halnya gangguan 3 fasa dan juga gangguan 2 fasa, arus gangguan

hubung singkat 1 fasa ke tanah juga di hitung untuk lokasi gangguan yang

diasumsikan terjadi pada 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%,

dan 100% pada panjang penyulang. Dalam hal ini nilai Z1eq = Z2eq, sehingga

persamaan arus hubung singkat 1 fasa ke tanah dapat di sederhanakan menjadi

If 3fasa = 34641,016

2 𝑥 𝑍1𝑒𝑞 + 𝑍0𝑒𝑞

sehingga dengan persamaan (3.21) di atas besarnya arus gangguan hubung

singkat 1 fasa ketanah untuk setiap lokasi dapat dihitung sebagai berikut:

46

Tabel 4. 5 Arus Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa Ke Tanah

(% pajang) Arus Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa Ke Tanah

0 34641,016

2∗(j0,8704) +(36 + j2,42) = 862,55 A

10 34641,016

2∗(0,1475 + j0,98486 ) +(36,3245 + j2,45) = 844,09 A

20 34641,016

2 ∗(0,295 + j1,09932 ) +(36,649 + j2,49 ) = 826,20 A

30 34641,016

2∗(0,4425 + j1,21378 ) +(36,9735 + j2,52) = 809,25 A

40 34641,016

2∗(0,59 + j1,32824 ) +(37,298 + j2,56) = 792,80 A

50 34641,016

2∗(0,7375 + j1,4427 ) +(37,6225 + j2,59) = 777,17 A

60 34641,016

2∗(0,885 + j1,55716 ) +(37,947 + j2,63) = 761,98 A

70 34641,016

2∗(1,0325 + j1,67162 ) +(38,715 + j2,66) = 740,45 A

80 34641,016

2∗(1,18 + j1,78608 ) +(38,596 + j2,69) = 733,63 A

90 34641,016

2∗(1,3275 + j1,90054 ) +(38,9205 + j2,73) = 720,08 A

100 34641,016

2∗(1,475 + j2,015 ) +(39,245 + j2,76) = 707,17 A

Dengan mendapat nilai hasil dari perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat

(3 fasa dan 1 fasa ketanah). Dapat digunakan untuk penyerelan rele arus lebih dan

penyetelan rele gangguan tanah.

47

Dapat dilihat perbandingan besarnya arus gangguan terhadap titik gangguan

lokasi gangguan pada penyulang yang dinyatakan dalam (%) pada tabel di bawah ini.

Tabel 4. 6 Hasil Perhitungan Arus Gangguan Hunbung Singkat

Panjang

penyulang

(%)

Jarak

(km)

Arus hubung singkat (A)

3 fasa 1 fasa

0 0 13266,31 862,55

10 1,18 10197,28 844,09

20 2,36 8281,45 826,20

30 3,54 6971,64 809,25

40 4,72 6019,58 792,80

50 5,9 5296,30 777,17

60 7,08 4728,30 761,98

70 8,26 4270,15 740,45

80 9,44 3893,01 733,63

90 10,62 3577,09 720,08

100 11,8 3308,59 707,17

48

Gambar 4. 3 Kurva arus gangguan hubung singkat

4.2. Penyetelan Rele Arus Lebih Dan Rele Gangguan Tanah

Diketahui pada penyulang bambu transformator arus yang terpasang

mempunyai rasio 300/5 ampere dan pada incoming 20 kV mempunyai rasio 2000/5

ampere, dan rele arus lebih dengan karakteristik standard inverse.

4.2.1. Setelan rele disisi outgoing 20 kV

Setelan Rele Arus Lebih

Untuk setelan rele yang terpasang dipenyulang dihitung berdasarkan arus beban

maksimum.

Untuk rele inverse biasa diset sebesar 1,05 hingga 1,3 x IBeban. Persyaratan lain

yang dipenuhi yaitu untuk penyetelan waktu minimum dari rele arus lebih (terutama

dipenyulang tidak lebih kecil dari 0,3 detik). Keputusan ini diambil agar rele tidak

sampai trip lagi akibat adanya arus inrush dari transformator-transformator distribusi

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Aru

s G

angg

uan

Hu

bu

ng

Sin

gkat

(A

)

Panjang Jaringan (%)

Kurva Arus Hubung Singkat

Arus Hubung Singkat 1 Fasa Arus Hubung Singkat 3 Fasa

49

yang sudah tersambung di jaringan distribusi pada saat PMT penyulang tersebut

dimasukkan.

Setelan arus dengan menggunakan persamaan (3.22) dapat dihitung sebagai

berikut:

Ibeban = 90 A

Iset(primer) = 1,05 x Ibeban

= 1,05 x 90 A

= 94,5 A

Nilai tersebut merupakan nilai setelan pada sisi primer, sedangkan nilai yang

akan di set pada rele adalah nilai sekudernya, oleh karena itu dihitung menggunakan

nilai rasio transformator arus yang terpasang pada penyulang.

Dengan menggunakan persamaan (3.23), Besarnya arus pada sisi sekunder adalah:

Iset (sekunder) = Iset (primer) x 1

𝑅𝐴𝑇𝐼𝑂 𝐶𝑇

= 94,5 x 5

300

=1,58 A

Setelan TMS (Time Multiple Setting)

Arus gangguan yang dipilih untuk menentukan besarnya setting TMS rele arus

lebih pada sisi penyulang 20 kV transformator tenaga yaitu arus gangguan hubung

singkat 3 fasa di 0% panjang penyulang. Waktu kerja paling hilir ditetapkan t=0,3

detik. Keputusan ini diambil agar rele tidak sampai trip lagi akibat adanya arus inrush

dari transformator-transformator distribusi yang sudah tersambung di jaringan

distribusi, pada saat PMT penyulang tersebut dimasukkan.

Dengan menggunakan persamaan (3.24), jadi di dapat setelan TMS outgoing:

TMS = 𝑡𝑥(

𝐼𝐹𝐴𝑈𝐿𝑇𝐼𝑆𝐸𝑇

)0,02−1

0,14

50

= 0,3𝑥(

13266,01

94,5)0,02−1

0,14

= 0,222

Dengan menggunakan persamaan (3.26) dan (3.28), maka di dapat Setelan Rele

Gangguan Tanah:

Setelan arus

Untuk setelan arus dipenyulang mengguanakan pedoman yaitu setelan arus

gangguan tanah dipenyulang diset 10% x arus gangguan tanah terkecil dipenyulang

tersebut. Hal ini dilakukan untuk menampung tahanan busur.

Iset (primer) = 10% x (gangguan di100%)

= 0,1 x 707,17l

= 70,717 A

Iset (sekunder) = Iset (primer) x 1

𝑅𝐴𝑇𝐼𝑂 𝐶𝑇

= 70,717 x 5

300

= 1,17 A

Setelan TMS

Pilih untuk menentukag jumlah set rele TMS (yaitu, sisi umpan transformator

daya 20 kV) Arus gangguan adalah arus gangguan hubung singkat satu fasa jika

panjang feeder 0%. Waktu kerja tetap dihilir adalah t = 0,3 detik.

Dengan menggunakan persamaan (3.29), jadi didapat setelan TMS:

TMS = 𝑡𝑥((

𝐼𝐹𝐴𝑈𝐿𝑇𝐼𝑆𝐸𝑇

)0,02−1)

0,14

= 0,3𝑥((

862,55

70,717)0,02−1)

0,14

= 0,109

51

4.2.2. Setelan rele disisi incoming 20 kV

Setelan rele arus lebih disisi incoming 20 kV

Penentuan setelan rele arus lebih pada sisi incoming 20 kV transformator

tenaga sama halnya dengan dipenyulang, yaitu harus diketahui dahulu nilai arus

nominal transformator tenaga tersebut.

Data yang didapat:

Kapasitas = 60 MVA

Tegangan = 150/20 kV

Impedansi = 12,13%

CT rasio = 2000/5 A

Setelan Arus dengan menggunakan persamaan (3.22)

In = 𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜

𝑡𝑒𝑔.𝑠𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟 𝑥 √3

In = 60𝑀𝑉𝐴

20𝐾𝑉 𝑥 √3 = 1732 A

Iset(primer) = 1,05 x In

= 1,05 x 1732 A

= 1818,6 A

Menggunakan persamaan (3.23), maka di dapat nilai setelan pada Iset sekunder:

Iset (sekunder) = Iset primer x 1

𝑅𝐴𝑇𝐼𝑂 𝐶𝑇

= 1818,6 X 5

2000

= 4,55 A

= 5 A

Setelan TMS

Arus gangguan yang dipilih untuk menentukan besarnya setting TMS rele arus

lebih sisi incoming 20 kV transformator tenaga yaitu arus gangguan hubung singkat 3

52

fasa 0% panjang penyulang. Grading time / delay time antara outgoing dengan

incoming adalah sebesar 0,4 (operation time PMT 0,3+de-ionisasi time 0,1)

t incoming = (0,3+0,4) = 0,7 detik

Dengan menggunakan persamaan (3.24), maka di dapat setelan TMS:

TMS = 𝑡𝑥((

𝐼𝐹𝐴𝑈𝐿𝑇𝐼𝑆𝐸𝑇

)0,02−1)

0,14

= 0,7𝑥((

13266,31

1818,6)0,02−1)

0,14

= 0,202

Setelan rele gangguan tanah disisi incoming 20 kV

Dengan menggunakan persamaan (3.27) dan (3.28), didapat setelan arus.

Setelan arus gangguan tanah diincoming 20 kV harus lebih sensitif, hal ini

berfungsi sebagai cadangan bagi rele dipenyulang 20 k dibuat 12% x arus gangguan

tanah terkecil.

Iset (primer) = 12% (gangguan di100%)

= 0,12 x 707,17

= 84, 86 A

Iset (sekunder) = Iset (primer) x 1

𝑅𝐴𝑇𝐼𝑂 𝐶𝑇

= 84, 86 x 5

2000

= 0,21 A

Setelan TMS

Arus gangguan yang dipilih untuk menentukan besarnya setting TMS, rele

gangguan sisi 20 kV transformator tenaga yaitu arus gangguan hubung singkat satu

53

fasa di 0% panjang penyulang waktu kerja incoming didapat dengan waktu kerja rele

disisi hilir +0,4 detik.

t incoming = (0,3+0,4) = 0,7 detik

Dengan menggunakan persamaan (3.29), maka didapat setelan TMS:

TMS = 𝑡𝑥(

𝐼𝐹𝐴𝑈𝐿𝑇𝐼𝑆𝐸𝑇

)0,02−1

0,14

= 0,7𝑥(

862,55

84,86)0,02−1

0,14

= 0,237

4.3. Pemeriksaan Waktu Kerja Rele

Pengecekan waktu kerja relay adalah menentukan waktu kerja relay sesuai

dengan besamya arus gangguan. Pemppes gangguan diasumsikan 0%, 10%, 20%,

30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80 %, 90% kasus, dan 100% panjang penyulang.

4.3.1. Waktu Kerja Rele Pada Gangguan 3 Fasa

Karena nilai hubung-pendek yang diperoleh dari perhitungan arus hubung-

pendek sama dengan nilai arus primer, maka nilai arus harus diperiksa secara selektif.

Untuk lokasi gangguan menggunakan persamaan (3.25), maka di hitung sebagai

berikut:

Waktu kerja di 0%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

54

𝑡 =0,14 𝑥 0,222

(13266,31

94,5 )0,02 − 1

𝑡 = 0,29 detik

𝑡 =0,14 𝑥 0,202

(13266,31

1818,6 )0,02 − 1

𝑡 = 0,69 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Waktu kerja di 10%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,222

(10197,28

94,5 )0,02 − 1

𝑡 = 0,31 detik

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,202

(10197,28

1818,6 )0,02 − 1

𝑡 = 0,80 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Waktu kerja di 20%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,222

(8281,45

94,5 )0,02 − 1

𝑡 = 0,33 detik

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,202

(8281,451818,6 )0,02 − 1

𝑡 = 0,91 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

55

Waktu kerja di 30%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,222

(6971,64

94,5 )0,02 − 1

𝑡 = 0,34 detik

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,202

(6971,641818,6 )0,02 − 1

𝑡 = 1,03 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Waktu kerja di 40%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,222

(6019,58

94,5 )0,02 − 1

𝑡 = 0,35 detik

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,202

(6019,581818,6 )0,02 − 1

𝑡 = 1,16 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Waktu kerja di 50%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

56

𝑡 =0,14 𝑥 0,222

(5296,30

94,5 )0,02 − 1

𝑡 = 0,37 detik

𝑡 =0,14 𝑥 0,202

(5296,301818,6 )0,02 − 1

𝑡 = 1,30 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Waktu kerja di 60%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,222

(4728,19

94,5 )0,02 − 1

𝑡 = 0,38 detik

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,202

(4728,191818,6 )0,02 − 1

𝑡 = 1,46 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Waktu kerja di 70%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,222

(4270,15

94,5 )0,02 − 1

𝑡 = 0,39 detik

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,202

(4270,151818,6 )0,02 − 1

𝑡 = 1,64 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

57

Waktu kerja di 80%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,222

(3893,01

94,5 )0,02 − 1

𝑡 = 0,40 detik

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,202

(3893,011818,6 )0,02 − 1

𝑡 = 1,84 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Waktu kerja di 90%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,222

(3577,09

94,5 )0,02 − 1

𝑡 = 0,41 detik

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,202

(3577,091818,6 )0,02 − 1

𝑡 = 2,07 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Waktu kerja di 100%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

58

𝑡 =0,14 𝑥 0,222

(3308,59

94,5 )0,02 − 1

𝑡 = 0,42 detik

𝑡 =0,14 𝑥 0,202

(3308,591818,6 )0,02 − 1

𝑡 = 2,34 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

4.3.2. Waktu Kerja Rele Pada Gangguan 1 Fasa

Karena nilai hubung-pendek yang diperolch dari perhitungan arus hubung-pendek

sama dengan nilai arus primer, maka nilai arus harus diperiksa secara selektif. Untuk

lokasi gangguan menggunakan persamaan (3.30), maka di hitung sebagai berikut:

Waktu kerja di 0%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,109

(862,5570,717)0,02 − 1

𝑡 = 0,29 detik

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,237

(862,5584,89 )0,02 − 1

𝑡 = 0,69 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Waktu kerja di 10%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

59

𝑡 =0,14 𝑥 0,109

(844,0970,717)0,02 − 1

𝑡 = 0,3 detik

𝑡 =0,14 𝑥 0,237

(844,0984,89 )0,02 − 1

𝑡 = 0,705 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Waktu kerja di 20%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,109

(826,2070,717)0,02 − 1

𝑡 = 0,302 detik

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,237

(826,2084,89 )0,02 − 1

𝑡 = 0,712 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Waktu kerja di 30%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,109

(809,2570,717)0,02 − 1

𝑡 = 0,305 detik

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,237

(809,2584,89 )0,02 − 1

𝑡 = 0,719 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Waktu kerja di 40%:

60

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,109

(792,8070,717)0,02 − 1

𝑡 = 0,308 detik

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,237

(792,8084,89 )0,02 − 1

𝑡 = 0,726 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Waktu kerja di 50%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,109

(777,1770,717)0,02 − 1

𝑡 = 0,310 detik

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,237

(777,1784,89 )0,02 − 1

𝑡 = 0,732 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Waktu kerja di 60%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

61

𝑡 =0,14 𝑥 0,109

(761,9870,717)0,02 − 1

𝑡 = 0,313 detik

𝑡 =0,14 𝑥 0,237

(761,9884,89 )0,02 − 1

𝑡 = 0,739 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Waktu kerja di 70%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,109

(740,4570,717)0,02 − 1

𝑡 = 0,317 detik

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,237

(740,4584,89 )0,02 − 1

𝑡 = 0,749 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Waktu kerja di 80%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,109

(733,6370,717)0,02 − 1

𝑡 = 0,318 detik

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,237

(733,6384,89 )0,02 − 1

𝑡 = 0,752 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

62

Waktu kerja di 90%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,109

(720,0870,717)0,02 − 1

𝑡 = 0,321 detik

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,237

(720,0884,89 )0,02 − 1

𝑡 = 0,759 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Waktu kerja di 100%:

Outgoing 20 kV Incoming 20 kV

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,109

(707,1770,717)0,02 − 1

𝑡 = 0,323 detik

𝑡 =0,14 𝑥 𝑇𝑀𝑆

(𝐼𝐹

𝐼𝑆𝐸𝑇)0,02 − 1

𝑡 =0,14 𝑥 0,237

(707,1784,89 )0,02 − 1

𝑡 = 0,766 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Untuk mempermudah melihat total jam Jerjn seluruh penyulang dan rel

gangguan bumi pada penyulang dan 20 kV yang masuk serta berbagai lokasi

gangguan 3 fasa dan 1 fasa ketanah, tabel berikut mencantumkan hasil pemeriksuan

waktu kerja rele.

63

Tabel 4. 7 Pemeriksaan Waktu Kerja Rele Untuk Gangguan 3 Fasa

Gangguank3 fasa

(A)

Waktu kerja rele

outgoing (detik)

Waktukkerja rele

incoming (detik)

Selisihhwaktu

(granding time)

(detik)

13266,31 0,29 0,69 0,4

10197,28 0,31 0,80 0,49

8281,45 0,33 0,91 0,58

6971,64 0,34 1,03 0,69

6019,58 0,35 1,16 0,81

5296,30 0,37 1,30 0,93

4728,19 0,38 1,46 1,08

4270,15 0,39 1,64 1,25

3893,01 0,40 1,84 1,44

3577,09 0,41 2,07 1,66

3308,59 0,42 2,34 1.92

64

Gambar 4. 4 koordinasi rele arus lebih

Tabel 4. 8 Pemeriksaan Waktu Kerja Rele Untuk Gangguan 1 Fasa

Gangguan 1 fasa

tanah (A)

Waktu kerja rele

outgoing (detik)

Waktu kerja rele

incoming (detik)

Selisih waktu

(granding time)

(detik)

862,55 0,29 0,69 0,4

844,09 0,3 0,705 0,405

826,20 0,302 0,712 0,41

809,25 0,305 0,719 0,414

792,80 0,308 0,726 0,418

777,17 0,310 0,723 0,413

TMS=0.202

TMS=0.222

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Wak

tu k

erja

rel

e

Gangguan 3 fasa (A)

Koordinasi Rele Arus Lebih

Outgoing Incoming

65

Gangguan 1 fasa

tanah (A)

Waktu kerja rele

outgoing (detik)

Waktu kerja rele

incoming (detik)

Selisih waktu

(granding time)

(detik)

761,98 0,313 0,739 0,426

740,45 0,317 0,749 0,432

733,63 0,318 0,752 0,434

720,08 0,321 0,759 0,438

707,17 0,323 0,766 0,443

Gambar 4. 5 Koordinasi Rele Gangguan Tanah

4.3.3. Analisis Pemeriksaan Waktu OCR dan GFR

Berdasarkan data yang diperoleh dan sesuai pembahasan dalam tugas akhir ini,

transformator daya dilindungi oleh peralatan protcksi cadangan yaitu relay arus lebih

TMS=0.109

TMS=0.237

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

70717 720.08 733.63 740.45 761.98 777.17 792.8 809.25 826.2 844.09 862.55

Wak

tu k

erja

rel

e

Gangguan 1 fasa tanah

Koordinasi Rele Gangguan Tanah

Outgoing Incoming

66

(OCR) dan relay gangguan tanah (GFR). Salah satu syarat sistem proteksi adalah

selektif, yaitu dapat membedakan arus gangguan dan dapat menentukan bagian mana

dari sistem yang tidak mengalami gangguan sehingga dapat terus bekerja.

1. Kondisi ketika gangguan terjadi di 0% dari panjang jaringan

Apabila terjadi gangguan di titik ini rele harus mendeteksi apakah gangguan

yang terjadi gangguan antar fasa atau 1 fasa ke tanah jika gangguan yang terjadi

adalah gangguan antara fasa maka rele yang bekerja adalah rele OCR yang terdekat

dari titik gangguan dan begitu pula jika yang terjadi adalah gangguan 1 fasa ke tanah

maka rele yang bekerja adalah rele GFRyang terdekat dari titik gangguan. Untuk

gangguan 3 fasa penyulang bambu rele trip pada 0,29 s apabila rele OCR pada

penyulang gagal bekerja maka rele yang memproteksi incoming akan bekerja dengan

jeda waktu penyulang adalah 0,4 s sedangkan untuk gangguan 1 fasa ke tanah

penyulang bambu rele GFR harus bekerja pada waktu sebagai berikut, penyulang

bambu GFR harus trip 0,29 s, apabila rele GFR pada penyulang gagal bekerja maka

rele yang memproteksi incoming akan bekerja dengan jeda waktu penyulang adalah

0,4 s. jeda waktu antara rele incoming dan rele pada penyulang (outgoing)

dimaksudkan agar rele penyulang bekerja terlebih dahulu jika terjadi kegagalan kerja

rele penyulang barulah rele incoming bekerja. Karena ada prinsipnya proteksi

transformator terhadap gangguan dari luar kasusnya pada penyulang, rele penyulang

menjadi pengaman utama (main protection) sedangkan rele incoming merupakan

pengaman cadangan (backup protection) apabila terjadi kegagalan kerja rele

penyulang.

2. Kondisi kerika gangguan terjadi di 100% dari panjang jaringan

Apabila terjadi gangguan di titik ini rele harus mendeteksi apakah gangguan

yang terjadi adalah gangguan antar fasa atau 1 fasa ke tanah jika gangguan yang

terjadi adalah gangguan antar fasa maka rele yang bekerja adalah rele OCR yang

terdekat dari titik gangguan dan begitu pula jika yang terjadi adalah gangguan 1 fasa

ke tanah maka rele yang bekerja adalah rele GFR yang terdekat dari titik gangguan.

67

Untuk gangguan 3 fasa penyulang bambu rele OCR harus bekerja pada waktu sebagai

berikut, penyulang bambu OCR harus trip pada 0,42 s apabila rele OCR pada

penyulang gagal bekerja maka rele yang memproteksi incoming akan bekerja dengan

jeda waktu untuk kedua penyulang adalah 1,92 s. sedangkan untuk gangguan 1 fasa

ke tanah penyulang bambu rele GFR harus bekerja pada waktu sebagai berikut,

penyulang bambu GFR harus trip pada 0,323 s, apa bila rele GFR pada penyulang

gagal bekerja maka rele yang memproteksi incoming akan bekerja dengan jeda waktu

untuk kedua penyulang adalah 0,443 s. Jeda waktu antara rele incoming dan rele pada

penyulang (outgoing) dimaksudkan agar rele penyulang bekerja terlebih dahulu jika

terjadi kegagalan kerja rele penyulag barulah rele incoming bekerja. Karena pada

prinsipnya proteksi transformator terhadap gangguan dari luar khususnya pada

penyulang, rele penyulang menjadi pengaman utama (main protection) sedangkan

rele incoming merupakan pengaman cadangan (backup protection) apabila terjadi

kegagalan kerja rele penyulang. Sesuai dengan karakteristik standard invers yaitu

karakteristik tergantung pada besarnya arus gangguan. Jadi semakin besar arus

gangguan, maka waktu kerja rele akan semakin cepat, arus gangguan berbanding

terbalik dengan waktu kerja rele.

4.4. Perbandingan Hasil Perhitungan Dengan Data di Lapangan

Tabel 4. 9 Perbandingan Hasil Perhitungan Dengan Data di Lapangan

No Nama Rele Data Hasil Perhitungan Data di Lapangan

1 Rele Arus Lebih (Sisi

outgoing)

TMS = 0,222

Rasio CT = 300/5

t = 0,29 detik

TMS = 0,13

Rasio CT = 300/5

t = 0,3 detik

68

No Nama Rele Data Hasil Perhitungan Data di Lapangan

2 Rele Gangguan Tanah

(Sisi outgoing)

TMS = 0,109

Rasio CT = 300/5

t = 0,29 detik

TMS = 0,15

Rasio CT = 300/5

t = 0,3 detik

3 Rele Arus Lebih (Sisi

incoming)

TMS = 0,202

Rasio CT = 300/5

t = 0,69 detik

TMSj= 0,24

Rasio CT = 300/5

t = 0,7 detik

4 Rele Gangguan Tanah

(Sisi incoming)

TMS = 0,237

Rasio CT = 300/5

t = 0,69 detik

TMS = 0,15

Rasio CT = 300/5

t = 0,7 detik

Berdasarkan Tabel 4.10 dapat dianalisa bahwa walaupun terdapat sedikit

perbedaan, hasil penghitungan dengan menggunakan data lapangan masih dalam

keadaan benar. Perbedaan ini dapat disebabkan oleh besarnya arus gangguan yang

terjadi, dalam hal terdapat perbedaan antara hasil perhitungan dengan arus gangguan

yang terjadi di lapangan, maka pada lokasi sebenarnya pengaturan rele telah

dilakukan berdasarkan pengalaman arus gangguan yang terjadi di lapangan.

Penentuan setting waktu kerja peralatan telah sesuai berdasarkan SPLN 52-3:1983.

Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa semua pengaturan di bidang ini dalam

kondisi baik.

69

BAB V

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil kesimulasi dan analisis yang telah dilakukan, dapat

disimpulkan bahwa:

1. Nilai arus gangguan 3 fasa terbesar pada jarak 0% sebesar 13266,31 A dan

terkecil pada jarak 100% sebesar 3577,09 A. Nilai arus gangguan 1 fasa ke

tanah terbesar pada jarak 0% sebesar 862,55 A dan terkecil pada jarak 100%

sebesar 720,08 A.

2. OCR sisi incoming memiliki TMS = 0,202, OCR sisi outgoing 20 kV memiliki

nilai TMS 0,222 dan GFR sisi incoming memiliki nilai TMS 0,237, GFR sisi

outgoing 20 kV memiliki TMS 0,109. Waktu kerja rele di-outgoing lebih cepat

dibandingkan dengan waktu kerja rele di-incoming dengan selisih waktu

(grading time) rata-rata sebesar 0,4 detik.

3. Koordinasi proteksi rele GFR pada transformator diharapkan apabila terjadi

gangguan 2 fasa atau 3 fasa daerah penyulang maka hanya rele sisi outgoing

yang akan bekerja. Untuk rele sisi incoming 20 kV transformator hanya sebagai

back up proteksi sisi outgoing 20 kV apa bila gagal bekerja. Koordinasi

proteksi rele OCR pada transformator diharapkan apabila terjadi gangguan 2

fasa atau 3 fasa daerah penyulang maka hanya rele sisi outgoing yang akan

bekerja. Untuk rele sisi incoming 20 kV transformator hanya sebagai back up

proteksi sisi outgoing 20 kV apa bila gagal bekerja.

4. Hasil perhitungan dengan data yang ada dilapangan masih dalam kondisi yang

sesuai (perbedaan tidak terlalu jauh), sehingga dapat disimpulkan bahwa secara

keseluruhan seting OCR-GFR yang ada dilapangan masih dalam kondisi baik.

70

DAFTAR PUSTAKA

Arka, I Gusti Putu. 2016. “Analisis Arus Gangguan Hubung Singkat Pada Penyulang 20

KV Dengan Over Current Relay (Ocr) Dan Ground Fault Relay (Gfr) I” 16 (1): 46–

52.

Bolok, Pltu, P T Smse, I P P Unit, D A N Menggunakan, Software Etap, Jurusan Teknik

Elektro, Fakultas Sains, et al. n.d. “Abstrak,” no. 0380.

Firdaus, Mega, Hery Purnomo, and Teguh Utomo. 2015. “Analisis Koordinasi Rele Arus

Lebih Dan Penutup Balik Otomatis ( Recloser ) Pada Penyulang Junrejo 20 KV

Gardu Induk Sengkaling Akibat Gangguan Arus Hubung Singkat SINGKAT.”

Universitas Brawijaya, 8.

Hidayat, AW. 2013. “Analisa Setting Rele Arus Lebih Dan Rele Gangguan Tanah Pada

Penyulang Topan Gardu Induk Teluk Betung.” Jurnal Rekayasa Dan Teknologi

Elektro Analisa vol.7 No.5: 5–28.

Ii, B A B. 2002. “Bab I ك ك ك و ك د ني ض تي ل ه أ ” lim (2009): 1–25.

Ismail, Andry E P, Taufik Ismail Yusuf, and Ervan Hasan Harun. 2019. “Studi Koordinasi

Rele Arus Lebih Dan Gangguan Tanah Pada Penyulang Gardu Induk 20 KV Marisa

P . T PLN ( Persero ) Merupakan BUMN Yang Menyediakan Tenaga Listrik Bagi

Mengamankan Bagian Ini Dari Kerusakan Yang Dapat Menyebabkan Kerugian

Yang Lebih Pengama.” Jurnal Teknik 16 (2): 109–25.

Marsudi, Djiteng. 2016. “Politeknik Negeri Sriwijaya 4.” Pembangkitan Energi Listrik 7

(1): 4–31.

71

Rakasiwih, Sigit. 2014. “Penggunaan Rele Differensial Pada Transformator Daya 20

MVA Di Gardu Induk Sungai Jaro,” 5–33.

This, Abstrat, Teluk Lembu Pekanbaru, Teluk Lembu Pekanbaru, Teluk Lembu

Pekanbaru, Setting Protection Relay, and Over Current Relay. 2017. “Incoming Side

That Is in the Field Must Be Set Back.”

Wijana, Wayan, I Ketut Wijaya, and I Made Mataram. 2018. “Analisis Koordinasi Relay

Arus Lebih (Ocr) Dan Recloser Pada Sistem Eksisting Penyulang Bukit Jati.” Jurnal

SPEKTRUM 5 (2): 61. https://doi.org/10.24843/spektrum.2018.v05.i02.p08.

72

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

a. Data Personal

NIM : 201671059

Nama : Muhammad Hardian Noor

Tempat / Tanggal Lahir : Barabai, 09 Agustus 1997

Jenis Kelamin : Laki-laki

Status Perkawinan : Belum Kawin

Program Studi : DIII Teknologi Listrik

Alamat Rumah : JL.PEMUDA GG.5 NO.17, Kelurahan Selat Dalam,

Kecamatan Selat

Kode Pos : 73516

Telp / Hp : 081932689286

Email : m.hardiannoor22@gmail.com

b. Pendidikan

Jenjang Nama Lembaga Jurusan Tahun Lulus

SD SDN Palingkau Lama 1 - 2009

SMP SMPN 4 Kuala Kapuas - 2012

SMA SMAN 3 Kuala Kapuas IPA 2015

Demikianlah daftar riwayat hidup ini dibuat dengan sebenarnya.

Jakarta, 25 Januari 2021

Muhammad Hardian Noor

73

LAMPIRAN – LAMPIRAN

74

Lampiran A

LEMBAR BIMBINGAN PROYEK AKHIR

Nama Mahasiswa : Muhammad Hardian Noor

NIM : 201671059

Program Studi : D-III Teknologi Listrik

Jenjang : Diploma

Fakultas : Ketenaga listrikan Dan Energi Terbarukan

Pembimbing Utama : Retno Aita Diantari, ST.,MT

Judul Proyek Akhir : Analisis Perhitungan Koordinasi Rele

Arus Lebih Dan Rele Gangguan Tanah

Pada Penyulang Bambu GIS 150/20 kV

Kebon Jeruk

Tanggal

Materi Bimbingan

Paraf

Pembimbing

15 Oktober 2020

Konsultasi tentang BAB I latar belakang, rumusan

masalah, tujuan, manfaat, ruang lingkup masalah,

dan sistematika penulisan.

DIGITALLY

signed by

26 Oktober 2020 Konsultasi tentang BAB II landasan teori.

1 November 2020

Konsultasi tentang BAB III metode penelitian,

desain penelitian, metode pengumpulan data,

metode analisa.

12 November 2020 Konsultasi perbaikan penulisan proposal proyek akhir.

18 November 2020 Konsultasi tentang pembuatan power point untuk sidang proposal proyek akhir.

3 Desember 2020

Konsultasi tentang revisi proposal penambahan

judul, latar belakang, tujuan dan penambahan

materi tentang arus hubung singkat.

9 Desember 2021 Konsultasi tentang perhitungan gangguan hubung singkat.

75

5 Januari 2021

Konsultasi tentang perhitungan impedansi sumber,

perhitungan reaktansi trafnsformator, perhitungan

impedansi penyulang, perhitungan impedansi ekuivalen jaringan.

Retno AITA

D

DATE:

2021-01-2

9 15:39:05

11 Januari 2021 Konsultasi tentang perhitungan arus gangguan hubung singkat

14 Januari 2021 Konsultasi tentang penyetelan rele arus lebih dan rele gangguan tanah

Keterangan :

1. Konsultasi minimal 12 (dua belas) kali pertemuan termasuk konsultasi Proposal

2. Meliputi : Konsultasi Judul/Tema, Materi, Metode Penyelesaian,

Pengujian, Analisis Hasil, Kesimpulan.

3. Setiap Konsultasi lembar ini harus dibawa dan di PARAF oleh Pembimbing.

Tanggal

Materi Bimbingan

Paraf

Pembimbing

19 Januari 2021

Konsultasi tentang waktu kerja rele pada gangguan

3 fasa dan 1 fasa ke tanah, dan analisis

pemeriksaan waktu OCR dan GFR

DIGITALLY signed by Retno

AITA DIANTARI, S_T_, M_T

DATE: 2021-01-29 15:39:

21

25 Januari 2021

Konsultasi tentang perhitungan arus gangguan

hubung singkat, penyetelan rele arus lebih dan rele

gangguan tanah, perbandingan hasil perhitungan

dengan data di lapangan, dan kesimpulan

76

Lampiran B

77

Lampiran C

78

Lampiran D

79

Lampiran E

80

Lampiran F Nameplate Transformator 1

81

Lampiran G