INSTITUT TEKNOLOGI PLN SKRIPSI KAJIAN SETTING RELE ...

INSTITUT TEKNOLOGI PLN

SKRIPSI

KAJIAN SETTING RELE DIFFERENSIAL PADA GENERATOR UNIT 6 DI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP SURALAYA

DISUSUN OLEH:

AHMAD FAJRIN NASHIRIN

NIM: 201611107

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS KETENAGALISTRIKAN DAN ENERGI TERBARUKAN

INSTITUT TEKNOLOGI – PLN

JAKARTA, 2020

ii

Nazamudin

Textbox

Nazamudin

Textbox

12 Agustus 2020.

iii

LEMBAR KEASLIAN SKRIPSI

iv

UCAPAN TERIMA KASIH

Dengan ini saya menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih yang sebesar

– besarnya kepada yang terhormat:

Purnomo Willy B.S., Ir., M.T. Selaku Pembimbing I

Erlina, S.T., M.T. Selaku Pembimbing II

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

ini dapat diselesaikan.

Terima kasih yang sama, saya sampaikan kepada :

1. Bapak Didi Rustandi selaku Supervisor Senior (SPS) HAR Unit 5-7 di PT.

Indonesia Power Suralaya PGU

2. Bapak M. Hamdan Fathurohman selaku Supervisor Rele Meter Unit 5-7 di PT.

Indonesia Power Suralaya PGU

3. Seluruh staff di bidang Humas dan K3 PT. Indonesia Power Suralaya PGU

(Divisi K3, Afrizal Efendi, Rahmat Hidayatullah, Dayat Udin, Luthfie Masyhadi,

Rizky Sugiawan, Risa Sulistyo)

Yang telah mengijinkan melakukan pengambilan data di PT. Indonesia Power

Suralaya PGU.

Jakarta,22 Juli 2020

Ahmad Fajrin Nashirin

2016-11-107

v

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS

AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Institut Teknologi - PLN, saya yang bertanda tangan di

bawah ini:

Nama : Ahmad Fajrin Nashirin

NIM : 2016-11-107

Program Studi : S1 – Teknik Elektro

Departemen : Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan

Jenis karya : Skripsi

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 :


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

Tugas 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 : 22 Juli 2020 Yang menyatakan

( Ahmad Fajrin Nashirin )

vi


Ahmad Fajrin Nashirin, 2016-11-107,

Dibawah bimbingan [Purnomo Willy B.S., Ir., M.T.] dan [Erlina, S.T., M.T].

ABSTRAK

Generator merupakan salah satu komponen penting dalam pembangkit listrik dalam menghasilkan energi listrik. Pengoperasian dari pembangkit listrik yang tidak pernah berhenti dan bekerja secara terus menerus, maka tak jarang komponen dari suatu sistem dapat mengalami gangguan salah satunya ialah generator. Gangguan yang biasa terjadi pada generator disebabkan oleh gangguan hubung singkat antar fasa maupun gangguan hubung singkat fasa ke tanah. Oleh sebab itu, untuk melindungi generator dari adanya gangguan, maka generator diamankan dengan sistem proteksi. Sistem proteksi digunakan untuk melindungi generator serta meminimalisir kerusakan yang terjadi pada generator akibat gangguan yang terjadi. Salah satu sistem proteksi yang melindungi generator ialah rele differensial. Rele differensial bekerja secara cepat dan bekerja berdasarkan keseimbangan. Rele differensial mendeteksi adanya gangguan apabila arus sekunder pada kedua sisi transformator arus (CT) tidak sama. Tujuan dilakukan penelitian ini untuk mengkaji setting rele differensial pada generator unit 6 PLTU Suralaya. Parameter dalam menentukan setting rele differensial yaitu ratio Transformator Arus (CT), nilai mismatch, arus differensial, arus restrain, persen slope , yang digunakan untuk menghitung setting rele differensial. Dari hasil perhitungan di dapat setting rele differensial sebesar 0,201 A dengan minimum setting 20%. Kata Kunci : Generator, Gangguan, Rele Differensial, Setting Rele Differensial.

vii

STUDY OF DIFFERENTIAL RELAY SETTING ON GENERATORS IN SURALAYA

STEAM POWERED PLANT

Ahmad Fajrin Nashirin, 2016-11-107,

Under the guidance of [Purnomo Willy B.S., Ir., M.T.] and [Erlina, S.T., M.T].

ABSTRACT

Generator is one of the crucial components in generating electricity in producing electricity. Operation of a power plant that never stops and works continuously, it is not uncommon for components of a system to experience interference, one of which is the generator. Disturbances that commonly occur in generators are caused by interrupted short-circuit interruptions as well as interrupted short-circuit interruptions to the ground. Therefore, to protect the generator from interference, the generator is secured with a protection system. The protection system is used to protect the generator and minimize damage caused to the generator due to interference. One of the protection systems that protect the generator is a differential relay. Differential relays work quickly and work based on balance. Differential relays detect interference if the secondary currents on both sides of the current transformer (CT) are not the same. The purpose of this study was to examine the differential relay settings on the Suralaya power plant generator 6 unit. The parameters in determining the differential relay settings are the Current Transformer (CT) ratio, mismatch value, differential current, restrain current, percent slope, which is used to calculate differential relay settings. From the calculation results can be set to 0,201 A differential relay settings with 20% minimum settings. Keywords: Generator, Disturbances, Differential Relays, Differential Relay Settings.

viii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN TIM PENGUJI.......................................................................................... ii

LEMBAR KEASLIAN SKRIPSI .......................................................................................................... iii

UCAPAN TERIMA KASIH .................................................................................................................. iv

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS .............................................................................................................. v

ABSTRAK ............................................................................................................................................. vi

ABSTRACT ......................................................................................................................................... vii

DAFTAR ISI ....................................................................................................................................... viii

DAFTAR TABEL .................................................................................................................................. xi

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

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................................................ xiv

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

PENDAHULUAN .................................................................................................................................. 1

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

1.2 Permasalahan Penelitian ..................................................................................................... 2

1.2.1 Identifikasi Masalah ...................................................................................................... 2

1.2.2 Ruang Lingkup Masalah .............................................................................................. 3

1.2.3 Rumusan Masalah ........................................................................................................ 3

1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian ................................................................................................ 3

1.3.1 Tujuan Penelitian ................................................................................................................ 3

1.3.2 Manfaat Penelitian .............................................................................................................. 4

1.4 Sistematika Penulisan ...................................................................................................... 4

BAB II ..................................................................................................................................................... 6

LANDASAN TEORI .............................................................................................................................. 6

2.1 Tinjauan Pustaka .................................................................................................................. 6

2.2 Landasan Teori ..................................................................................................................... 7

ix

2.2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Listrik Uap (PLTU)......................................................... 7

2.2.2 Prinsip Kerja PLTU ....................................................................................................... 8

2.3 Generator ............................................................................................................................... 9

2.4 Sistem Proteksi ................................................................................................................... 12

2.4.1 Fungsi Utama Sistem Proteksi .................................................................................. 12

2.4.2 Daerah Pada Sistem Pengaman/Proteksi ............................................................... 13

2.4.3 Peralatan-Peralatan Sistem Proteksi ....................................................................... 14

2.4.4 Persyaratan Sistem Proteksi ..................................................................................... 14

2.5 Proteksi Pada Generator ................................................................................................... 15

2.6 Rele Differensial (87G) ...................................................................................................... 16

2.6.1 Prinsip Kerja Rele Diferensial Sederhana (unbias) ................................................ 17

2.6.2 Daerah Pengaman Rele Differensial ........................................................................ 19

2.6.3 Rele Differensial Bias (restraint) ............................................................................... 20

2.7 Prinsip Dasar Pengawatan ................................................................................................ 22

2.8 Jenis Gangguan .................................................................................................................. 29

2.8.1 Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah .................................................. 29

2.8.2 Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa ..................................................................... 30

2.8.3 Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa Ke Tanah ................................................... 31

2.8.4 Ganguan Hubung Singkat Tiga Fasa ....................................................................... 31

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

METODE PENELITIAN ..................................................................................................................... 33

3.1 Perancangan Penelitian ..................................................................................................... 33

3.1.1 Diagram Alir Penelitian .................................................................................................... 34

3.2 Data Kelistrikan PLTU Suralaya ............................................................................................ 36

3.2.1 Single Line Diagram PLTU Suralaya ............................................................................. 36

3.2.2 Data Generator ........................................................................................................... 37

3.2.3 Data Transformator Utama ........................................................................................ 38

3.2.4 Data Rele Differensial ................................................................................................ 39

3.2.5 Data Hubung Singkat Eksisting Pada PLTU Suralaya ................................................ 40

x

3.3 Teknik Analisis .................................................................................................................... 40

BAB IV ................................................................................................................................................. 47

HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................................................. 47

4.1 Perhitungan Arus Gangguan Generator .......................................................................... 47

4.1.1 Perhitungan arus gangguan hubung singkat tiga fasa ......................................... 47

4.1.2 Perhitungan arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah ............................... 49

4.2 Karakteristik Rele Differensial ........................................................................................... 51

4.3 Perhitungan Pada Generator ............................................................................................ 52

4.3.1 Menghitung Arus Nominal ......................................................................................... 52

4.3.2 Perhitungan Pada Rele Differensial ......................................................................... 52

4.3.2.1 Menghitung arus sekunder........................................................................................... 52

4.3.2.2 Menghitung Mismatch ................................................................................................... 52

4.3.2.3 Menghitung Arus Differensial ....................................................................................... 53

4.3.2.4 Menghitung Arus Restrain ............................................................................................ 53

4.3.2.5 Menghitung Slope ......................................................................................................... 54

4.3.2.6 Setting Rele Differensial ............................................................................................... 54

4.4 Perhitungan Arus Differensial Pada Saat Terjadi Gangguan Hubung Singkat .......... 55

4.4.1 Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa .......................................................................... 55

4.4.2 Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa Ke Tanah ........................................................ 55

4.4.3 Koordinasi Proteksi / Waktu Buka Circuit Breaker ................................................. 57

4.5 Implikasi Penelitian ............................................................................................................. 57

BAB V .................................................................................................................................................. 59

PENUTUP ........................................................................................................................................... 59

Simpulan .......................................................................................................................................... 59

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................................... 60

DAFTAR RIWAYAT HIDUP .............................................................................................................. 62

LAMPIRAN .......................................................................................................................................... 63

xi

DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Data Generator Unit 6 ...................................................................................................... 37

Tabel 3.2 Data Transformator Utama .............................................................................................. 38

Tabel 3. 3 Data Hubung Singkat Eksisting ..................................................................................... 40

Tabel 3. 4 Data Hubung Singkat Eksisting ..................................................................................... 40

Tabel 3.5 Ratio tap ............................................................................................................................. 44

Tabel 4.1 Perbandingan Arus Hubung Singkat dan Arus Setting ................................................ 55

Tabel 4.2 Perbandingan Setting Rele Differensial ......................................................................... 56

xii

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Siklus Rankine ................................................................................................................ 8

Gambar 2.2 Konstruksi Sederhana Sebuah Generator (Sunil,1978) .......................................... 12

Gambar 2.3 Daerah Pengamanan pada Sistem Daya Listrik ...................................................... 13

Gambar 2.4 Proteksi Differensial Stator .......................................................................................... 16

Gambar 2.5 Arus perpindahan (sirkulasi) dari trafo arus A dan B pada diferensial sederhana

(unbias) ................................................................................................................................................ 17

Gambar 2.6 Tegangan output trafo arus A dan B .......................................................................... 17

Gambar 2.7 Rangkaian ekuivalen rele differensial kedua CT tidak jenuh .................................. 18

Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen rele diferensial CT di ujung B jenuh sepenuhnya ................. 18

Gambar 2.9 Karakteristik CT ............................................................................................................ 19

Gambar 2.10 Rele differensial gangguan di dalam wilayah proteksi .......................................... 19

Gambar 2.11 Rele differensial gangguan di luar daerah pengamanan ...................................... 20

Gambar 2.12 Rele differensial kumparan penahan (bias) ............................................................ 21

Gambar 2.13 Koneksi Rele Differensial Tipe Bias ......................................................................... 22

Gambar 2.14 Karakteristik Operasi Rele Differensial Bias ........................................................... 22

Gambar 2.15 MCB ............................................................................................................................. 23

Gambar 2.16 Auxiliary ....................................................................................................................... 23

Gambar 2.17 Selector Switch ........................................................................................................... 23

Gambar 2.18 Tombol Tekan ............................................................................................................. 24

Gambar 2.19 Termostat .................................................................................................................... 24

Gambar 2.20 Kontaktor ..................................................................................................................... 24

Gambar 2.21 Current Transformer (CT) ......................................................................................... 25

Gambar 2.22 Potential Transformer ................................................................................................ 25

Gambar 2.23 Tripping Coil ................................................................................................................ 26

Gambar 2.24 Closing Coil ................................................................................................................. 26

Gambar 2.25 Meter ............................................................................................................................ 26

Gambar 2.26 Announciator ............................................................................................................... 27

Gambar 2.27 Kabel ............................................................................................................................ 27

Gambar 2. 28 Labelling ..................................................................................................................... 27

Gambar 2.29 Terminal ....................................................................................................................... 28

Gambar 2.30 Rangkaian Kontaktor ................................................................................................. 28

Gambar 2.31 Rangkaian Kontrol PMT ............................................................................................ 29

Gambar 2.32 Gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah ....................................................... 30

Gambar 2.33 Gangguan hubung singkat dua fasa ........................................................................ 30

Gambar 2.34 Gangguan hubung singkat dua fasa ke tanah ........................................................ 31

Gambar 2.35 Gangguan hubung singkat tiga fasa ........................................................................ 31

xiii

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ................................................................................................ 36

Gambar 3.2 Single Line Diagram PLTU Suralaya ......................................................................... 36

Gambar 3.3 Single Line Diagram Generator Unit 6 ....................................................................... 37

Gambar 3.4 Rele Differensial Microprocessor digital .................................................................... 39

Gambar 3.5 Rele Differensial Solid State ....................................................................................... 40

Gambar 4.1 Jala Urutan Positif ........................................................................................................ 49

Gambar 4.2 Jala Urutan Nol ............................................................................................................. 51

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran- 1 Nameplate Generator Unit 6 ....................................................................................... 63

Lampiran-2 Data Spesifikasi Generator .......................................................................................... 64

Lampiran-3 Single Line Diagram PLTU Suralaya .......................................................................... 65

Lampiran-4 Single Line Diagram Generator Unit 6........................................................................ 66

Lampiran-5 Single Line Diagram Pemakaian Sendiri Unit 5-7 ..................................................... 67

Lampiran-6 Data Setting Rele Pada PLTU Suralaya Unit 5-7 ..................................................... 68

Lampiran-7 Setting Rele Differensial Pada Generator Unit 6 PLTU Suralaya ........................... 69

Lampiran-8 Wiring Rele Differensial Pada Generator Unit 5-6 PLTU Suralaya ....................... 70

Lampiran- 9 Data Hubung Singkat Eksisting PLTU Suralaya ...................................................... 71

Lampiran- 10 Lembar Bimbingan Skripsi ........................................................................................ 80

Lampiran- 11 Lembar Bimbingan Dosen Pembimbing Kedua ..................................................... 81

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pembangkitan, saluran transmisi, dan jaringan distribusi merupakan bagian

utama dan dasar dalam suatu sistem tenaga listrik. Pembangkitan yaitu

membangkitkan tenaga listrik. Dimana pada pembangkit yaitu terdapat generator

yang mengubah dari energi gerak menjadi listrik. Kemudian setelah dibangkitkan

energi listrik tersebut disalurkan melalui saluran transmisi yang dikirimkan ke gardu

induk atau ke pusat beban kemudian energi listrik tersebut didistribusikan ke

pelanggan atau konsumen berdasarkan permintaan seperti jaringan tegangan

menengah yaitu industri, pabrik sedangkan jaringan tegangan rendah yaitu

perumahan dan lain-lain.

Energi listrik tersebut salah satunya dibangkitkan pada pembangkit listrik

tenaga uap yang ada di Suralaya. Batu bara merupakan salah satu bahan bakar

yang digunakan dalam pembangkit listrik tenaga uap. Dimana bahan bakar

tersebut diambil energi kimia yang dikonversikan menjadi energi panas yaitu uap

panas yang kemudian dikonversikan menjadi energi mekanik berupa putaran

poros sudu turbin dan energi mekanik pada turbin tersebut dikonversi menjadi

energi listrik oleh generator sehingga dapat dihasilkan energi listrik. Proses

tersebut dilakukan secara terus-menerus dan tidak pernah berhenti, apabila

berhenti maka energi listrik tidak akan dihasilkan dan menyebabkan padamnya

listrik. Apabila listrik padam maka dapat berakibat pada aktifitas pelanggan yang

tidak berjalan dan menyebabkan kerugian yang besar. Oleh karena itu proses

kelancaran harus dijaga agar dapat memproduksi energi listrik untuk disalurkan

kepada para konsumen.

Proses yang tidak pernah berhenti tersebut dapat menimbulkan gangguan

pada komponen utama pembangkit itu sendiri. Salah satu komponen utama

tersebut merupakan generator. Sehingga generator dilengkapi dengan sistem

proteksi. Salah satu sistem proteksi atau rele pengaman pada generator yaitu rele

differensial. Arus sekunder trafo arus (CT) pada sisi primer dan sisi sekunder yang

2

terpasang pada peralatan yang diamankan dibandingkan sehingga dapat

mengetahui keseimbangan (balance) dimana hal tersebut merupakan prinsip kerja

dari rele differensial.

Rele differensial pada generator digunakan untuk melindungi generator dari

gangguan kumparan antar fasa stator atau fasa ke tanah. Rele differensial

merupakan alat proteksi yang dapat bekerja dengan cepat serta selektif terhadap

gangguan dengan membandingkan transformator arus (CT) yang dialiri arus pada

kedua sisi dengan berdasarkan keseimbangan.

Dalam mengamankan generator dari gangguan, maka rele differensial

dilakukan pengecekan rutin seperti kalibrasi pada setting rele differensial.

Pengecekan rutin tersebut dilakukan setiap minggu untuk mengetahui apakah

terdapat perbedaan pada setting rele differensial setiap minggunya. Pengecekan

tersebut dilakukan untuk mengetahui perhitungan yang dilakukan sudah sesuai

dengan setting yang ada. Hal tersebut bertujuan dan bermanfaat untuk

mengetahui setting rele differensial yang tepat pada generator.

Uraian pernyataan diatas merupakan alasan penulis dalam membuat skripsi

ini yang bertujuan untuk mengkaji setting rele differensial pada generator di PLTU

Suralaya yang kemudian dari hasil kajian ini dapat digunakan sebagai acuan

dengan membandingkan setting rele differensial yang sudah ada sebelumnya.

1.2 Permasalahan Penelitian

1.2.1 Identifikasi Masalah

Salah satu gangguan yang terjadi pada generator yaitu merupakan

gangguan antar fasa kumparan stator. Dimana dapat menyebabkan jumlah arus

yang masuk tidak sama dengan jumlah arus yang keluar dari transformator arus

(CT). Sehingga untuk mengamankan generator dari gangguan antar fasa

kumparan stator maka dilengkapi dengan rele differensial. Rele differensial akan

bekerja untuk melindungi kumparan stator generator sehingga terdapat kumparan

restraint pada rele differensial yang dimaksudkan untuk menyetel kepekaan rele,

3

karena ada selisih antara arus yang diukur oleh trafo arus di sisi masuk dan di sisi

keluar kumparan stator generator sebagai akibat kesalahan trafo arus.

1.2.2 Ruang Lingkup Masalah

Agar topik masalah yang akan dibahas tidak menyimpang dari pembahasan

mengingat begitu luasnya permasalahan tersebut dan adanya berbagai

keterbatasan, perlu penekanan terhadap hal yang akan dibahas seperti:

1. Gangguan yang dapat menyebabkan rele differensial bekerja di

Pembangkit Listrik Tenaga Uap Suralaya.

2. Cara menghitung setting rele differensial pada generator unit 6 di

Pembangkit Listrik Tenaga Uap Suralaya.

3. Perbandingan setting rele differensial yang terpasang dengan setting

rele differensial hasil perhitungan

1.2.3 Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang dapat dirumuskan berdasarkan latar belakang

yang telah diuraikan diatas adalah sebagai berikut :

1. Gangguan apa yang dapat menyebabkan rele differensial bekerja di

Pembangkit Listrik Tenaga Uap Suralaya?

2. Bagaimana cara menghitung setting rele differensial pada generator unit

6 di Pembangkit Listrik Tenaga Uap Suralaya?

3. Bagaimana perbandingan setting rele differensial yang terpasang

dengan setting rele hasil perhitungan?

1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian

1.3.1 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian dari skripsi ini adalah :

1. Mengetahui gangguan-gangguan yang dapat menyebabkan rele

differensial bekerja.

4

2. Mengetahui penghitungan setting rele differensial pada generator unit 6

di Pembangkit Listrik Tenaga Uap Suralaya.

3. Mengetahui perbandingan setting rele differensial yang terpasang

dengan setting rele hasil perhitungan.

1.3.2 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat secara luas dan tercapainya

tujuan yang diinginkan, serta dapat memberikan laporan yang aktual dan

sistematis.

a. Manfaat Teoritis

(1) Penelitian ini diharapkan dapat memberikan ilmu pengetahuan bagi

penulis maupun pembaca tentang sistem proteksi rele differensial

pada Generator.

(2) Penelitian ini diharapkan dapat mengetahui penyetelan sistem

proteksi rele differensial dalam mendeteksi maupun memproteksi

sistem dari gangguan.

b. Manfaat Praktis

(1) Hasil penelitian ini diharapkan dapat menambah referensi penelitian

dalam penyetelan sistem proteksi rele differensial.

(2) Penelitian ini diharapkan dapat membantu pembaca dalam

memahami cara kerja dari sistem proteksi rele differensial.

1.4 Sistematika Penulisan

Dalam penulisan skripsi ini, sistematika penulisannya sebagai berikut. BAB I

PENDAHULUAN berisi pembahasan tentang latar belakang, identifikasi masalah,

ruang lingkup masalah, tujuan dan manfaat masalah dalam bagian dari identifikasi

masalah, serta sistematika penulisan. BAB II LANDASAN TEORI berisi

pembahasan mengenai tinjauan pustaka dari beberapa penelitian, dan berisi

mengenai teori pendukung dalam penelitian. BAB III METODE PENELITIAN berisi

pembahasan mengenai perancangan penelitian, data-data penunjang dalam

5

pembahasan, serta teknik analisa. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN berisi

pembahasan mengenai hasil, pembahasan, serta implikasi penelitian. BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN berisi pembahasan mengenai kesimpulan yang dapat

diambil dari penelitian, serta saran yang dapat diberikan dalam penelitian.

6

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Berikut merupakan penelitian tentang kajian proteksi dan setting rele

diferensial pada generator yang digunakan sebagai rujukan penulis guna

mendukung penyusunan skripsi.

(Pandjaitan, 2012)Dalam buku Praktik-Praktik Proteksi Sistem Tenaga

Listrik, Bonar Pandjaitan (2012) menyebutkan bahwa proteksi dan kendali sistem

tenaga adalah subjek yang kompleks dan membutuhkan pemahaman ekstra

perihal komponen sistem tenaga listrik dan beberapa kondisi abormal yang

berpotensi terjadi akibat hubungan singkat maupun kegagalan pada peralatan.

(Rahman, 2015)Merujuk pada penelitian Wildan Imamur Rahman mengenai

setting rele diferensial BHI (Bus High Impedance) pada sistem ring 33 kV yang

diaplikasikan ke PT. Pertamina RU V di Balikpapan. Pada penelitian tersebut

menjelaskan perihal sistem kerja rele diferensial yang mengacu hukum

kircoff.Hukum kircoff merupakan kesimbangan jumlah hubungan (arus) antaran

jumlah arus yang masuk dan jumlah arus yang keluar di suatu titik.Penelitian

Wildan Imamur Rahman menjelaskan bahwa rele diferensial bekerja bila ada

gangguan pada daerah yang terproteksi dan tidak mendapat pengaruh oleh

gangguan karena kelebihan beban.

Daerah yang terproteksi oleh rele diferensial telah dibatasi oleh CT di setiap

incoming dan outgoing yang tersambung ke daerah yang terproteksi.Secara

umum, rele diferensial berfungsi sebagai pengaman utama karena sifatnya mampu

bekerja dengan kecepatan tinggi dan efektif mengamankan gangguan yang bisa

saja muncul. Dalam kondisi normal, jumlah arus yang masuk (incoming) sama

dengan jumlah arus yang keluar (outgoing) pada daerah yang terproteksi.

(Yuniarto, Subari, & Kusumastuti, AGUSTUS 2015)Penelitian milik Yuniarto

dkk. (2017) berjudul Setting Rele Diferensial pada Gardu Induk Kaliwungu Guna

Menghindari Kegagalan Proteksi menyimpulkan bahwa setting rele diferensial

7

dibutuhkan untuk mencegah arus gangguan yang merusak peralatan dan

menghambat penyaluran tenaga listrik stabil secara berkelanjutan.

(SN, Aita, & Rahmatullah, JANUARI-MEI 2017)Penelitian Wahyudi S.N.,

Retno Aita Diantari, dan Teuku Marhi Rahmatullah pada tahun 2017 silam

menganalisis proteksi diferensial generator PLTU di Suralaya. Penelitian tersebut

menyimpulkan jika arus gangguan terkecil merupakan arus gangguan 1 fasa ke

tanah yang digunakan sebagai acuan dalam pengaturan rele differensial.

(Prasetijo ST.MT & Romadona, AGUSTUS 2010)tentang studi rele proteksi

differensial generator unit 1 PLTA PBS di PT. Indonesia Power Unit Bisnis

Pembangkitan Mrica. Dalam penelitiannya menjelaskan sistem kerja rele

differensial ditentukan oleh prinsip kesimbangan.Prinsip ini membandingkan arus

sekunder yang berasal dari transformator arus di kedua sisi terminal peralatan

yang terproteksi.

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Listrik Uap (PLTU)

PLTU (pembangkit listrik tenaga uap) merupakan sistem pembangkit termal

yang menggunakan uap air sebagai sistem kerja fluida-nya. Mekanismenya

memanfaatkan energi kinetic uap untuk menggerakan poros sudu-sudu

turbin.Memproduksi listrik tenaga uap dengan cara mengambil energy panas yang

ada di dalam bahan bakar. Proses tersebut akan memproduksi uap, selanjutnya

berpindah ke dalam turbin. Nantinya turbin akan mengubah energy panas menjadi

energy mekanis yang menjadi gerak putar.

Proses selanjutnya, poros turbin dan poros generator akan dikopel sehingga

generator ikut berputar untuk menghasilkan listrik tenaga uap. Merujuk penelitian

(Kurniawan, 2012), dalam PLTU ada empat komponen utama, di antaranya adalah

kondensor, turbin, boiler, dan pompa. Secara umum sistem kerja pada PLTU

memanfaatkan bahan bakar minyak residu atau solar (MFO) dan gas alam.PLTU

memiliki kelebihan, yaitu daya yang diciptakan cukup besar sehingga unggul dari

8

pembangkit tenaga listrik lainnya.Di dalam PLTU, putaran turbin uap menjadi

sumber konsumsi energi dari alat yang digunakan.

PLTU boiler BB udara turbin generator kondensor cooling tower pompa 6

merupakan pembangkit tenaga listrik yang memanfaatkan uap sebagai prime

mover (penggerak utama). Agar mampu menghasilkan uap, maka harus melalui

proses pembakaran yang bertujuan memanaskan air. Energi listrik dibangkitkan

atau dihasilkan, salah satunya dari PLTU: pembangkit tenaga listrik yang

mengonversikan energi. Energi dari konversi PLTU berasal dari energi kimia di

bahan bakar yang berubah menjadi energi panas.Selanjutnya, energi panas

tersebut berubah menjadi energi kinetic dan ditransfigurasi menjadi energi listrik

dari putaran poros turbin. Poros turbin akan dikopel menggunakan poros generator

sehingga dapat menggerakkan generator yang dapat menghasilkan energi listrik.

Setelah terkonversi, maka energi listrik yang dihasilkan menyuplai alat sebagai

beban.

2.2.2 Prinsip Kerja PLTU

Dalam pengoperasian dari pembangkit listrik tenaga uap yaitu

menggunakan siklus rankine yang merupakan siklus kerja PLTU dari proses awal

yaitu dari air kemudian menjadi uap dan diubah kembali menjadi air dengan siklus

sederhana. Siklus rankine dapat dijelaskan dengan gambar sebagai berikut:

Gambar 2.1 Siklus Rankine

9

Dari gambar 2.1 diatas dapat dijelaskan mengenai proses kerja dari

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) dengan mengkonversikan air menjadi uap

dan diubah menjadi air kembali. Proses tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Air masuk pompa pada titik (1) dan belum terjadi pengubahan menjadi uap.

Kemudian air mengalir sampai masuk pada titik (2) dengan tekanan

isentropik sehingga volume air sedikit menurun dan temperatur pada air

meningkat.

2. Kemudian air masuk ke boiler dengan tekanan tinggi akibat dikompresi

dengan tekanan isentropik. Kemudian pada boiler terjadi proses

pembakaran sehingga air tersebut dipanasi dan berubah menjadi uap.

Kemudian keluar dari boiler menjadi uap bertekanan tinggi di titik (3).

3. Uap bertekanan tinggi yang keluar dari boiler pada titik (3) selanjutnya

masuk ke turbin. Uap tersebut diekspansikan sehingga dapat melakukan

kerja berupa putaran poros turbin. Poros turbin dikopel dengan generator

sehingga saat turbin berputar maka generator ikut berputar dan

menghasilkan energi listrik. Selama proses pada titik (3) ini terjadi

penurunan tekanan sampai di titik (4).

4. Kemudian uap masuk bekas ekspansi turbin masuk ke kondensor di titik (4).

Kemudian pada kondensor mengubah uap bekas ekspansi turbin menjadi

air dengan mendinginkan uap tersebut, dan membuang panas ke media

pendingin seperti laut, sungai, dan lainnya. Sehingga keluaran dari

kondensor berupa air dan air tersebut mengalir ke pompa pada titik (1)

untuk melakukan siklus rankine secara terus menerus.

2.3 Generator

Generator adalah komponen penting dalam sistem pembangkit listrik

bertenaga uap (PLTU). Menghasilkan energi listrik, PLTU memanfaatkan energi

kimia pada bahan bakar yang berasal dari kayu, batu bara, dan bahan bakar

lainnya. Proses pengambilan energi kimia berlanjut dengan mengubahnya menjadi

energi panas dan dikonversikan menjadi daya mekanik. Pengonversian energi

panas menjadi daya mekanik mengasilkan putaran pada poros sudut turbin.

10

Generator terhubung dengan turbin yang memicu putaran poros sudut turbin bisa

memutarkan generator, yang menciptakan daya listrik.

Sistematika generator sesuai prinsip kerja pada induksi elektromagnetik.

Generator sendiri ditemukan oleh peneliti bernama Michael Faraday yang

dimanfaatkan untuk mengonversikan energi kinetik menjadi energi listrik. Energi

kinetik didapatkan dari generator berdasarkan arus yang dihasilkan dari generator

AC dan DC. Generator AC menciptakan arus timbal-balik, sedangkan pada

generator DC menciptakan arus searah saja. Kedua generator tersebut sesuai

arus yang bisa dimanfaatkan untuk penerangan dan dapat memanaskan alat-alat

pada sistem listrik.

Tidak hanya pembangkit tenaga uap saja, generator turut dimanfaatkan pada

pembangkit lainnya karena komponen penting di dalamnya menciptakan energi

listrik. Pembangkit listrik yang berkaitan dengan generator, di antaranya PLTA,

PLTP Bumi, PLT Angin, PLTS, dan lain sebagainya. Generator merupakan sistem

yang mengubah daya mekanik menjadi daya listrik berdasarkan prinsip kerja. Jika

rotor berputar, maka belitan kawat akan memotong daya magnet pada masing-

masing kutup sehingga ada perbedaan tegangan. Berdasarkan mekanisme ini

muncullah arus listrik yang berasal dari kawat/kabel yang terhubung ke cincin

geser. Cincin geser berfungsi untuk menggeser sikat-sikat, yang menjadi

penghubung keluar.

Generator sendiri memiliki bagian utama, terdiri atas rotor. Rotor adalah bagian

yang berputar pada generator. Bagian utama kedua dari generator adalah bagian

yang tidak berputar. Berikut telah peneliti tuliskan bagian-bagian dari generator.

1. Rotor

Rotor adalah bagian yang berputar pada generator. Di dalam rotor

terdapat bagian, terdiri atas poros, inti, cincin geser, kumparan, dan

sikat-sikat. Secara umum, rotor di dalam generator terbagi menjadi dua

bagian, terdiri atas:

a) Inti kutup memiliki poros dan inti rotor yang berfungsi sebagai jalur

fluks magnet yang dibangkitkan oleh kumparan medan.

11

b) Kumparan medan memiliki dua bagian, yaitu penghantar sebagai

arus pemacu dan bagian yang terisolasi. Isolasi pada bagian ini harus

rapi dan kuat, serta tahan terhadap suhu tinggi untuk menjaga gaya

sentrifugal yang becar.

2. Stator

Stator merupakan bagian yang tidak berputar dan di dalamnya ada

rangka stator sebagai bagian terpenting. Stator berasal dari besi tuang

dan rumah dari semua bagian dari generator, kutub utama sekaligus

belitannya, kutub pembantu sekaligus belitannya, dan bantalan pada

poros.

Seperti halnya rotor, stator sama-sama memiliki bagian, yang terdiri

atas:

a) Inti stator berwujud cincin laminasi yang terikat rapat untuk

meminimalisir risiko dari arus eddy (Eddy Current Losses). Di dalam

stator ada slot yang berguna untuk meletakkan konduktor dan untuk

mengatur arah medan magnet.

b) Belitan stator terdiri atas berbagai batang konduktor yang ada di

dalam slot serta ujung kumparan. Setiap slot tersambung agar

mendapat tegangan induksi.

c) Alur stator merupakan bagian stator yang berfungsi menjadi tempat

belitan stator yang diletakkan.

d) Rumah stator terbuat dari besi tuang berbentuk silinder. Pada bagian

belakang rumah stator umumnya mempunyai sirip yang berfungsi

untuk membantu proses pendinginan.

12

Gambar 2.2 Konstruksi Sederhana Sebuah Generator (Sunil,1978)

2.4 Sistem Proteksi

Demi memproteksi alat yang terletak pada sistem tenaga listrik, maka

membutuhkan sistem proteksi. Menggunakan sistem proteksi mampu menjaga alat

pada sistem daya listrik, seperti transformator, generator, saluran udara tinggi,

busbar, saluran bawah tanah, dan sebagainya. Pengamanan ini dilakukan ketika

alat mengalami abnormal selama operasi sistem daya listrik tersebut.

Sistem pengamanan (proteksi) merupakan ketentuan dari satu atau lebih

dari alat proteksi dan alat lain agar melakukan beberapa fungsi pengamanan.

Sistem proteksi yang terdiri atas peralatan proteksi, pengawatan, transformator,

struktur (rangkaian).

2.4.1 Fungsi Utama Sistem Proteksi

Setiap sistem tentu memiliki fungsi, termasuk sistem proteksi. Di dalam

sistem proteksi terdapat beberapa fungsi, di antaranya:

a. Berfungsi untuk mengamati dan mendeteksi gangguan pada bagian sistem

yang diamankan kira-kira ada gangguan (abnormal) atau tidak.

b. Berfungsi untuk memberikan perintah trip ke PMT dan bertugas membagi

alat-alat yang terganggu dari sistem sehat sehingga sistem akan terus

beroperasi.

Selain fungsi diatas, sistem proteksi juga memiliki fungsi yaitu sebagai

berikut:

a. Sistem proteksi dapat mencegah gangguan yang terjadi pada peralatan

yang diamankan.

13

b. Apabila terjadi gangguan maka, sistem proteksi dapat mengurangi

kerusakan pada peralatan yang diamankan.

c. Digunakan sistem proteksi agar daerah peralatan yang terkena gangguan

tidak meluas .

2.4.2 Daerah Pada Sistem Pengaman/Proteksi

Semua komponen pada sistem daya listrik harus terproteksi dari gangguan.

Keamanan didapat dari rele proteksi yang tetap menekankan selektivitas dari kerja

alat pada sistem proteksi daya listrik. Agar mencapainya, maka sistem daya listrik

dibangi menjadi beberapa zona pengaman, terdiri atas:

Gambar 2.3 Daerah Pengamanan pada Sistem Daya Listrik

Keterangan :

1 = Zona Generator

2 = Zona Transformator Step-Up

3 = Zona Busbar

4 = Zona Transmisi

5 = Zona Transformator Step-Down

6 = Zona Beban

Dalam suatu sistem proteksi kerja dari suatu sistem proteksi dibagi menjadi

beberapa bagian :

a. Pengaman (proteksi) utama berperan untuk meningkatkan kehandalan,

fleksibilitas sistem proteksi, dan kecepatan pada sistem kerja.

b. Pengaman pengganti baru digunakan jika pengaman utama mengalami

kerusakan. Sekalipun sebagai pengganti, peran pengaman ini mampu

mengatasi gangguan pada sistem proteksi kerja.

c. Keamanan tambahan difungsikan untuk mendukung kerja dari sistem

pengaman utama di daerah membutuhkan penggunaan dalam kurun waktu

tertentu.

14

2.4.3 Peralatan-Peralatan Sistem Proteksi

Peralatan-peralatan pada sistem pengaman (proteksi) digunakan untuk

menjaga komponen dari risiko gangguan.Sistem pengoperasian yang cepat dan

benar sangat dibutuhkan untuk meminimalisir gangguan pada komponen sehingga

gangguan bisa hilang secara cepat.Sistem pengaman terdiri atas beberapa

komponen utama, meliputi:

PMT (Circuit Breaker) berperan untuk memutus aliran listrik dalam

rangkaian agar melepas bagian pada sistem yang terganggu.

Rele berperan sebagai elemen perasa yang akanmenemukan gangguan

pada sistem.

Current Transformer/CT (trafo arus) dan Potential Transformer/PT (trafo

tegangan) bertugas mengganti besar aliran dan tegangan listrik dari

rangkaian mendasar ke rangkaian subordinat (relay).

Wiring (pengawatan) berperan penting dalam menyambungkan komponen

pelindung agar menjadi satu sistem.

Baterai atau daya (supply) berperan penting sebagai sumber tenaga untuk

mengetrapkan PMT serta catu daya pada rele.

2.4.4 Persyaratan Sistem Proteksi

Terdapat berbagai syarat yang harus terpenuhi selama mengamankan alat-

alat sistem tenaga listrik pada sistem proteksi. Syarat-syarat keamanan tersebut

terdiri atas:

1. Keandalan (reliability). Ketika tidak terjadi masalah atau dalam kondisi

nomal, rele tidak beroperasi. Namun, jika ada masalah/kendala, rele

tidak boleh gagal selama beroperasi untuk mengatasi masalah tersebut.

Apabila gagal dalam mengatasi masalah akan menyebabkan alat-alat

rusak, bahkan daerah gangguan semakin meluas.

2. Selektivitas (Selectivity)

Sistem proteksi harus selektif dalam memilih bagian dari peralatan yang

terkena gangguan. Sistem proteksi harus mampu dalam memisahkan

bagian peralatan yang terkena gangguan dengan peralatan yang tidak

15

terkena gangguan. Sehingga bagian yang tidak terkena gangguan tetap

dalam kondisi normal.

3. Sensitivitas (sensitivity). Rele harus peka agar bisa mendeteksi

gangguan. Rele harus bisa beroperasi sejak awal ketika ada gangguan.

Berdasarkan sifat rele yang sensitif, maka gangguan akan mudah diatasi

sejak awal kejadian sehingga kerusakan pada alat bisa terminimalisir.

4. Kecepatan kerja. Rele pengaman harus mampu bekerja secara cepat.

Apabila terjadi gangguan, maka rele harus dapat mengamankan

peralatan dari gangguan. Apabila rele utama tidak dapat mengamankan,

maka rele cadangan harus dapat menggantikannya.

5. Ekonomis

Ekonomis merupakan salah satu hal yang harus diperhatikan sebagai

salah satu persyaratan sistem proteksi. Sistem proteksi tidak mungkin

digunakan pada sistem tenaga listrik apabila harga sistem proteksi lebih

mahal dari peralatan yang diamankannya.

2.5 Proteksi Pada Generator

Generator merupakan peralatan utama pada pembangkit listrik yang

berperan sebagai pengubah energi mekanik menjadi energi listrik (IEV 151-13-

35).Selama operasinya, generator membutuhkan proteksi agar terhindari dari

gangguan yang bisa saja terjadi dan berpotensi menghambat penyaluran daya

listrik.Proteksi generator diperlukan dalam melindungi generator dari berbagai

macam gangguan. Adapun alasan diperlukan proteksi generator pada peralatan

generator, diantaranya :

a) Agar dapat mengetahui gangguan pada generator dan melindunginya dari

gangguan;

b) Agar melindungi generator dari keadaan abnormal pada sistem power; dan

c) Mengamankan generator dari gangguan sistem yang tidak mampu terisolir

dengan baik oleh keamanan sistem transmisi.

16

Keamanan pada generator maupun proteksi pada transmisi diharapkan

mampu mengatasi kondisi abnormal di sistem transmisi agar tidak merusak

peralatan pembangkit. Begitupun sebaliknya, mampu mengatasi kondisi abnormal

di sistem pembangkit agar tidak merusak sistem transmisi.Secara garis besar,

sistem keamanan pada generator berperan penting untuk mengamankan

generator dari risiko gangguan, baik gangguan dari luar maupun dalam, sehingga

generator berjalan optimal tanpa mengalami kerusakan.

2.6 Rele Differensial (87G)

Proteksi Diferensial (87G) merupakan proteksi stator winding yang bekerja

cepat dalam melepas gangguan. Koneksi rele differensial diperlihatkan di gambar

berikut ini.

Gambar 2.4 Proteksi Differensial Stator

Rele diferensial akan membandingkan dua—atau bisa lebih—besaran arus

masuk dan arus keluar pada peralatan. Rele diferensial turut berperan dalam

mengatur besaran tegangan di beberapa titik pada peralatan yang digunakan.Rele

diferensial atau unit protection bekerja sesuai circulating current (arus sirkulasi).

Keduanya ditentukan oleh keseimbangan tegangan (opposed voltage).

Rele diferensial cenderung sensitif karena ukurannya ditentukan oleh selisih

arus atau arus selisih tegangan sehingga pengaturan rele bisa dilakukan pada

besaran bawah arus atau tegangan normal.Masing-masing rele per fasenya

memerlukan dua trafo arus (CT) atau sensitivitas rele yang mampu mengetahui

adanya gangguan ringan, dan menggunakan stabilitas rele yang tidak bekerja jika

di luar CTinput-nya ada gangguan. Kedua trafo arus ini akan memengaruhi

kualitas CT yang digunakan, khususnya pada rele diferensial sederhana tanpa

17

bias. Daya sensitif dan kestabilan akan sempurna jika menggunakan biased

differential relays (diferensial dengan bias).

2.6.1 Prinsip Kerja Rele Diferensial Sederhana (unbias)

Rangkaian memiliki bentuk seperti yang tertera para gambar 2.5 dengan

sebutan prinsip MerzPrice. Rele diferensial jenis ini merupakan rele searah yang

cenderung sensitif dan berkecepatan tinggi. Biasanya, rele diferensial diaplikasikan

secara paralel di output dua trafo aliran output yang masing-masing sepadan.

Output kedua CT, yaitu lA – lB memiliki selisih yang mengalir ke rele. Selama tidak

ada gangguan internal, maka kedua nilai aliran daya tetaplah sama sehingga arus

di rele adalah nol (0).

Semisal terjadi gangguan internal, seperti pada generator dan di antara dua

CT, maka aliran lA lebih besar, sedangkan aliran lB yang bernilai 0 (atau berbalik

arah). Dengan demikian aliran lA – lB lebih besar, dan rele akan bekerja.

Gambar 2.5 Arus perpindahan (sirkulasi) dari trafo arus A dan B pada diferensial sederhana (unbias)

Gambar 2.6 Tegangan output trafo arus A dan B

Permasalahan tersebut bisa diuraikan dengan menggambarkan rangkaian

ekuivalen dari gambar 2.6, seperti pada gambar 2.7 maupun 2.8. Impedansi

magnetisasi pada CT (Ze) variabelnya bersifat sapadan aliran (tab) yang diubah.

Hal ini umum dilakukan ketika terjadi multirating pada CT. Resistans kawat

penyambung CT ke rele (RL), terutama CT A dan CT B bisa saja berlainan.

18

Gambar 2.7 Rangkaian ekuivalen rele differensial kedua CT tidak jenuh

Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen rele diferensial CT di ujung B jenuh sepenuhnya

a. Seandainya panjang salurah sebelah kanan dan sebelah kiri rele-nya tidak

seimbang, maka drob teganan keduanya akan berbeda karena Isa x RLa ≠

Isb x RLb. Pada gambar 2.6 berarti rele tidak tersambung di C: VX ≠ VY

yang mengakibatkan aliran arus melintasi rele.

b. CT di kedua ujung zona pengaman terhubung dengan burder yang

berlainan. Pasalnya arus primer dari kedua CT tersebut sama, sehingga

perubahan pada sekunder kedua CT juga sama, tepatnya ia = ib. Burder

yang berlainan, maka tegangan sekunder CT turut berlainan, yaitu ea ≠ eb

karena aliran magnetisasi kedua CT berlainan. Imbas berlainannya CT

menyebabkan aliran iR melintasi rele (gambar 2.7).

IR = isa - isb

= (ia – iea) - (ib – ieb)

= ieb – iea (2.1)

Jika tegangan sekunder di kedua CT berlainan ea ≠ eb, maka tegangan nol

tidak ada di tengah aliran penyambung (lead), melainkan bergesar (gambar

2.6).

a. Karakter kedua CT tidaklah serupa karena berbeda sifat jenuhnya atau Zea

≠ Zeb. Jika ada perpedaan pada impedans magnetisasi akan memicu

19

perbedaan aliran magnetisasi iea ≠ ie, yang selisihnya mengalir melintasi

rele:

IR = (iea – ieb) (2.2)

Gambar 2.9 Karakteristik CT

2.6.2 Daerah Pengaman Rele Differensial

Seandainya terjadi permasalahan di daerah proteksi, maka rele diferensial

akan beroperasi, seperti pada gambar 2.10. Saat CT melintasi arus l1, CT2 tidak

terdapat arus yang mengalir (l2 = 0). Hal ini disebabkan arus gangguan melintasi

titik gangguan sehingga CT2 tidak ada yang melintasi sehingga sekunder CT tidak

memiliki arus yang mengalir (i2 = 0). Tanpa aliran arus menyebabkan i1 tidak

seimbang dengan i2 sehingga rele beroperasi.

Gambar 2.10 Rele differensial gangguan di dalam wilayah proteksi

Seandainya ada gangguan di luar wilayah proteksi, maka rele

diferensial tidak beroperasi (lihat gambar 2.11). Saat sisi primer kedua CT

mendapat aliran arus l1 dan i2 yang memiliki rasio CT1 dan CT2, maka besaran

arus yang melintasi sekunder CT1 dan CT2 yang mengarah ke rele besarnya

seimbang (i1 = i2). Artinya, tidak terdapat selisih aliran yang melintasi rele

sehingga rele diferensial tidak beroperasi. Sirkulasi aliran yang terganggu di luar

wilayah proteksi kerja rele.diferensial tidak memengaruhi arus yang melintasi

kedua CT yang tersemat di alat yang diamankan karena arus primer di CT1 dan

20

CT2 besarannya sama sehingga rele diferensial tidak beroperasi karena tanpa

perbedaan arus (∆i = 0 ).

Gambar 2.11 Rele differensial gangguan di luar daerah pengamanan

Selama beroperasi, ada beberapa kekurangan dari rele diferensial unibas,

di antaranya:

a. Karakteristik CT

Ketika ada gangguan di luar, karakteristik CT tidak akan seimbang sehingga

menciptakan tegangan di setiap sekunder CT memengaruhi panjang kontrol

sekunder CT yang tidak seimbang juga.

b. Magnetising Inrush Current (MIC)

Aliran ini keluar di sebelah primer CT dan cenderung mengoperasikan rele.

Untuk mengatasi kekurangan rele differensial unbias dan membuat rele

stabil maka dilakukan dengan metode, di antaranya:

I. Kesulitan karakteristik CT mampu diselesaikan menggunakan rele

diferensial persentase (bias).

II. Kesulitan magnetizing inrush current mampu diatasi

menggunakan harmonic restraint sebagai penyelesaian utama

dan dapat dilakukan dengan menaikkan setting persentase

dengan batasan aman pada rele diferensial bias.

2.6.3 Rele Differensial Bias (restraint)

Kumparan Penahan ditambahkan untuk mengakomodasi perbedaan CT

dan ini sangat penting untuk gangguan eksternal.

21

Gambar 2.12 Rele differensial kumparan penahan (bias)

Pada saat kondisi normal (tidak ada gangguan) di wilayah pengaman, ada

kemungkinan muncul arus tidak seimbang (Δi), seperti pada gambar 2.9,

menyebabkan relai pengamanan salah kerja. Penyebab timbulnya arus tidak

seimbang/Δi (lihat gambar 2.9), dapat disebabkan oleh:

a. Karakteristik kelengkungan magnetic dari CT1 dan CT2 pada arus hubung

singkat yang sangat besar menyebabkan arus sekunder dan arus tidak linier

terhadap arus primer karena kejenuhan CT.

b. Inrush current

Melihat adanya perbedaan arus (Δi) di antara kedua CT yang terpasang,

dibuatlah rele diferensial jenis kumparan penahan (persentase) yang mempunyai

karakteristik kerja mengikuti kemungkinan terjadinya (Δi). Sebagai pencegahan,

arus gangguan (IF) yang besar di luar wilayah pengamannya, rele diferensial

dipasang kumparan penahan (restraint) di kedua sisinya (lihat gambar 2.12).

Kumparan penahan inilah yang menahan rele tidak bekerja apabila terjadi arus

gangguan yang besar diluar daerah pengamannya, karena makin besar arus

gangguan yang melewati rele makin besar pula kopel penahan yang dihasilkan

oleh kumparan penahan sehingga relai tidak bekerja.

Koneksi rele diferensial dapat diperlihatkan pada gambar 2.13 dan

karakteristik diferensial tipe bias ada di gambar 2.14.

22

Gambar 2.13 Koneksi Rele Differensial Tipe Bias

Gambar 2.14 Karakteristik Operasi Rele Differensial Bias

Ambang batas pengaturan arus diferensial Is1 dapat sampai 5 % dari arus

rating generator, untuk dapat memberikan perlindungan (proteksi) pada belitan

sebanyak mungkin. Break Point kemiringan (slope) dapat diatur di atas nilai arus

rating generator, sampai 120 %. Agar bisa stabil terhadap gangguan eksternal

kestabilan ketika terjadi transient asimetris saturasi CT, maka bias kemiringan

(slope) K2 dapat diatur dengan persentase 150%.

Persyaratan CT untuk proteksi diferensial akan bervariasi menurut rele yang

digunakan. Rele numeric modern mungkin tidak memerlukan CT secara khusus,

yang dirancang untuk proteksi diferensial berdasarkan IEC 60044-1 class PX (atau

BS 3938 class X). Namun, syarat yang sehubungan dengan tegangan knee-point

masih harus diperiksa untuk spesifikasi rele yang akan digunakan.

2.7 Prinsip Dasar Pengawatan

Dalam pembahasan mengenai rele, pengawatan sangat diperlukan untuk

mengetahui alat yang digunakan serta jalannya rangkaian dalam mengamankan

ataupun memproteksi suatu peralatan dari gangguan. Berikut merupakan alat yang

digunakan dalam pengawatan.

1. MCB (Mini Circuit Breaker) / Fuse

MCB dalam pengawatan yaitu berfungsi sebagai pengaman rangkaian

power supply jika terjadi short circuit pada rangkaian peralatan

23

Gambar 2.15 MCB

2. Auxiliary

Pada pengawatan, auxiliary digunakan sebagai kotak bantu indikasi

ataupun interlock.

Gambar 2.16 Auxiliary

3. Selector Switch

Alat ini digunakan untuk memilih rangkaian mana yang akan dihubungkan

dari suatu pengawatan.

Gambar 2.17 Selector Switch

4. Tombol Tekan

Tombol tekan merupakan alat yang digunakan sebagai saklar ON/OFF yang

bekerja dengan cara menekan tombol.

24

Gambar 2.18 Tombol Tekan

5. Termostat

Alat ini dapat bekerja dikarenakan ada perubahan suhu yang settingnya

bisa diatur.

Gambar 2.19 Termostat

6. Kontaktor

Kontaktor merupakan alat yang digunakan untuk mengubungkan atau

memutuskan arus. Dimana prinsip kerjanya berdasarkan inputan tegangan

AC/DC.

Gambar 2.20 Kontaktor

7. Current Transformer (CT)

25

Komponen ini berfungsi untuk mentransformasi atau mengubah besaran

arus untuk keperluan pengukuran dan proteksi.

Gambar 2.21 Current Transformer (CT)

8. Potential Transformer (PT)

Komponen ini digunakan untuk mentransformasi atau mengubah besaran

tegangan untuk keperluan pengukuran.

Gambar 2.22 Potential Transformer

9. Tripping Coil

Tripping coil merupakan komponen belitan yang terdapat di dalam

rangkaian kontrol PMT (Pemutus Tenaga) yang digunakan untuk membuka

PMT.

26

Gambar 2.23 Tripping Coil

10. Closing Coil (CC)

Closing Coil merupakan komponen belitan yang terdapat di dalam

rangkaian kontrol PMT yang berungsi untuk menutup PMT.

Gambar 2.24 Closing Coil

11. Meter

Meter pada pengawatan digunakan sebagai media pembacaan besaran dan

tegangan yang terukur dengan skala.

Gambar 2.25 Meter

12. Announciator

Komponen ini digunakan sebagai indikator terjadi kelainan pada sistem

dengan memberikan sinyal suara (horn)

27

Gambar 2.26 Announciator

13. Kabel

Terdapat macam-macam jenis kebil dan ukurannya, seperti NYAF, NYM,

NYCY, NYY. Setiap kabel memiliki ukuran yang berbeda. Seperti contoh

ukuran kabel yaitu: 1x2,5 mm; 1x1,5 mm; 4x2,5 mm; 4x4mm dan lain-lain.

Gambar 2.27 Kabel

14. Labelling

Labelling digunakan sebagai penanda atau penomoran kabel sehingga

dapat memudahkan pada saat troubleshooting/instalasi.

Gambar 2. 28 Labelling

15. Terminal

28

Terminal berfungsi sebagai terminasi atau penghubung antar rangkaian.

Gambar 2.29 Terminal

Rangkaian Kontaktor dapat dijelaskan pada gambar rangkaian berikut ini:

Gambar 2.30 Rangkaian Kontaktor

Pada kontaktor terdapat dua jenis kontaktor yaitu kontaktor utama dan

kontaktor bantu. Kontaktor dapat bekerja apabila kumparan diberikan tegangan,

sehingga kontaktor utama dan kontaktor bantu dapat berubah dari NC (normally

close) menjadi NO (normally open) ataupun sebaliknya sehingga dapat

menyalurkan arus ke rangkaian berikutnya.

Sedangkan rangkaian kontrol PMT dapat dijelaskan dengan gambar berikut

ini:

29

Gambar 2.31 Rangkaian Kontrol PMT

2.8 Jenis Gangguan

2.8.1 Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah

(SN, Aita, & Rahmatullah, JANUARI-MEI 2017)Gangguan yang sering

terjadi pada sistem tenaga listrik merupakan gangguan asimetris sehingga

memerlukan metode komponen simetris untuk menganalisa tegangan dan arus

pada saat terjadinya gangguan. Gangguan yang terjadi dapat dianalisa dengan

menghubung-singkat semua sumber tegangan yang ada pada sistem dan

mengganti titik (node) gangguan dengan sebuah sumber tegangan di titik

gangguan tersebut. dengan menggunakan metode ini sistem tiga fasa tidak

seimbang dapat direpresentasikan dengan menggunakan teori komponen simetris

yaitu berdasarkan komponen urutan positif, komponen urutan negatif dan

komponen urutan nol.

30

Gambar 2.32 Gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah

𝐼1𝑓𝑎𝑠𝑎 − 𝑡𝑎𝑛𝑎ℎ =3E

Z1eq+Z2eq+Z0eq+Zef (2.3)

Dimana,

I = Arus gangguan hubung singkat fasa-tanah (A)

E = Tegangan fasa-netral sistem (V)

Z1eq = Impedansi ekivalen urutan positif (Ohm)

Z2eq = Impedansi ekivalen urutan negatif (Ohm)

Z0eq = Impedansi ekivalen urutan nol (Ohm)

Zf = Impedansi gangguan (Ohm)

arus gangguan 1 fasa ketanah dihitung untuk lokasi gangguan yang

diasumsikan terjadi pada 25%, 50%, 75% dan 100% panjang penyulang, sehingga

dengan rumus terakhir diatas dapat dihitung besarnya arus gangguan 1 fasa ke

tanah sesuai lokasi gangguannya.

2.8.2 Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa

Pada gangguan hubung singkat fasa ke fasa, arus saluran tidak

mengandung komponen urutan nol dikarenakan tidak ada gangguan yang

terhubung ke tanah.

Gambar 2.33 Gangguan hubung singkat dua fasa

𝐼𝑎1 =𝑉𝑓

𝑍1+𝑍2 (2.4)

Keterangan :

Vf = Tegangan di titik gangguan sesaat sebelum terjadinya gangguan (V)

31

Z1 = Impedansi urutan positif dilihat dari titik gangguan (Ohm)

Z2 = Impedansi urutan negatif dilihat dari titik gangguan (Ohm)

2.8.3 Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa Ke Tanah

Gambar 2.34 Gangguan hubung singkat dua fasa ke tanah

𝐼𝐴1=

𝑉𝑓

𝑍1+

𝑍2𝑍0𝑍2+𝑍0

(2.5)

Keterangan :


Z0 = Impedansi urutan nol dilihat dari titik gangguan (Ohm)


Z2 = Impedansi urutan negatif dilihat dari titik gangguan (Ohm)

2.8.4 Ganguan Hubung Singkat Tiga Fasa

Gambar 2.35 Gangguan hubung singkat tiga fasa

Gangguan hubung singkat tiga fasa termasuk dalam klasifikasi gangguan

simetris, dimana arus maupun tegangan setiap fasanya tetap seimbang setelah

gangguan terjadi, sehingga pada sistem seperti ini dapat dianalisa hanya dengan

menggunakan komponen urutan positif saja, yaitu :

𝐼𝐴 =

𝑉𝑓

𝑍1

(2.6)

Keterangan :


32


IA = Arus pada fasa A (Ampere)

33

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Perancangan Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode kuantitatif,

merupakan salah satu jenis penelitian yang menyajikan penelitan berupa angka-

angka. Penelitian metode kuantitatif lebih menekankan pada penggunaan angka-

angka sehingga dapat dijelaskan lebih detail dan lebih jelas. Adapun metode yang

digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Metode Pustaka

Metode Pustaka yaitu mencari data-data yang berkaitan dengan rele

differensial pada generator, dari literatur buku-buku perpustakaan, baik

dari tugas akhir maupun jurnal.

2. Pengumpulan Data

Pengumpulan data dilakukan dengan cara mengumpulkan data-data

terkait penelitian yang berkaitan dengan proteksi generator di

PT.Indonesia Power Suralaya PGU.

3. Metode Observasi

Metode Observasi yaitu dengan melakukan pengamatan secara langsung

untuk memperoleh data-data yang relevan, dalam tahap ini dilakukan

pada generator unit 6 PLTU Suralaya.

4. Metode Analisa

Metode Analisa dilakukan dengan cara menghitung dan menganalisa rele

differensial pada generator di Pembangkit Listrik Tenaga Uap Suralaya

berdasarkan data yang telah didapat agar keakuratan data dapat

dipertanggung jawabkan.

5. Metode Wawancara

Metode Wawancara yaitu melakukan tanya jawab dengan tenaga ahli

dibidang kelistrikan khususnya di Pembangkit Listrik Tenaga Uap

34

Suralaya bagian proteksi dan yang berkaitan dengan masalah yang akan

dibahas serta dengan dosen pembimbing.

3.1.1 Diagram Alir Penelitian

Untuk melakukan perancangan penelitian ini, maka dapat dibantu dengan

diagram alir untuk menentukan langkah yang digunakan dalam menyelesaikan

penelitian. Diagram alir penelitian sebagai berikut:

35

Mulai

Pengolahan Data

Perhitungan

arus hubung

singkat

Setting Rele

Differensial

Jika Id<Iset

Sesuai

Perhitungan

Menghitung Ulang Setting Rele

Differensial

Analisa

Penarikan Kesimpulan

Selesai

Pengumpulan Data: Data

Generator, Data Transformer

Utama, Data Rele Differensial

Tidak

Ya

36

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

3.2 Data Kelistrikan PLTU Suralaya

3.2.1 Single Line Diagram PLTU Suralaya

Diagram satu garis PLTU Suralaya. PLTU Suralaya terdiri dari 7 unit, dimana

7 unit tersebut dibagi menjadi 2 bagian, yaitu unit 1-4 dan unit 5-7. Pada unit 1-4

memiliki kapasitas sebesar 400 MW sedangkan pada unit 5-7 memiliki kapasitas

sebesar 600 MW.

Gambar 3.2 Single Line Diagram PLTU Suralaya

Keterangan :

Generator Unit 1-4 : 400 MW

Generator Unit 5-7 : 600 MW

Transformator Unit 1-4 : 471 MVA

Transformator Unit 5-7 : 767 MVA

500 KV

150 KV

CILEGON 1 CILEGON 2 GANDUL 1 GANDUL 2

CILEGON 1 CILEGON 2 SALIRA 1 SALIRA 2

37

Gambar 3.3 Single Line Diagram Generator Unit 6

3.2.2 Data Generator

Generator yang digunakan pada unit 6 membangkitkan energi listrik dengan

daya output sebesar 600 MW dengan tegangan 23 KV. Tabel generator pada unit

6 dijelaskan pada tabel sebagai berikut:

Tabel 3.1 Data Generator Unit 6

87G

38

Pabrik pembuat Mitsubishi Electric Corporation, Japan

Kecepatan Putaran 3000 rpm

Jumlah Fasa 3

Frekuensi 50 Hz

Tegangan 23 KV

Tekanan gas hydrogen 5 kg/cm2g

Keluaran Daya Semu 767 MVA

Keluaran Daya Aktif 651,95 MW

Arus 19253 A

Faktor Daya 0,85

Rasio hubung singkat 0.58 saat Daya Semu 706 MVA

Volume gas 125 m3

Tegangan eksitasi 590 V

Kumparan Stator Wye

Arus medan 4965 A

Reaktansi:

1. Sinkron (Xd) = 176%

2. Transient (Xd’) = 26,8%

3. Subtransient (Xd”) = 23,6%

4. Urutan Fasa Negatif(X2) = 0,235 pu

5. Nol (X0) = 0,133 pu

3.2.3 Data Transformator Utama

Tabel 3.2 Data Transformator Utama

Merk Mitsubishi Electronic

Daya 767 MVA

Konstanta Belitan Trafo 500 KV/23 KV

Impedansi Trafo (XT) 12,43%

Impedansi urutan negatif (X0T) 0,5 XT

39

Arus nominal transformer 885,6 A (primer)

3.2.4 Data Rele Differensial

Merk : GEC ALSTOM

Tipe : P343

Arus Nominal (IN) : 5 A

Rasio CT Line : 24000/5 A

Rasio CT Netral : 24000/5 A

∆I : 250 mA

Slope : 10 %

Gambar 3.4 Rele Differensial Microprocessor digital

Merk : SOLID STATE




∆I : 125 mA

Slope : 10 %

CT Class : 5P10

40

Gambar 3.5 Rele Differensial Solid State

3.2.5 Data Hubung Singkat Eksisting Pada PLTU Suralaya

Tabel 3. 3 Data Hubung Singkat Eksisting

Arus Hubung Singkat 3 Fasa (A)

Primer (A) Sekunder (A)

315909 65,814

4,02 x 103 10,58

- 18,75

9,241 x 103 28,879

2,024 x 104 16,869

Tabel 3. 4 Data Hubung Singkat Eksisting

Arus Hubung Singkat 2 Fasa (A) Arus Hubung Singkat 1 Fasa Ke Tanah (A)

Primer (A) Sekunder (A) Primer (A) Sekunder (A)

8,012 x 103 25,038 999,14 16,672

1,755 x 104 14,625 1 x103 16,672

3.3 Teknik Analisis

Teknik analisis menjelaskan mengenai tahapan-tahapan yang dilakukan

dalam pengolahan data, yaitu sebagai berikut:

1. Menghitung arus gangguan hubung singkat

1) Menghitung arus dasar untuk digunakan data selanjutnya dengan rumus

sebagai berikut:

41

Arus Dasar = 𝑀𝑉𝐴 𝐵𝑎𝑠𝑒

√3×𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 (3.1)

2) Perhitungan arus dasar dilakukan untuk membantu dalam perhitungan arus

hubung singkat 3 fasa. Kemudian mencari beban maksimum generator yang

akan digunakan untuk menghitung arus penuh pada sekunder CT dengan

rumus sebagai berikut:

Imaksgen = 𝑀𝑉𝐴 𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟

√3 ×𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 (3.2)

Menghitung arus penuh pada sekunder CT dengan menggunakan rumus

sebagai berikut :

Arus Penuh Pada Sekunder CT= Arus maks x Ratio Sekunder CT (3.3)

3) Setelah mendapatkan arus dasar, maka selanjutnya menghitung impedansi

dasar dengan rumus sebagai berikut:

Impedansi(Z) Dasar =𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛2

𝑀𝑉𝐴 𝐵𝑎𝑠𝑒 (3.4)

Impedansi(Z) Sistem = 𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛2

𝑀𝑉𝐴 𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 (3.5)

Keterangan :

Z = Impedansi (𝝮)

4) Setelah didapat nilai Z, perhitungan selanjutnya yaitu mencari nilai XG dan XT

dengan rumus sebagai berikut:

XG = X”d ×𝑀𝑉𝐴 𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟


XT = Z × 𝑀𝑉𝐴 𝑇𝑟𝑎𝑓𝑜


Dimana:

XG = Impedansi Generator (pu)

XT = Impedansi Transformator (pu)

5) Menghitung Arus basis dengan persamaan sebagai berikut:

Ibasis = 𝑀𝑉𝐴 𝐵𝑎𝑠𝑒

√3×𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 (3.8)

6) Untuk menghitung arus hubung singkat tiga fasa, terlebih dahulu menghitung

impedansi penggantinya, dengan persamaan sebagai berikut:

42

Zpengganti = 𝑋𝑔 ×(𝑋𝑡+𝑋𝑠)

𝑋𝑔+𝑋𝑡+𝑋𝑠 (3.9)

7) Sehingga arus hubung singkat tiga fasa dapat dihitung dengan rumus

sebagai berikut:

I hs3Ø = 𝑉

𝑍𝑝𝑒𝑛𝑔𝑔𝑎𝑛𝑡𝑖 (3.10)

8) Gangguan pada salah satu fasanya menyebabkan arus yang diperoleh dari

fasor tidak seimbang, salah satunya yaitu arus gangguan pada 1 fasa,

disebabkan salah satu fasanya terkena pohon atau kawat yang terhubung

dengan tanah, yang dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut :

Zn (dalam pu) = 𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛2


Rn = Zn (dalam pu) = 𝑅𝑛

𝑍𝑛 (3.12)

Zntotal = 3 x Rn (3.13)

Keterangan :

Z = Impedansi (pu)

Rn = Tahanan Pentanahan (𝝮)

9) Selanjutnya mencari nilai XG dan XT, dengan rumus sebagai berikut :

XG = X0 generator ×𝑀𝑉𝐴 𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟


XT = X0 trafo ×𝑀𝑉𝐴 𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟


Keterangan :

X0gen = Urutan fasa nol generator (pu)

X0trafo = Urutan fasa nol transformator (pu)

Selanjutnya dapa mencari besar impedansi urutan nol pengganti dari

perhitungan diatas dengan rumus sebagai berikut :

Z0pengganti = 𝑋𝑔 ×(𝑋𝑡+𝑋𝑠)

𝑋𝑔+𝑋𝑡+𝑋𝑠 (3.16)

Sehingga dapat dihitung arus hubung singkat 1 fasa ke tanah dengan

rumus sebagai berikut :

43

Ihs1fasa = 3 × 𝑉

𝑍0+𝑍1+𝑍2+3𝑅𝑛 (3.17)

Keterangan :

Ihs1𝛺 = Arus hubung singkat 1 fasa ke tanah (A)

Vf = Tegangan hubung singkat (V)

Z0 = Urutan fasa nol (pu)

Z1 = Urutan fasa positif (pu)

Z2 = Urutan fasa negatif (pu)

Rn = Tahanan pentanahan (ohm)

2. Menghitung Setting Rele Differensial

1) Menghitung nilai rasio CT terpasang

Irat = 110% x Inom (3.18)

Menghitung arus nominal dengan rumus :

Inom = 𝑆

√3 ×𝑉 (3.19)

Inom = Arus Nominal (A)

S = Daya yang disalurkan (MVA)

V = Tegangan trafo CT pada kedua sisi (kV)

Setiap jaringan yang dialiri arus disebut arus nominal.

2) Menghitung Arus Sekunder ( CT Transformator )

Isek = 1

𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜 𝐶𝑇 × 𝐼𝑛 (3.20)

3) Menghitung Mismatch

Sebelum menghitung mismatch, terlebih dahulu mencari IFsek dan nilai S

yang kemudian hasil dari S tersebut dapat disamakan pada tabel ratio tap

untuk mendapatkan nilai 𝑇𝑙

𝑇ℎ dengan rumus sebagai berikut :

IFsek = Isek x √3 (3.21)

S = 𝐼𝐹𝑠𝑒𝑘

𝐼𝐹𝑠𝑒𝑘 (3.22)

M = (𝐼𝐿

𝐼𝐻−

𝑇𝐿

𝑇𝐻

𝑆) × 100% (3.23)

44

4) Menentukan ratio tap dari tabel

Tabel 3.5 Ratio tap

5) Menghitung Arus Differensial

Perhitungan arus differensial didapatkan dengan mengurangi arus

keluaran trafo CT pada sisi primer dan pada sisi sekunder.

Persamaan :

Idifferensial = ICT1 – ICT2 (3.24)

Keterangan :

Idifferensial = Arus diferensial (A)

ICT1 = Arus keluaran trafo arus 1 (CT1) (A)

ICT2 = Arus keluaran trafo arus (CT2) (A)

6) Menghitung Arus Restrain (penahan)

Perhitungan arus penahan yaitu dengan cara menjumlahkan arus

keluaran trafo CT pada sisi primer (CT1) dan sisi sekunder (CT2)

kemudian hasil penjumlahan tersebut dibagi 2.

Ir =𝐼𝑐𝑡1+ 𝐼𝑐𝑡2

2 (3.25)

Keterangan :

Ir = Arus penahan (A)

ICT1 = Arus keluaran trafo arus pada sisi primer (CT1) (A)

ICT2 = Arus keluaran trafo arus pada sisi sekunder (CT2) (A)

45

7) Menghitung Percent Slope (Setting kecuraman)

Percent slope digunakan untuk memastikan senstifitas dari kerja rele saat

terjadi gangguan internal dengan menggunakan slope 1 pada arus

gangguan yang kecil, sedangkan agar tidak bekerja diluar daerah

pengamanan rele differensial, dihitung slope 2 pada arus gangguan besar,

dengan perhitungan slope yaitu dengan rumus sebagai berikut:

Slope1 = 𝐼𝑑

𝐼𝑟 × 100% (3.26)

Keterangan :

Slope : Nilai setting kecuraman didaerah gangguan (%)

Id : Arus Differensial (A)

Ir : Arus Restrain (A)

8) Menghitung Arus Setting

Perhitungan arus setting dilakukan dengan mengkalikan perhitungan nilai

slope dengan nilai arus restrain. Kemudian setelah didapatkan arus

setting, melakukan perbandingan dengan arus differensial dan dibuat

kesimpulan.

Persamaan :

Isetting = %Slope X Irestrain (3.27)

Minimum setting = Kesalahan pada generator (%) + Nilai perhitungan

mismatch(%) + Error CT (%) + Toleransi (%) + Perhitungan Slope

(%) (3.28)

9) Menghitung arus gangguan hubung singkat

Menghitung arus gangguan hubung singkat dengan menggunakan

perhitungan arus gangguan hubung singkat dikali dengan rasio trafo arus

(CT).

I hs = arus gangguan hubung singkat x ratio CT (3.29)

Keterangan :

I hs = Arus gangguan hubung singkat (A)

47

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Perhitungan Arus Gangguan Generator

Permasalahan yang dapat menyebabkan gangguan dalam PLTU sehingga

dapat men-tripkan rele yaitu gangguan tiga fasa, gangguan dua fasa, dan

gangguan satu fasa ke tanah. Untuk menghitung arus gangguan hubung singkat

tiga fasa, dan gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah menggunakan data

kapasitas dari generator dan data impedansi dari generator tersebut

4.1.1 Perhitungan arus gangguan hubung singkat tiga fasa

Generator = 767 MVA

MVA Base = 100 MVA

Mencari arus dasar dengan perhitungan (3.1) sebagai berikut :

Arus Dasar = 𝑀𝑉𝐴 𝐵𝑎𝑠𝑒

√3×𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 =

100 𝑀𝑉𝐴

√3×23 𝐾𝑉= 2510,21 𝐴 (4.1)

Mencari beban maksimum generator dengan perhitungan (3.2) sebagai berikut:

Imaksgen = 𝑀𝑉𝐴 𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟

√3×𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 =

767 𝑀𝑉𝐴

√3 ×23 𝐾𝑉 = 19253 A (4.2)

Arus Penuh Pada Sekunder CT = Arus maks x Ratio sekunder CT

= 19253 x 5

24000

= 4,011 A (4.3)

Setelah didapat arus dasar (4.1), selanjutnya mencari impedansi dasar sesuai

dengan perhitungan (3.4) sebagai berikut :

Impedansi(Z) Dasar =𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛2

𝑀𝑉𝐴 𝐵𝑎𝑠𝑒=

23 𝐾𝑉2

100 𝑀𝑉𝐴= 5,29 𝜴 (4.4)

Pada saat subtransient (Xd”) = 23,6% , sehingga didapat nilai XG :

XG pada basis 100 MVA = 0,236 X 100 𝑀𝑉𝐴

767 𝑀𝑉𝐴

= j0,031 pu

Impedansi Generator (XG) = 0,031 <900 p.u (4.5)

Kemudian mencari impedansi transformator sebagai berikut :

48

Data Transformator:

Transformator = 767 MVA

Konstanta Belitan Trafo = 500 kV/23 kV

Impedansi Trafo (XT) =12,43%

Impedansi urutan nol (X0) = 0,5 XT

Impedansi urutan nol (X0) = 0,062 pu

Maka nilai dari impendansi Trafo dapat dihitung sebagai berikut :

XT = 0,1243 X 100 𝑀𝑉𝐴

767 𝑀𝑉𝐴= 𝑗0,016 p.u

Impedansi Transformator = 0,016 <900 p.u (4.6)

Impedansi basis 100 MVA yang didapat diatas sehingga diperoleh sebagai berikut:

XG = j0,031 (4.5)

XT = j0,016 (4.6)

Asumsi : menggunakan data sistem sumber (Xs) dari skripsi milik Teuku Mardhi

Rahmatullah dikarenakan tidak mendapatkan data tersebut.

Sistem Sumber (Xs) = j0,106 pu = 0,106 <900 pu

Ibasis = 𝑀𝑉𝐴 𝑏𝑎𝑠𝑒

√3 ×𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛

= 100 𝑀𝑉𝐴

√3 ×23 𝐾𝑉

= 2510,21 A (4.7)

49

Gambar 4.1 Jala Urutan Positif

Kemudian mencari impedansi pengganti,sesuai dengan rumus (3.9) sebagai

berikut :

Zpengganti = 𝑋𝑔 ×(𝑋𝑡+𝑋𝑠)

𝑋𝑔+𝑋𝑡+𝑋𝑠

= 𝑗0,031 ×𝑗(0,016+ 0,106)

𝑗0,031+𝑗0,016+𝑗0,106

= 0,024 <900

Maka nilai dari Zpengganti yaitu sebesar 0,024 <900 (4.8)

Besar arus gangguan yang mengalir ke rele pada lokasi gangguan

I hs3Ø = 𝑉

𝑍𝑝𝑒𝑛𝑔𝑔𝑎𝑛𝑡𝑖

= 1

0,024<90

=41,667 <-900 pu (4.9)

Sehingga arus hubung singkat tiga fasa dalam ampere yaitu adalah :

I hs3Ø = 41,667 <-90 pu x 2510,21 A = 104592,920 <-900 A (4.10)

4.1.2 Perhitungan arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah

Tahanan pentanahan Rn = 0,173 𝝮

Kemudian mengubah Rn menjadi Zn dengan cara sebagai berikut :

+

-

V1= 1pu

Generator 𝑗0,031 p.u

Transformator 𝑗0,016 p.u

Sistem Sumber j0,106 pu

F1

50

Zn (dalam pu) = 𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛2

𝑀𝑉𝐴 𝐵𝑎𝑠𝑒

= 23 𝑘𝑉2

100 𝑀𝑉𝐴

= 5,29 pu (4.11)

Rn = Zn (dalam pu) = 𝑅𝑛

𝑍𝑛

= 0,173𝛺

5,29𝛺

= 0,032 pu (4.12)

Zntotal = 3 x Rn = 3 x 0,032 pu = 0,096 pu (4.13)

Reaktansi urutan nol(X0) = 0,133 pu

Reaktansi urutan nol (X0) didapat dari data generator yang terdapat pada data

generator pada BAB III. X0 merupakan XG pada fasa ke tanah. Sehingga besar

nilai X0 didapat yaitu:

XG = 0,133 x 100 𝑀𝑉𝐴

767 𝑀𝑉𝐴

= j0,017 pu (4.14)

Reaktansi trafo pada saat fasa ke tanah yaitu sebesar 0,062 pu didapat dari data

transformator utama pada BAB III. Sehingga nilai XT dapat dihitung sebagai

berikut:

XT = 0,062 x 100 𝑀𝑉𝐴

767 𝑀𝑉𝐴

= j0,008 pu (4.15)

Sehingga didapat nilai XG dan XT sebagai berikut :

XG = j0,017 pu

XT = j0,008 pu

X0S = j0,1 pu

Asumsi : Nilai X0S diasumsikan dengan menggunakan data skripsi milik skripsi milik

Teuku Mardhi Rahmatullah dikarenakan tidak mendapatkan data tersebut.

51

Gambar 4.2 Jala Urutan Nol

Kemudian mencari impedansi urutan nol pengganti dengan rumus (3.16) sebagai

berikut :

Z0pengganti = 𝑋𝑔+𝑅𝑛 ×(𝑋𝑡+𝑋𝑠)

𝑋𝑔+𝑅𝑛+𝑋𝑡+𝑋𝑠

Z0pengganti = 𝑗0,017+0,032 ×𝑗(0,008+0,1)

𝑗0,017+0,032+𝑗0,008+𝑗0,1

= 0,158 <14,3590 pu (4.16)

Sehingga dapat mencari arus hubung singkat 1 fasa ke tanah dengan rumus

sebagai berikut :

Ihs1fasa = 3 × 𝑉

𝑍0+𝑍1+𝑍2+3𝑅𝑛

= 3 ×1

0,158<14,359+0,024<90+0,024<90+(3×0,032)

= 11,369 <-19,292 pu (4.17)

Sehingga besar arus hubung singkat satu fasa dalam ampere yaitu sebesar :

Ihs1Ø = 11,369 <-19,292 x 2510,21 A

= 28538,577 <-19,2920 A (4.18)

4.2 Karakteristik Rele Differensial

Merk : GEC ALSTOM

Tipe : P343



Generator j0,017 pu

Rn 0,032 pu

Transformator j0,008 pu

Sistem sumber j0,1 pu

52


Karakteristik rele differensial pada PLTU Suralaya memiliki nilai slope

sebesar 10%.

4.3 Perhitungan Pada Generator

4.3.1 Menghitung Arus Nominal

Untuk menghitung penyetelan rele differensial maka hal yang perlu

dilakukan yaitu mengitung arus nominal pada transformator dengan

mengggunakan persamaan 3.22. Arus nominal (In) merupakan arus yang mengalir

pada masing-masing jaringan.

InG = 𝑆

√3×𝑉=

767 𝑀𝑉𝐴

√3 ×23 𝐾𝑉= 19253 𝐴 (4.29)

4.3.2 Perhitungan Pada Rele Differensial

4.3.2.1 Menghitung arus sekunder

Karena CT pada sisi line dan netral memiliki ratio yang sama dan

dihubungkan secara delta pada kedua sisi generator, maka dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan 3.23 sebagai berikut :

Isek = 1

𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜 𝐶𝑇 × 𝐼𝑛

= 1

24000

5

× 19253 𝐴 = 4,011 𝐴 (4.30)

Sehingga arus yang mengalir pada sisi sekunder di Trafo Arus (CT) 1 dan di

Trafo Arus(CT) 2 sebesar 4,011 A. Karena kedua sisi Trafo Arus (CT) memiliki

ratio yang sama.

4.3.2.2 Menghitung Mismatch

Penggunaan mismatch dalam perhitungan yaitu digunakan untuk

membedakan arus dan tegangan yang terbaca pada sisi primer maupun sisi

sekunder trafo CT. Sebelum melakukan perhitungan mismatch, terlebih dahulu

menghitung rasio trafo arus rele dengan cara sebagai berikut :

IFsek = 𝐼𝑠𝑒𝑘 × √3

53

= 4,011 A × √3

= 6,947 A (4.31)

S = 𝐼𝐹𝑠𝑒𝑘

𝐼𝐹𝑠𝑒𝑘

= 6,947

6,947

= 1 (4.32)

Setelah didapat S = 1 maka dapat dilihat dari tabel ratio trafo maka didapat nilai

𝑇𝑙

𝑇ℎ=

2,9

2,9

Maka selanjutnya dapat menghitung mismatch sebagai berikut :

M = (𝐼𝑙

𝐼ℎ−

𝑇𝑙

𝑇ℎ𝑇𝑙

𝑇ℎ

) × 100%

= (

6,947

6,947−

2,9

2,92,9

2,9

) × 100%

= 0% (4.33)

Karena kedua trafo CT memiliki perbandingan yang sama sehingga menghasilkan

mismatch sebesar 0%. Maka dapat dikatakan bahwa antara arus dan tegangan

pada sisi primer dan sekunder trafo CT tidak terdapat perbedaan.

4.3.2.3 Menghitung Arus Differensial

Arus differensial dapat dihitung dengan mengurangi arus sekunder trafo CT

pada sisi primer dengan sisi sekunder.

Idif = ( I1 – I2 )

= (4,011 A – 4,011 A)

= 0 A (4.34)

4.3.2.4 Menghitung Arus Restrain

Perhitungan arus restrain dapat dilakukan dengan menjumlahkan arus

sekunder trafo CT pada sisi primer dengan sisi sekunder dan kemudian dari

penjumlahan tersebut dibagi 2.

Ir = 𝐼1+ 𝐼2

2

54

= 4,011+4,011

2

= 4,011 A (4.35)

4.3.2.5 Menghitung Slope

Slope = 𝐼𝑑

𝐼𝑟 × 100%

= 0

4,011 × 100%

= 0%

Asumsi :

Slope : 5% (4.36)

Nilai slope diasumsi bernilai 5%. Dikarenakan dalam perhitungan didapat

slope 0%. Hal tersebut terjadi karena dari hasil arus differensial bernilai 0 A. Tetapi

pada kenyataannya bahwa slope tidak bernilai 0%. Karena arus differensial yang

terbaca bernilai lebih dari 0 A sehingga slope tidak bernilai 0% atau dapat

dikatakan bahwa slope lebih dari 0%.

Data CT yang digunakan adalah kelas 5P10. 5P10 ini menjelaskan bahwa

CT memiliki error sebesar 5% dan 10 menandakan bahwa CT mampu dilewati

arus 10 x arus nominalnya untuk menanggung arus gangguan.

4.3.2.6 Setting Rele Differensial

Arus setting dari perhitungan didapat sebesar :

Iset = %Slope x Ir = 5% x 4,011 A = 0,201 A (4.37)

Minimum Setting Rele Differensial = Kesalahan pada generator (%) + Nilai

perhitungan mismatch (%) + Error CT (%) + Toleransi (%) + Perhitungan slope (%)

Minimum Setting Rele Differensial = 5% + 0% + 5% + 5% + 5%

Minimum Setting Rele Differensial = 20% (4.38)

55

4.4 Perhitungan Arus Differensial Pada Saat Terjadi Gangguan Hubung

Singkat

4.4.1 Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa

Perhitungan arus gangguan hubung singkat 3 fasa yang didapat dari hasil

perhitungan (4.10) sebesar 104592,920 <-900 A. Sehingga didapat :

I hs3fasa = 104592,930 A

I hs3fasa primer CT = 104592,920 x 5

24000

= 21,790 A (4.39)

I hs3fasa sekunder CT = 21,790

4,011

= 5,432 A (4.40)

Sehingga arus yang mengalir pada kumparan kerja rele pada gangguan

hubung singkat 3 fasa sebesar = 5,432 A

4.4.2 Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa Ke Tanah

Perhitungan arus gangguan hubung singkat 1 fasa ke tanah yang didapat

dari hasil perhitungan (4.18) sebesar 28538,577 <-19,2920 A. Sehingga didapat :

I hs1fasa = 28538,577 A

I hs1fasa primer CT = 28538,577 x 5

24000

= 5,945 A (4.41)

I hs1fasa sekunder CT = 5,945

4,011

= 1,482 A (4.42)

Sehingga arus yang mengalir pada kumparan kerja rele pada gangguan

hubung singkat 1 fasa ke tanah sebesar = 1,482 A

Tabel 4.1 Perbandingan Arus Hubung Singkat dan Arus Setting

Perhitungan Arus Setelan Rele Differensial

I hs3fasa

I hs1fasa

Isetting

56

5,432 A

1,482 A

0,201 A

Dari hasil tabel perbandingan antara arus hubung singkat yang mengalir

pada kumparan kerja rele dan aru setelan didapat bahwa arus yang mengalir pada

kumparan kerja rele diferensial baik arus gangguan hubung singkat 3 fasa (5,432

A) maupun gangguan hubung singkat 1 fasa ke tanah (1,482 A) melebihi dari arus

setelan (0,201 A). Sehingga, dikarenakan arus yang mengalir pada trafo arus (CT)

pada saat terjadi gangguan hubung singkat tiga fasa maupun gangguan hubung

singkat satu fasa ke tanah melebihi arus setelan, maka saat terjadi gangguan

tersebut rele differensial akan bekerja dengan memerintahkan PMT untuk

memutus (trip).

Tabel 4.2 Perbandingan Setting Rele Differensial

Setting Rele Differensial

Arus Setting (A)

Slope (%)

Setting rele differensial

yang terpasang

0,125

10%

Setting rele differensial

pada perhitungan

0,201

5%

Dari hasil perbandingan, nilai setting rele diferensial pada perhitungan

(0,201 A) lebih besar dari nilai setting rele diferensial yang terpasang (0,125 A).

Sehingga apabila terjadi gangguan yang disebabkan oleh gangguan hubung

singkat tiga fasa maupun gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah, rele

diferensial akan tetap bekerja dalam mengamankan generator dari gangguan.

Perbedaan dari nilai setting rele differensial antara hasil perhitungan dan yang

terpasang dikarenakan pada setting rele yang terpasang dilakukan dengan alat

ukur rele sehingga menghasilkan data yang akurat. Sedangkan pada perhitungan,

57

terdapat beberapa faktor seperti kesalahan pada generator (5%), perhitungan

mismatch (0%), Error CT (5%), Toleransi (5%), dan persen slope (5%). Sehingga

dapat menghasilkan arus setting pada rele differensial lebih besar daripada arus

setting yang terpasang.

4.4.3 Koordinasi Proteksi / Waktu Buka Circuit Breaker

Rele differensial merupakan rele utama dan harus bekerja secara cepat.

Komponen dalam rele yaitu terdapat kumparan rele dan kontak rele.Saat

kumparan rele dilewati arus gangguan hubung singkat yang besar, maka

kumparan tersebut yang terbuat dari inti besi akan timbul medan magnet dan akan

menarik tuas sehingga kontak rele akan menutup. Sehingga akan memberikan

sinyal ke PMT untuk tripping coil membuka PMT agar memutuskan aliran listrik.

Saat terjadi gangguan listrik saat mulai dari nol detik sampai dengan 40 mili detik

PMT atau Circuit Breaker belum me-respon. PMT/CB akan me-respon dan bekerja

untuk memutuskan aliran listrik dalam waktu per cycle.

Rele bekerja sebelum 8 cycle.

1

50 = 0,02 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 (1 cycle)

Maka,

8 cycle = 8 × 0,02 detik

= 0,16 detik

Sehingga setelah 0,16 detik PMT/CB mendapat sinyal dari rele untuk

memutuskan aliran listrik dari rangkaian dan melepaskan bagian yang terganggu.

4.5 Implikasi Penelitian

Pada sistem tenaga listrik, gangguan dapat terjadi dan dapat merusak

peralatan yang ada pada suatu sistem tenaga listrik. Alat-alat yang terdapat pada

sistem tenaga listrik yaitu seperti generator, transformator, dan lain-lain. Gangguan

tersebut terjadi pada gangguan antar fasa baik tiga fasa maupun dua fasa, atau

gangguan antar fasa dengan tanah, yang disebabkan karena pepohonan yang

58

merusak fasa, petir yang menyambar, binatang, maupun tembusnya isolasi pada

sistem tenaga listrik. Untuk mengurangi atau mencegah terjadinya kerusakan pada

peralatan sistem tenaga listrik, maka di perlukan suatu pegaman peralatan, yaitu

rele pengaman atau rele proteksi untuk mengamankan dan memproteksi peralatan

akibat adanya gangguan.

Pada masing-masing peralatan sistem tenaga listrik terdiri dari beberapa

rele pengaman, salah satunya yang dibahas yaitu rele pengaman pada generator.

Generator memiliki sejumlah rele pengaman, tetapi yang dibahas pada skripsi ini

yaitu mengkaji penyetelan rele differensial pada generator unit 6 PLTU Suralaya

yang memiliki kapasitas sebesar 600 MW. Rele differensial digunakan untuk

mengamankan generator dari gangguan yang terjadi pada daerah yang diamankan

oleh rele pengaman differensial generator. Rele differensial bekerja dengan cara

membandingkan kedua arus sekunder dari trafo arus 1(CT1) dan trafo arus

2(CT2), apabila terdapat perbedaan arus antara kedua trafo arus yang melewati

batas dari setting rele differensial yang terpasang maka rele akan bekerja untuk

mengamankan daerah yang terkena gangguan dengan memberikan sinyal putus

(trip) kepada circuit breaker (CB).

Hal yang dilakukan dalam mengkaji penyetelan rele differensial generator

unit 6 PLTU Suralaya yaitu menghitung arus hubung singkat 3 fasa dan arus

hubung singkat 1 fasa ke tanah dan menentukan arus hubung singkat terkecil

pada kedua arus hubung singkat tersebut. Arus gangguan hubung singkat 2 fasa

tidak diperhitungkan karena dalam studi hubung singkat, nilai dari Z1 = Z2

sehingga besar arus gangguan hubung singkat 2 fasa yaitu sebesar 0,866 dari

arus hubung singkat 3 fasa. Analisa pada sistem proteksi pada studi hubung

singkat umumnya yang digunakan hanyalah mencakup gangguan 3 fasa. Didapati

hasil bahwa arus setelan pada perhitungan lebih kecil dari arus gangguan yang

mengalir pada kumparan kerja rele differensial, sehingga rele differensial dapat

bekerja dengan memberikan sinyal putus kepada PMT untuk putus/trip.

59

BAB V

PENUTUP

Simpulan

Berdasarkan pembahasan dalam skripsi ini, dapat diambil beberapa

simpulan oleh penulis sebagai berikut :

1. Gangguan yang dapat menyebabkan rele differensial bekerja di Pembangkit

Listrik Tenaga Uap Suralaya yaitu gangguan hubung singkat antar fasa

seperti gangguan hubung singkat 3 fasa dan gangguan hubung singkat fasa

ke tanah seperti gangguan hubung singkat 1 fasa ke tanah.

2. Cara menghitung setting rele differensial pada generator yaitu dengan

terlebih dahulu menghitung arus nominal untuk mengetahui arus yang

mengalir pada jaringan, menghitung arus sekunder dari ratio transformator

arus, menghitung mismatch untuk membedakan arus dan tegangan yang

terbaca pada trafo CT, menghitung arus differensial, menghitung arus

restrain, menghitung slope untuk mengetahui kerja dari rele differensial, dan

menghitung setting rele differensial dengan menggunakan perhitungan yang

telah didapatkan sebelumnya. Sehingga didapat arus setting rele

differensial sebesar 0,201 A dengan minimum setting 20%.

3. Setting rele differensial pada perhitungan (0,401 A) lebih besar daripada

setting rele differensial yang terpasang (0,125 A). Sehingga setting rele

differensial yang terpasang dapat membuat rele differensial bekerja saat

terjadi gangguan hubung singkat 3 fasa maupun gangguan hubung singkat

1 fasa ke tanah karena masih memenuhi dalam perhitungan. Perbedaan

antara setting hasil perhitungan dan yang terpasang, disebabkan karena

beberapa faktor yaitu seperti kesalahan pada generator (5%), perhitungan

mismatch (0%), Error CT (5%), Toleransi (5%), dan persen slope (5%).

60

DAFTAR PUSTAKA

Kurniawan. (2012). Pembangkit Listrik Tenaga Uap.

Marsudi, D. (2006). Operasi Sistem Tenaga Listrik. Yogyakarta: Graha Ilmu.

Mercury, M. R. (2018). Analisa Setting Rele Differensial Pada GeneratorPT PJB

O&M PLTU Rembang. Skripsi,. Jurusan Teknik Elektro FT Sekolah Tinggi

Teknik PLN, Jakarta.

Pandjaitan, B. (2012). Praktik-Praktik Proteksi Sistem Tenaga Listrik. Jakarta.

Prasetijo ST.MT, H., & Romadona, F. A. (Agustus 2010). Analasis Kerja Rele

Overall Differential Pada Generator Unit 1 PLTA Ketenger PT Indonesia

Power UBP Mrica. Dinamika Rekayasa Vol.6 No 2.

Rahman, W. I. (2015). Setting Rele Differensial Bus High Impedance Pada Sistem

Distribusi Ring 33 Kv Di PT. Pertamina Ru V Balikpapan. Surabaya.

Rahmatullah, T. M. (2017). Analisa Proteksi Pada Generator Di PLTU Suralaya.

Skripsi,. Jurusan Teknik Elektro FT Sekolah Tinggi Teknik Elektro, Jakarta.

Sarimun, W. (2012). Proteksi Sistem Distribusi Tenaga Listrik. Jakarta:

Garamound.

Shintawaty, L. (Januari 2014). Sistem Proteksi Pada Generator Di PLTG Musi 2

Palembang. Desimilasi Teknologi Volume 2 No 1.

SN, W., Aita, D. R., & Rahmatullah, T. M. (Januari-Mei 2017). Analisa Proteksi

Differensial Pada Generator Di PLTU Suralaya. Jurnal Energi & Kelistrikan

Vol 9, 87-88.

Suralaya), E. (.-U., & Suralaya), K. (.-I. (2016). Dasar - Dasar Proteksi. Suralaya.

Suralaya), K. (.-U., & Suralaya), E. (.-U. (2016). Pemeliharaan Proteksi Generator.

Suralaya.

Unknown. (2016, September 16). Sistem Proteksi Tenaga Listrik. Retrieved

Februari 28, 2020, from wordpress:

https://bielisme.wordpress.com/2016/09/15/sistem-proteksi-tenaga-listrik/

61

Yuniarto, Subari, A., & Kusumastuti, D. H. (Agustus 2015). Setting Relay

Differensial Pada Gardu Induk Kaliwungu Guna Menghindari Kegagalan

Proteksi. Transmisi, Vol 17 N0.3, 147-152.

62

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Data Personal

NIM : 201611107

Nama : Ahmad Fajrin Nashirin

Tempat / Tanggal Lahir : Jakarta / 3 Mei 1998

Jenis Kelamin : Laki-laki

Agama : Islam

Status Perkawinan : Belum Menikah

Program Studi : S1 Teknik Elektro

Alamat : Kp. Kebon Manggis RT 004/005 Parung Serab

Ciledug Kota Tangerang

Nomor Telepon : 081945521065

Email : [email protected]

JENJANG NAMA LEMBAGA JURUSAN TAHUN LULUS

SD SDN JOGLO 10 PAGI 2010

SMP SMPN 206 JAKARTA BARAT 2013

SMA SMAN 101 JAKARTA BARAT IPA 2016

Demikianlah daftar riwayat hidup ini dibuat dengan sebenarnya.

Jakarta, 25 Juli 2020

Mahasiswa Ybs.

Ahmad Fajrin Nashirin

63

LAMPIRAN

Lampiran- 1 Nameplate Generator Unit 6

64

Lampiran-2 Data Spesifikasi Generator

65

Lampiran-3 Single Line Diagram PLTU Suralaya

500 KV

150 KV

CILEGON 1 CILEGON 2 GANDUL 1 GANDUL 2

CILEGON 1 CILEGON 2 SALIRA 1 SALIRA 2

66

Lampiran-4 Single Line Diagram Generator Unit 6

67

Lampiran-5 Single Line Diagram Pemakaian Sendiri Unit 5-7

68

Lampiran-6 Data Setting Rele Pada PLTU Suralaya Unit 5-7

69

Lampiran-7 Setting Rele Differensial Pada Generator Unit 6 PLTU Suralaya

70

Lampiran-8 Wiring Rele Differensial Pada Generator Unit 5-6 PLTU Suralaya

71

Lampiran- 9 Data Hubung Singkat Eksisting PLTU Suralaya

1.

2.

72

3.

73

4.

74

5.

6.

7.

75

8.

9.

76

10.

77

11.

78

12.

13.

79

14.

15.

80

Lampiran- 10 Lembar Bimbingan Skripsi

81

Lampiran- 11 Lembar Bimbingan Dosen Pembimbing Kedua

INSTITUT TEKNOLOGI PLN SKRIPSI KAJIAN SETTING RELE ...

Documents

Transcript of INSTITUT TEKNOLOGI PLN SKRIPSI KAJIAN SETTING RELE ...