JURNAL
PROTEKSI
SISTEM TENAGA LISTRIK
DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI
TUGAS PROTEKSI
SISTEM TENAGA LISTRIK
DISUSUN
OLEH
:
SARDES TAMBUNAN/5113331029
JURUSAN PEND.TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
2012
KATA
PENGANTAR
Puji
dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa,
atas rahmatNya penulis dapat menyelesaikan jurnal
ini. Adapun isi dari jurnal ini adalah mengenai EVALUASI KOORDINASI RELAY PROTEKSI PADA FEEDER DISTRIBUSI TENAGA
LISTRIK
Penulisan
jurnal ini diambil dari beberapa sumber tambahan seperti internet untuk
memastikan kebenaran atau membantu pengambilan keterangan yang lebih lengkap.
Dalam
penulisan jurnal ini, penulis menyadari masih memiliki banyak kesalahan,baik
dalam penulisan kata maupun ketidaksamaan pendapat, oleh karena itu sebelumnya
penulis meminta maaf bila ada kesalahan yang ditemui pembaca dalam makalah ini.
Semoga
makalah ini dapat berguna bagi kita semua dalam hal untuk menambah pengetahuan
umum tentang PROTEKSI SISTEM TENAGA
LISTRIK
Penulis
( )
EVALUASI KOORDINASI RELAY PROTEKSI PADA FEEDER
DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK
Abstrak.
Dalam
setiap sistem tenaga listrik selalu digunakan sistem proteksi atau pengaman
untuk mengantisipasi apabila terjadi gangguan. Sistem proteksi dan pengaman ini
diperlukan untuk memisahkan bagian yang mengalami gangguan dengan yang tidak
mengami gangguan sehingga sistem dapat menjalankan operasinya.
Apabila
peralatan proteksi atau pengaman memberikan respon yang salah terhadap gangguan
maka terjadi tripping ikutan/palsu yaitu peristiwa yang menggambarkan kejadian
ketika suatu peralatan proteksi merespon/menanggapi secara salah atau tidak
diharapkan pada suatu kondisi atau keadaan sistem tenaga listrik yang sedang
mengalami gangguan.Tripping ikutan ini dapat terjadi pada peralatan pengaman atau
proteksi yang dihubungkan seri pada penyulang yang sama,sehingga apabila
terjadi gangguan pada penyulang tersebut maka dua atau lebih peralatan pengaman
pada penyulang itu akan mengalami tripping. Tripping ikutan juga dapat terjadi
pada penyulang penyulang lainnya pada bus yang sama.Hasil Penelitian ini dapat
meminimalkan trip yang terjadi pada penylang yang disebabkan oleh gangguan
Tripping ikutan dengan menggunakan rele gangguan tanah inverse time pada
gangguan satu saluran ke tanah dengan settingan relay incoming Sijunjung dan GH
Tanjung Ampalu seting waktu relay adalah 0,9 second dan 0,6 second dan untuk
penyulang (feeder) Pelangki, Muaru dan Kumanis settingan waktu adalah 0,3
detik.
PENDAHULUAN
Permasalahan yang sering dijumpai
pada system distribusi tenaga listrik antara lain pada penyulang 20KV, adalah
gangguan hubung singkat, baik menggunakan kawat udara (SUTM). Jika penyetelan
over current relay atau ground fault relay yang berada di incomong feeder atau
di out going feeder kurang baik, gangguan hubung singkat kadang-kadang dapat
men-tripkan relay yang berada di
incomming feeder sehingga menyebabkan pemadaman seluruh penyulang. Jika pada
salah satu feeder terjadi hubung singkat feeder yang lain ikut trip (simpatetik
trip), tentu saja hal ini diharapkan tidak terjadi dan sebaliknya jika setting
relai kurang baik pada kasus yang bertentangan dengan kasus di atas bila
terjadi gangguan hubung singkat tripnya terlambat, hal ini juga tidak boleh
terjadi karena akan merusak peralatan sistem.
Oleh karena itu untuk keamanan sistem
distribusi yang handal pada suatu penyulang antara lain perlu untuk mendapatkan suatu nilai setting relay yang
tepat (sensitif dan selektif). Pada feeder sering terjadi kasus trip PMT pada
hal arus seting Relay belum terlampaui, menurut survey lapangan melalui
operator lapangan. Ada beberapa kemungkinan penyebab hal ini terjadi
diantaranya: perubahan karakteristik relay, perubahan impedansi
saluran,perubahan karakteristik beban, reaktansi, Transformator atau akibat
kurang tepat analisa arus hubung singkat saat awal setting. Pada kesempatan ini
salah satu kemungkinan penyebabnya diangkat sebagai permasalahan adalah
menganalisa kembali arus hubung singkat pada masing masing feeder untuk re-setting
relay, yang lebih tepat (selektif dan sensitif).
Pada
sistem jarigan 20 kV yang dipasok dari suatu gardu induk seperti gambar dan
data dibawah ini
maka
:
Gambar 1 . Jaringan 20 kV Yang di Pasok
dari GI
Pada bus 150 kV adalah bus yang dipasok dari pusat
yang di interkoneksi. Untuk ini diperlukan arus hubung singkat di sisi 150 kV. Perhitungan
arus hubung singkat pada sistem di atas, sebagai berikut :
1.
Dihitung besar impedansi sumber (reaktansi), yang dalam al ini diperoleh dari
data hubung singkat di bus 150 kV.
2.
Perhitungan reaktansi trafo tenaga.
3.
Perhitungan impedansi penyulang per 25%,50%, 75% dan 100% panjang
penyulang.Untuk lebih teliti perhitungan impedansi dapat per 5 persenan atau 10
persenan dari panjang penyulang.
4.
Jadi data yang diperlukan untuk perhitungan arus hubung singkat atau koordinasi
relay, adalah :
a. MVAshort circuit dibus 150 kV
b. Data Trafo :
-
Kapasitas trafo (MVA)
-
Reaktansi urutan positif trafo
-
Ratio tegangan
-
Mempumyai belitan delta atau tidak
-
Ratio CT di incoming feeder
-
Netral grounding resistance yang terpasang
c. Impedansi urutan positif dan nol penyulang
d. Arus beban di penyulang
e. Ratio CT di penyulang
Gambar 2 Ekivalen Impedansi incoming dan
outgoing
2.
Impedansi Penyulang
Impedansi penyulang yang akan
dihitung disini, tergantung dari besarnya impedansi per km dari
penyulang yang bersangkutan, dimana besar nilainya
ditentukan dari konfigurasi tiang yang dipergunakan
untuk jaringan SUTM atau dari jenis kabel tanah
untuk jaringan SKTM.
Z = (R+jX) ohm/km dan Z1
= Z2, dengan demikian nilai impedansi
penyulang untuk lokasi gangguan yang diperkirakan terjadi pada 5%, 10%, 15% s/d
100% panjang penyulang. Untuk menghitung Reaktansi
Ekivalaen dihitung besarnya nilai impedansi ekivalen
urutan positif (Z1eq),
impedansi ekivalen urutan negative (Z2eq), dan impedansi ekivalen urutan
Nol (Z0eq) dari titik gangguan sampai
kesumber.
Gambar
3. Ekivalen Impedansi Penyulang
Perhitungan Z1eq
dan Z2eq
dapat langsung
menjumlahkan impedansi-impedansi seperti gambar
tersebut diatas, sedangkan Z0eq
dimulai dari titik
gangguan sampai ke Trasformator tenaga yang netralnya
ditanahkan. Untuk menghitung impedansi Z0eq
ini dimisalkan
Transpormator yang terpasang mempunyai hubungan Yyd, dimana mempunyai
nilai XT0
= 3*0,8 = 2,4 ohm.
Nilai tahanan pentanahan : 3* RN Z1eq = Z2eq = Z s1
+ ZT1
+ Z1
penyulang (2) (2)
Perhitungan Z0eq : Z0eq = ZT0 + 3RN
+ Z0
penyulang (3)
3. Rele Arus Lebih (Over
Current Relay)
Rele arus lebih yaitu rele yang
bekerja berdasarkan adanya kenaikan arus yang melebihi suatu nilai pengaman
tertentu dan jangka waktu tertentu. Fungsi utama dari rele arus lebih ini
adalah untuk merasakan adanya arus lebih kemudian member perintah kepada
pemutus beban (PMT) untuk membuka.
Pengaman dengan menggunakan rele arus lebih
mempunyai beberapa keuntungan antara lain:
Pengamannya sederhana
Dapat sebagai pengaman cadangan
dan pengaman utama
Harganya relatif murah
Jenis
jenis reley arus lebih ini menurut karakteristik kerjanya inverse dan instantaneous
dapat digambarkan sebagai berikut:
Gambar
4. Karakteristik over current relay tipe invers untuk saluran
distribusi
Secara umum pemakaian rele arus lebih
sebagai proteksi hubungan singkat dan keadaankeadaan
tidak normal pada operasi sistem distribusi tenaga listrik
komponennya dapat dilihat pada gambar dibawah:
Gambar 5. Diagram sutu garis perangkat proteksi OCR
Dengan piranti proteksi adalah sebagai berikut:
1. Transformatur arus (CT)
2. Circuit Breaker (CB)
3. Rele
4. Batere
5. Tripping Coil (TC)
4. Tms Ground Fault Relay (GFR)
Untuk mendapatkan nilai setting GFR diperlukan data dan analisa
besarnya arus gangguan hubung singkat 1 Fasa ke tanah menurut persamaan:
Di mana:
I = arus gangguan 1 Fasa ke
tanah yang dihitung
V=tegangan fasa-netral sistem 20kV = 20.000/ 3
Z1=Impedansi Urutan Positif yang diperoleh dari perhitungan
Z2=Impedansi Urutan Negatif yang diperoleh dari perhitungan
Z0=Impedansi urutan nol yang diperolah dari perhitungan
Atau
1 fasa ke tanah = 3 * Io
Maka arus gangguan hubung singkat 1 Fsa ke Tanah dapat dihitung:
Di mana Nilai NGR adalah nilai thermal
resistance of neutral grunding resitance of transformator. atau
12 Ohm. Perhitungan ini dilakukan untuk
lokasi yang di asumsikan gangguan terjadi mulai !%, 5%, 10%,
15%, 20%, dan seterusnya dengan kenaikan 5% sampai
dengan 100% panjang jaringan.
5. Tms GFR pada Out Going Feeder
Untuk setting GFR diambil dari
arus gangguan hubung singkat 1 Fasa ke tanah yang terkecil pada 100% panjang
jaringan. Untuk mengantisifasi tahanan yang tinggi yang diakibatkan penghantar
fasa bersentuhan dengan benda lain yang menimbulkan tahanan tinggi, yang akan
menyebabkan arus gangguan hubung singkat menjadi kecil, maka arus setting
primer dikalikan dengan konstanta 0,06 s/d 0,1, maka persamaan Iset primer
menjadi I set primer = 0,1*If 1fasa terkecil Dan
Iset sec = I
set primer * 1/ratio CT Setting waktu relay standard Invers dihitung dengan
menggunakan rumus kurva waktu Vs arus, yang dalam hal ini akan digunakan
standard Britis maka:
6.
Setting GFR Incoming Feeder
Untuk mendapatkan sensitivity setting relay cadangan
pada Incoming maka diambil nilai konstanta yang lebih kecil dari out going
feeder, disini diambil 0,07 maka:
I
set primer = 0,07 * If1 fasa (9)
I
set sec = I set primer * 1/ratio CT
DAFTAR PUSTAKA
1.Djiteng Marsudi, 1990, “Operasi Sistem Tenaga
Listrik,” Institut Sains dan Teknologi Nasional
Jakarta.
2. Pribadi Kadarisman, Wahyudi Sarimun.N,2005. ”Proteksi
Sistem Distribusi Untuk
system Interkoneksi,”PT. PLN
3.William D. Stevenson, Jr.1993”Analisa Sistem
Tenaga Listrik edisi ke-empat,”Erlangga, Jakarta.
4. Soekarto, J. Proteksi Sistem Distribusi
Tegangan Menengah. LMK PT. PLN (Persero).
5. Zulkarnaini, Al, ” Analisa
setting Grund Foult Relai (GFR) untuk gangguan satu fasa ketanah
pada Feeder 20 kV jurnal unila 2009
izin menggunakan makalah nya ya.. mas.. terimakasih sangat bermanfaaat
BalasHapus