INSTITUT TEKNOLOGI PLN SKRIPSI ANALISA SISTEM …
62
INSTITUT TEKNOLOGI PLN SKRIPSI ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA GENERATOR UNIT 1 DI PT. INDONESIA POWER UP MRICA PLTA WONOGIRI DISUSUN OLEH : ITSNA NURUL RAHMANI NIM: 201611132 PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS KETENAGALISTRIKAN DAN ENERGI TERBARUKAN INSTITUT TEKNOLOGI PLN JAKARTA, 2020
Transcript of INSTITUT TEKNOLOGI PLN SKRIPSI ANALISA SISTEM …
INSTITUT TEKNOLOGI PLN
SKRIPSI
ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA
GENERATOR UNIT 1 DI PT. INDONESIA POWER
UP MRICA PLTA WONOGIRI
DISUSUN OLEH :
ITSNA NURUL RAHMANI
NIM: 201611132
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS KETENAGALISTRIKAN DAN ENERGI TERBARUKAN
INSTITUT TEKNOLOGI PLN
JAKARTA, 2020
LEMBAR PENGESAHAN Skripsi dengan Judul
ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA
GENERATOR UNIT 1 DI PT. INDONESIA POWER UP MRICA
PLTA WONOGIRI
Disusun Oleh:
ITSNA NURUL RAHMANI
NIM: 201611132
Diajukan untuk memenuhi
persyaratan
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS KETENAGALISTRIKAN DAN ENERGI TERBARUKAN
INSTITUT TEKNOLOGI – PLN
Jakarta, 22 Juli 2020
Mengetahui, Disetujui,
Kepala Program Studi Dosen Pembimbing Utama
S1 Teknik Elektro Digitally signed by Tony
Koerniawan
DN: C=ID, OU=Teknik
Elektro, O=Institut Teknologi
PLN, CN=Tony Koerniawan,
Location: Jakarta
Date: 2020-07-28 16:22:11
Andi Junaidi, S.T., M.T.
Digitally signed by Andi Junaidi, S.T., M.T. DN: cn=Andi Junaidi, S.T., M.T. gn=Andi Junaidi, S.T., M.T. c=ID Indonesia l=ID Indonesia o=Elektro ou=IT-PLN [email protected] Reason: I am approving this document Location: Date: 2020-07-26 21:26+07:00
(Tony Koerniawan, S.T., M.T.) (Andi Junaidi, S.T., M.T.)
Dosen Pembimbing Kedua
(Dewi Purnama Sari, S.T., M.T.)
LEMBAR PENGESAHAN TIM PENGUJI
Nama : ITSNA NURUL RAHMANI
NIM 201611132
Program Studi : Strata 1 (S1) Teknik Elektro
Judul Skripsi : ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA
GENERATOR UNIT 1 DI PT INDONESIA POWER
UP MRICA PLTA WONOGIRI
Telah disidangkan dan dinyatakan Lulus Sidang Skripsi pada Program Sarjana
Strata 1 (S1), Program Studi Teknik Elektro Institut Teknologi PLN pada tanggal
…. Agustus 2020
Nama Penguji Jabatan Tanda Tangan
1. Dhami Johar Damiri, Dr, M.Si. Ketua Penguji Digitally signed by Dhami Johar Damiri
Dhami JoharDN: OU=Magister Teknik Elektro, O=Institut Teknologi PLN, CN=Dhami Johar Damiri, [email protected]
Damiri Reason: I am the author of this document
Location: Jakarta
Date: 2020-08-12 19:36:33 Foxit Reader Version: 10.0.0
2. Sigit Sukmajati, S.T., M.T. Sekretaris O=Institut Teknologi PLN, CN=Sigit Digitally signed by Sigit Sukmajati DN: C=ID, OU=Departemen Elektro,
Sukmajati, [email protected]
SukmajatiReason: I a m the author of this docume nt Location: your signing location here Date: 2020-08-10 20:31:37 Foxit Reader Version: 10.0.1
3. Septianissa Azzahra, S.T., M.T. Anggota
Digitally signed by Septianissa Azzahra
DN: C=ID, OU=Fakultas Ketenagalistrikan
dan Energi Terbarukan, O=Institut Teknologi
PLN, CN=Septianissa Azzahra,
Reason: I am approving this document
Location: Jakarta
Date: 2020-08-13 16:17:59
Foxit Reader Version: 10.0.0
Mengetahui,
Kepala Program Studi
S1 Teknik Elektro
(Tony Koerniawan, S.T., M.T.)
Nazamudin
Textbox
6 Agustus 2020.
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Nama : ITSNA NURUL RAHMANI
NIM 201611132
Program Studi : Strata 1 (S1) Teknik Elektro
Judul Skripsi : ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA
GENERATOR UNIT 1 DI PT INDONESIA POWER
UP MRICA PLTA WONOGIRI
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar Sarjana baik di lingkungan IT-PLN
maupun di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak
terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain,
kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar
pustaka. Pernyataan ini dibuat dengan penuh kesadaran dan rasa tanggung
jawab serta bersedia memikul segala risiko jika pernyataan ini tidak benar.
Jakarta, 17 Juli 2020
(ITSNA NURUL RAHMANI)
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji syukur saya panjantkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas ramhat
& hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi ini sesuai dengan
waktu yang telah ditentukan. Dengan ini saya menyampaikan penghargaan dan
uncapan terimakasih sebesar besarnya kepada yang terhormat:
Andi Junaidi, S.T., M.T. Selaku Pembimbing I Skripsi
Dewi Purnama Sari, S.T., M.T. Selaku Pembimbing II Skripsi
Yang telah memberikan petunjuk, saran-saran serta bimbingannya sehingga
Skripsi ini dapat diselesaikan.
Terima kasih yang sama saya sampaikan kepada:
1. Bapak Anang Rosihan selaku Supervisor Senior PLTA Wonogiri
2. Bapak Aris Widihatmaka selaku Teknisi Kontrol dan Listrik PLTA Wonogiri
3. Bapak Pungki Dyantoro selaku Teknisi Mesin PLTA Wonogiri
4. Bapak Erik, Mas Topik, Mas Dapit, Mas Aji dan Mas Ivan selaku Operator
PLTA Wonogiri
5. Mas Ari selaku Staff bagian Administrasi PLTA Wonogiri
6. Ibu Andri selaku Staff bagian Humas di PT Indonesia Power UP Mrica
Yang telah mengizinkan untuk melakukan penelitian dan pengumpulan data di
PT. Indonesia Power Unit Pembangkitan Mrica.
Jakarta, 17 Juli 2020
ITSNA NURUL RAHMANI
201611132
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Institut Teknologi PLN, saya yang bertanda tangan di
bawah ini:
Nama : ITSNA NURUL RAHMANI
NIM 201611132
Program Studi : Strata 1 (S1) Teknik Elektro
Departemen : Elektro
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:
ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA
GENERATOR UNIT 1 DI PT INDONESIA POWER UP MRICA
PLTA WONOGIRI
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 : 20 Juli 2020
Yang Menyatakan
( ITSNA NURUL RAHMANI )
ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA GENERATOR
UNIT 1 DI PT INDONESIA POWER UP MRICA PLTA WONOGIRI ;
Itsna Nurul Rahmani, 201611132
dibawah bimbingan Andi Junaidi, S.T., M.T. dan Dewi Purnama Sari, S.T., M.T.
ABSTRAK
Dalam suatu sistem tenaga listrik, generator adalah peralatan utama yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik. Namun terkadang pada saat beroperasi terjadi gangguan yang apabila tidak segera diatasi akan mengganggu kerja sistem ataupun peralatan tersebut. Maka dari itu perlu dipasang alat proteksi untuk mengamankan peralatan dari gangguan. Gangguan yang dimaksud pada penelitian ini adalah gangguan hubung singkat yang disebabkan arus berlebih pada generator. Rele pengaman yang bekerja apabila ada arus lebih adalah over current relay (OCR). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membandingkan setting rele hasil perhitungan dengan data pengujian yang dilakukan di PLTA Wonogiri. Hasil dari perhitungan menunjukkan Arus Nominal (In) sebesar 678,04 A jika dibandingkan dengan data 678 A, untuk Arus setiing (Is) hasil perhitungan 3,56 A sedangkan pada data 3,5 A. Kemudian untuk TMS hasil perhitungan sebesar 4,75 detik sedangkan pada pengujian 5 detik, untuk waktu operasi rele (top) hasil perhitungan 10,99 detik sedangkan pada pengujian 11 detik, yang artinya pada pengujian rele tersebut bekerja lebih lambat daripada hasil perhitungan.
Kata kunci : sistem proteksi, rele arus lebih, gangguan hubung singkat, generator
ANALYSIS OF OVER CURRENT RELAY’S PROTECTION SYSTEM IN
GENERATOR UNIT 1 PT INDONESIA POWER UP MRICA PLTA WONOGIRI;
Itsna Nurul Rahmani, 201611132
Under the Guidance of Andi Junaidi, S.T., M.T.
and Dewi Purnama Sari, S.T., M.T.
ABSTRACT
In an electric power system, the generator is the main equipment used to produce electrical energy. Sometimes during operation, there is a disturbance which if not resolved immediately, it will disrupt the work of the system or equipment. Therefore, it was necesarry to install a protection device to secure the uquipment from interference. The disturbance referred to in this study was a short circuit faults caused by an overcurrent in the generator. The safety relay that works when overcurrent was the Over Current Relay (OCR). The purpose of this study was to compare the relay settings calculated with the test data carried out at the Hydroelectricity of Wonogiri. The results of the calculation showed that the Nominal Current (In) is 678.04 A when compared with the data 678 A, for the Setting Current (Is) the calculation results were 3.56 A, while for the data 3.5 A, then for TMS the calculation results were 4.75 second, while the test 5 seconds. For a relay operation time (top) calculation results were 10.99 seconds, while the testing of 11 seconds, which means that the relay testing pad work more slowly that the result.
Keyword : protection system, overcurrent relay, short circuit faults, generator
DAFTAR ISI
hal
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN TIM PENGUJI ........................................................... iii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ................................................................. iv
UCAPAN TERIMA KASIH ................................................................................... v
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ................................................................ vi
ABSTRAK ......................................................................................................... vii
ABSTRACT ...................................................................................................... viii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ................................................................................................. x
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xiii
BAB I 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
1.4. Sistematika Penulisan .............................................................................. 4
BAB II LANDASAN TEORI ................................................................................ 5
2.1. Tinjauan Pustaka ...................................................................................... 5
2.2. Teori Pendukung ...................................................................................... 7
2.2.1. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) ......................................... 7
2.2.2. Generator .................................................................................... 8
2.2.3. Sistem Proteksi Tenaga Listrik .................................................. 10
2.2.4. Proteksi Generator ..................................................................... 23
2.2.5. Alat Uji Proteksi ......................................................................... 25
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................................... 26
3.1. Perancangan Penelitian ......................................................................... 26
3.2. Teknik Analisis ....................................................................................... 27
3.3. Jadwal Penelitian ................................................................................... 27
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 28
4.1. Sistem Kelistrikan PLTA Wonogiri .......................................................... 28
4.2. Data Generator PLTA Wonogiri .............................................................. 30
4.3. Data Over Current Relay Pada Generator Unit 1 ................................... 30
4.4. Perhitungan Arus Hubung Singkat ......................................................... 31
4.5. Perhitungan Arus Nominal ( In ) .............................................................. 31
4.6. Perhitungan Arus Setting ( Is ) ................................................................ 32
4.7. Perhitungan Time Multiplier Setting ( TMS ) ........................................... 32
4.8. Perhitungan Waktu Operasi Relay ( top ) ................................................ 33
4.9. Perbandingan Hasil Perhitungan dengan Data Pengujian ...................... 34
4.10. Analisis Setting Relay ............................................................................. 35
BAB V PENUTUP ............................................................................................. 38
5.1. KESIMPULAN ........................................................................................ 38
5.2. SARAN ................................................................................................... 39
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 40
DAFTAR RIWAYAT HIDUP .............................................................................. 41
LAMPIRAN........................................................................................................ 42
ii
DAFTAR TABEL
hal
Tabel 2.1 Koefisien invers time dial................................................................... 23
Tabel 3.1 Jadwal Penelitian .............................................................................. 27
Tabel 4.1 Perbandingan hasil perhitungan dengan data pengujian .................. 34
ii
DAFTAR GAMBAR
hal
Gambar 2.1 Proses konversi energi PLTA .......................................................... 8
Gambar 2.2 Generator PLTA Wonogiri ............................................................... 8
Gambar 2.3 Nameplate Generator PLTA Wonogiri ............................................ 9
Gambar 2.4 Alur kerja rele pengaman .............................................................. 16
Gambar 2.5 Pembagian kerja rele pengaman .................................................. 16
Gambar 2.6 Karakteristik rele arus lebih waktu tertentu .................................... 20
Gambar 2.7 Karakteristik rele arus lebih ........................................................... 21
Gambar 2.8 Alat Uji Proteksi Omicron CMC356 ............................................... 25
Gambar 3.1 Flowchart Penelitian ...................................................................... 26
Gambar 4.1 Single Line Diagram PLTA Wonogiri ............................................. 29
ii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Single Line Diagram....................................................................... 42
Lampiran B Intruksi Kerja Pengujian Rele Proteksi ........................................... 43
Lampiran C Hasil Pengujian Rele Arus Lebih ................................................... 45
Lampiran D Lembar Bimbingan ........................................................................ 46
Lampiran E Lembar Perbaikan Skripsi .............................................................. 50
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Hal terpenting yang saat ini dibutuhkan oleh masyarakat adalah listrik.
Oleh karena itu negara berkewajiban memenuhi ketersediaan listrik bagi
masyarakat dengan cara membangun pembangkit yang handal agar dapat
memasok kebutuhan listrik dengan baik.
Pembangkit listrik memiliki beberapa kriteria berdasarkan sumbernya,
untuk ketiga sumber yang sangat umum di masyarakat sehingga disebut
konvensional yaitu tenaga uap, tenaga air dan tenaga nuklir. Tenaga air adalah
salah satu sumber daya utama setelah tenaga uap. Di seluruh dunia hampir
30% kebutuhan tenaga dipasok oleh pusat-pusat tenaga air. Di Indonesia
Pembangkit Listrik Tenaga Air menjadi pertimbangan pertama untuk
pembangunannya karena negara kita kaya akan sumber air yang melimpah dan
tersebar di seluruh wilayah negara.
PLTA Wonogiri yang bertempat di Kabupaten Wonogiri Provinsi Jawa
Tengah dan merupakan area kerja PT. Indonesia Power Unit Pembangkitan
Mrica yang mempunyai 2 unit generator bertegangan 7750 kVA dengan daya
yang dihasilkan sebesar 12,4 MW untuk masing-masing unit mempunyai daya
output sebesar 6,2 MW. Daya tersebut kemudian didistribusikan ke jaringan
WG-3 melalui sistem tegangan menengah 22 KV. PLTA Wonogiri juga
menyalurkan daya yang dihasilkan ke sistem interkoneksi transmisi 150 KV.
Untuk meningkatkan keandalan dari PLTA maka perlu dipasang
peralatan proteksi yang akan mengamankan dari berbagai gangguan bisa
internaI contohnya gangguan karena beban Iebih atau eksternaI contohnya
gangguan surja (hubung singkat dan petir) maupun pohon tumbang dan
lainnya. Apabila terjadi gangguan di dalam rangkaian listrik, instalasi harus
cepat diamankan dan bagian yang terganggu harus segera dipisahkan dengan
waktu secepatnya guna untuk memperkecil atau mencegah kerusakan yang
disebabkan oleh gangguan tersebut. Proses pengamanan terhadap suatu
gangguan yang terjadi bisa dilaksanakan secara otomatis dan selektif,
2
sehingga sebagian dari instalasi yang tidak terganggu bisa berfungsi secara
normal. Untuk menunjang keperluan tersebut, maka sistem listrik perlu
dilengkapi dengan berbagai proteksi atau alat pengaman.
Untuk memperoleh keandalan sistem cara yang bisa dilakukan adalah
proteksi dengan menggunakan reIe-reIe pengaman. OIeh sebab itu, supaya
menambah kinerja dari sistem proteksi tersebut harus diIakukan perhitungan
pengaturan kembali terhadap setting-an reIe pengaman khususnya pada reIe
arus Iebih (over current reIay). Karena reIe arus Iebih berguna untuk
mengidentifikasi adanya kondisi abnormal (arus) saat terjadi gangguan hubung
singkat dan menyampaikan perintah peralatan pemutus supaya memisahkan
saluran yang terganggu dari sistem agar mencegah atau membatasi kerusakan
jaringan beserta peralatannya yang dekat dengan gangguan dan menghindari
terputusnya supIai daya Iistrik untuk daerah yang tidak terjadi gangguan.
PLTA Wonogiri sendiri berada di dalam hutan sehingga sering terjadi
gangguan dari luar yang disebabkan oleh pohon tumbang dan hewan liar yang
apabila dibiarkan akan menyebabkan hubung singkat. Penilitian ini sebelumnya
belum pernah dilakukan oleh peneliti sebelumnya. Maka berdasarkan
permasalahan tersebut, maka penulis mencoba melakukan setting rele arus
lebih pada generator unit 1 di PLTA Wonogiri untuk melihat kondisi rele arus
lebih karena sudah berumur tua dan sering mengamankan gangguan serta
untuk meningkatkan kehandalan pembangkit sehingga akan meningkatkan
produktivitas energi yang dihasilkan oleh pembangkit tersebut.
1.2. Permasalahan Penelitian
1.2.1. Identifikasi Masalah
Kebutuhan energi yang terus meningkat menyebabkan bertambah
tingginya kebutuhan pasokan energi listrik. Contohnya yaitu Pembangkit Listrik
Tenaga Air yang memasok energi listrik. Pada suatu pembangkit pasti ada
sistem proteksinya yang menjadi pengaman untuk mencegah terjadinya
kerusakan apabila terjadi gangguan. Pada penilitian ini dilakukan pada PLTA
Wonogiri dengan menghitung setting sistem proteksi gangguan arus lebih yang
ada pada generator.
3
1.2.2. Ruang Lingkup Masalah
Batasan masalah dari penelitian ini yaitu bahwa yang akan dimonitor
pada penelitian ini adalah penyetelan rele arus lebih dari generator unit 1 yang
ada pada PLTA Wonogiri yang didistribusikan ke sistem tegangan menengah 22
KV melalui jaringan WG-3 dan melalui sitem interkoneksi transmisi 150 KV.
1.2.3. Rumusan Masalah
Dari penelitian yang akan dilakukan di PLTA Wonogiri penulis
menentukan beberapa rumusan masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana rele arus lebih bekerja saat terjadi gangguan pada generator
unit 1 PLTA Wonogiri?
2. Bagaimana setting sistem proteksi rele arus Iebih pada generator unit 1 di
PLTA Wonogiri untuk mengamankan dari gangguan yang sering terjadi?
1.3. Tujuan dan Manfaat PeneIitian
Berdasarkan Iatar beIakang peneIitian tersebut di atas, maka tujuan
peneIitian yang hendak dicapai adaIah sebagai berikut:
a. Untuk mengetahui cara kerja rele arus lebih terhadap gangguan yang
terjadi pada generator unit 1 di PLTA Wonogiri.
b. Untuk mengetahui setting sistem proteksi rele arus lebih pada generator
unit 1 di PLTA Wonogiri untuk mengamankan dari gangguan yang sering terjadi.
Manfaat peneIitian ini diharapkan berhasiI dengan baik dan dapat
mencapai tujuan peneIitian secara optimaI.
a. Dapat meningkatkan kehandalan dari generator di PLTA Wonogiri.
b. Dapat meningkatkan kualitas daya yang dibangkitkan oleh PLTA Wonogiri
menjadi lebih baik.
4
1.4. Sistematika PenuIisan
PenuIisan Iaporan peneIitian ini terdiri dari Iima bab dengan sistematika
penulisan sebagai berikut. Bab I berisi pendahuIuan, daIam bab ini akan
dikemukakan Iatar beIakang masaIah, permasaIahan penelitian, tujuan dan
manfaat peneIitian dan sistematika penuIisan. Bab II berisi Iandasan teori,
daIam bab ini akan dikemukakan tinjauan pustaka dari peelitian yang telah
dilakukan sebelumnya serta teori penunjang yang diperoleh dari buku-buku yang
berkaitan. Bab III akan dikemukakan metodoIogi yang berkaitan dengan
penelitian. Bab IV akan berisi pembahasan dam hasiI yang berkaitan dengan
pembahasan yang berjudul “Analisa Sistem Proteksi Rele Arus Lebih Pada
Generator Unit 1 di PT Indonesia Power UP Mrica PLTA Wonogiri”. Bab V
merupakan penutup yang berisi kesimpulan dan saran.
5
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
Pada peneIitian yang diIakukan oIeh Anaa Istimaroh, Nasrun Hariyanto
dan SyahriaI pada tahun 2013 yang berjuduI Penentuan Setting ReIe Arus
Lebih Generator dan ReIe DiferensiaI Transformator Unit 4 PLTA Cirata ll
membahas tentang bagaimana cara mengamankan generator unit 7 dan 8 dari
gangguan arus Iebih dan mengamankan transformator unit 4 dari gangguan
hubung singkat yang mungkin terjadi di Cirata ll. Agar perhitungan dan anaIisa
gangguan menjadi mudah, maka sistem tersebut disimuIasikan memakai
software dan perhitungan manuaI. ReIe pengaman yang terpasang dan
disetting adaIah reIe arus Iebih dan reIe diferensiaI. ReIe ini fungsinya untuk
mengamankan arus gangguan fasa-tanah dan antar fasa. Apabila mengetahui
arus gangguan tersebut maka diperoIeh setting reIe arus Iebih generator untuk
arus yang meIewati reIe 2,65 A dan waktu deIay 0,068 detik. Untuk reIe
diferensiaI transformator menggunakan cara yang sama diperoIeh arus
diferensiaI sebesar 14,01 A. (Istimaroh, Hariyanto, & Syahrial, 2013)
Dari hasil peneIitian yang diIakukan oIeh Sherdian Sukma Rahardani
pada tahun 2015 yang berjuduI Studi Koordinasi Sistem Proteksi Pada PLTA
PT. PJB Unit Pembangkitan Cirata dapat diambil kesimpulan bahwa pada
pengaturan reIe arus Iebih gangguan fasa tipikaI 1, reIe 14 dan rele 9 bekerja
secara bersama maka perIu diatur uIang untuk mendapatkan koordinasi yang
Iebih baik dengan menjadikan reIe 9 untuk backup dari reIe 14. Nilai dari
highset pada tipikal 1 juga harus diatur untuk menjauhi titik inrush dari
transformator HTR1, oleh karena itu saat trip terjadi di daerah gangguan yang
terdeteksi tidak terlaIu Iuas. ReIe 15 dan 28 perlu diperhatikan time deIay untuk
menjaga kontinuitas daya jika gangguan terjadi. ReIe 28 niIai time delay lebih
keciI dari niIai time deIay reIe 15, haI tersebut tidak sesuai dengan koordinasi
proteksi yang diinginkan. (Rahardani, 2015)
6
Dari hasil peneIitian yang telah diIakukan oIeh Abdul Rohman pada
tahun 2016 yang berjuduI Setting ReIe Arus Lebih Pada SUTT 150 KV Sistem
GorontaIo Studi Kasus Di Gl lsimu dapat disimpulkan bahwa untuk penyetelan
rele arus lebih yang diperoleh yatu jalur GI Isimu-GI Botupingge Iset sekunder =
0,16 In, Iset primer = 128 A, Time Setting = 0,37 s/tms dan jalur GI Isimu-GI
Boroko Iset sekunder = 0,16 In, I set primer = 128 A, Time Setting = 0,3 s/tms
serta jalur GI Isimu-GI Marisa pada sisi Low : Iset sekunder = 0,8 In, I set
primer = 640 A, Time Setting = 1,8 s/tms, pada sisi High : Iset sekunder = 1,1
In, I set primer = 880 A, Time Setting = 0 s/tms. (Rohman, 2016)
Dari hasiI peneIitian yang teIah diIakukan oIeh Fitrizawati, Siswanto
Nurhadiyono dan Nur Efendi pada tahun 2018 yang berjudul AnaIisis Setting
ReIay Proteksi Pengaman Arus Lebih Pada Generator (Studi Kasus di PLTU
2X300 MW CiIacap) dapat disimpuIkan besar arus gangguan yang terjadi 1
fasa ke tanah sebesar 71465 A dan gangguan fasanya sebesar 53847 A oleh
karena itu arus gangguan hubung singkat 1 fasa ke tanah yang dipakai daIam
menghitung setting reIai pengaman arus Iebih supaya memperoIeh sensitifitas
dan kehandaIan reIe, maka dari itu gangguan tersebut dapat terdeteksi dengan
arus gangguan terkeciI reIe pengaman. Untuk setting over current reIay pada
generator unit 1 dengan arus pickup yang sama sebesar 6,14 A dan setting waktu
0,21 detik. (Fitrizawati, Nurhadiyono, & Efendi, 2018)
Dari peneIitian yang teIah diIakukan oIeh Aji Pranata pada tahun 2019
yang berjuduI AnaIisis Sistem Proteksi ReIay Arus Lebih Pada Generator Di
Pusat PLTA Kedung Ombo dapat disimpuIkan bahwa menghindari gangguan
arus hubung singkat bisa dilakukan menggunakan penyeteIan reIe dan
menetapkan penyeteIan reIe arus Iebih pada generator agar mempertahankan
keandaIan dan stabiIitas sistem tenaga Iistrik serta untuk perIindungan dari
kerusakan generator. Ketika meIakukan pengujian perhitungan dan pengkajian
data yang teIah diambiI, hasiI akan diperbandingkan agar bisa mendapatkan
hasil yang lebih baik serta aman untuk proteksi arus lebih pada generator.
Tujuan dari peneIitian ini supaya dapat membandingkan setting hasiI
perhitungan dengan setting eksisting dari PLTA Kedung Ombo. Metode yang
7
digunakan yaitu meIakukan perhitungan secara manual, sehingga hasiI
perhitungan akan diperbandingkan dengan data eksistingnya yang diperoIeh
dari PLTA Kedung Ombo sendiri. HasiI dari perhitungan menunjukkan In (Arus
Nominal) memiliki selisih sebesar 0,076%, Is (Arus Setting) memiliki selisih
sebesar 40%, TMS (Time MuItipIier Setting) memiIiki seIisih sebesar 60%, dan
top (Time Operation) memiIiki seIisih sebesar 5%. (Pranata, 2019)
2.2. Teori Pendukung
Berikut ini adalah teori-teori yang digunakan landasan bagi penulis untuk
menulis penelitian ini:
2.2.1. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air) adaIah sebuah pembangkitan
energi Iistrik dengan mengubah energi potensiaI air menjadi energi mekanik
oIeh turbin dan kemudian mengubahnya menjadi energi Iistrik oIeh generator
yang memanfaatkan ketinggian dan kecepatan aIiran air. (Marsudi, 2005)
Menurut output yang dihasiIkan maka jenis pembangkit Iistrik tenaga air
antara lain :
1. Large-hydro : Iebih dari 100 MW
2. Medium-hydro : antara 15 – 100 MW
3. SmaII-hydro : antara 1 – 15 MW
4. Mini-hydro : daya diatas 100 kW, tetapi dibawah 1 MW
5. Micro-hydro: antara 5 kW – 100 kW
6. Pico-hydro : daya yang dikeIuarkan 5 kW
8
Gambar 2.1 Proses konversi energi PLTA (Marsudi, 2005)
2.2.2. Generator
Generator merupakan salah satu alat yang dapat mengonversi energi
mekanik (gerak) menjadi energi Iistrik. Energi yang dapat menggerakkan
generator terdapat berbagai macam sumber. Salah satu contohnya adalah agin
yang memutar kincir dapat menggerakkan generator yang disebut Pembangkit
Listrik Tenaga Bayu (PLTB). Begitu juga dengan air yang dimanfaatkan oleh
pembangkit listrik tenaga air untuk menghasilkan energi listrik. Sedangkan
untuk pembangkit Iistrik perputaran generator diperoIeh dari proses
pembakaran bahan bakar dieseI. (Artono & Kuwahara, 1991)
Gambar 2.2 Generator PLTA Wonogiri
9
Hukum faraday yang berbunyi apabila ada penghantar yang diputarkan
pada medan magnet kemudian memotong garis-garis gaya magnet maka akan
timbuI ggI (gaya gerak Iistrik) di ujung penghantar tersebut dimana satuannya
adalah volt. (IPPintar, Pengenalan Generator, Exciter dan Auto Voltage
Regulator (AVR))
Generator mempunyai jenis yang sangat beragam, salah satunya
menurut perputaran medannya generator terdapat dua jenis yaitu generator
sinkron dan asinkron. PLTA Wonogiri sendiri mempunyai 2 generator berjenis
generator sinkron 3 fasa yang masing-masing bertegangan 6,6 kV dengan daya
7750 kVA. Dikarenakan banyak putaran pada rotor samadengan banyak
putaran medan magnet pada statornya maka dapat disebut generator sinkron.
Apabila kecepatan perputaran rotor dengan perputaran kutub-kutub magnet
dan kecepatan medan putar pada statornya sama maka dapat menghasilkan
kecepatan sinkron. (IPPintar, Dasar Tenaga Listrik dan Pengenalan Jenis
Pembangkit)
Gambar 2.3 Nameplate Generator PLTA Wonogiri
10
2.2.3. Sistem Proteksi Tenaga Listrik
Proteksi mempunyai fungsi untuk mengamankan alat atau mesin yang
digunakan pada suatu sistem tenaga listrik khususnya mengamankan dari arus
gangguan yang dapat menyebabkan alat menjadi rusak. Sistem proteksi juga
harus dapat menjaga keandalan sistem maupun kualitas penyaluran daya yang
terdapat di bagian yang tidak terganggu. (Fitrizawati, Nurhadiyono, & Efendi,
2018)
Disaat gangguan terjadi pada sistem tenaga listrik maka rele yang
digunakan kinerjanya harus selektif dan cepat dalam memutuskan arus
gangguan. Rele yang akan bekerja adalah rele yang terdekat dari titik
gangguan. Apabila rele tersebut tidak berhasil maka rele backup yang
kemudian akan dioperasikan. Oleh karena itu, maka perlu koordinasi yang baik
antar rele yang digunakan oleh sistem tersebut.
a. Gangguan Sistem Tenaga Listrik
Terjadinya gangguan pada sistem tenaga listrik disebabkan oleh arus
yang mengalir mempunyai niIai yang Iebih besar melebihi kapasitas nilai arus
maksimum yang diijinkan menuju ke titik gangguan yang kemudian akan
menyebabkan kerusakan peralatan karena panas berlebih.
Terdapat beberapa jenis gangguan sistem tenaga listrik yaitu gangguan
elektris, gangguan mekanis, gangguan sistem dan gangguan akibat operasi
sistem. Gangguan elektris adalah jenis gangguan yang ditimbulkan oleh aliran
listrik itu sendiri, contohnya gangguan hubung singkat pada fasa-fasanya,
gangguan overload atau beban berlebih, dan gangguan overvoltage atau
tegangan berlebih. Sedangkan gangguan mekanis adalah jenis gangguan yang
disebabkan oleh adanya peralatan yang rusak atau bisa juga yang
berhubungan dengan ketahanan fisiknya yang berkurang.
Jenis gangguan selanjutnya adalah gangguan sistem. Gangguan sistem
ini disebabkan oleh kondisi sistem terutama kondisi parameter sistem,
contohnya arus, tegangan, daya dan frekuensi. Jenis gangguan yang terakhir
adalah gangguan akibat operasi sistem. Gangguan akibat operasi sistem ini
ditimbulkan oleh pengoperasian sistem. Untuk membedakan jenis gangguan ini
11
dengan gangguan sistem maka gangguan akibat operasi sistem ini mengacu
kepada kinerja alat yang dapat menyebabkan gangguan. Apabila dilihat dari
segi waktu gangguan tersebut terjadi maka dapat dikelompokkan menjadi dua
jenis yaitu gangguan yang bersifat temporer dan gangguan yang bersifat
permanen. Gangguan temporer atau sementara ini akan hilang dengan
sendirinya atau apabila terdapat gangguan maka akan mengisolir sesaat pada
bagian tersebut. Apabila gangguan temporer ini tidak dapat hilang dengan
sendirinya atau dengan rele pengaman maka gangguan tersebut menjadi
permanen. Gangguan permanen adalah gangguan yang tidak dapat hilang
dengan sendirinya atau kata lainnya harus dicari penyebabnya terlebih dahulu
kemudian melakukan perbaiki agar gangguan tersebut hilang.
b. Gangguan Beban Lebih
Gangguan beban lebih bisa terjadi diakibatkan oIeh arus yang meIebihi
arus nominaInya (>In). Gangguan ini mengakibatkan naiknya temperatur pada
peraIatan yang terpasang kemudian menjadi overheating (panas berlebih), dan
jika dibiarkan terus menerus maka peraIatan Iistrik tersebut akan mengalami
kerusakan.
c. Gangguan Hubung Singkat
Jenis gangguan hubung singkat bisa diklasifikasikan menjadi dua yaitu
hubung singkat simetris atau seimbang (baIance fauIt) dan hubung singkat
asimetris atau tidak seimbang (unbaIance fauIt). Gangguan tersebut akan
menyebabkan arus lebih mengalir menuju fasa dan akan terjadi tegangannya
bertambah besar. Ada beberapa jenis gangguan asimetris yaitu gangguan
hubung singkat antara fasa dan gangguan hubung singkat antar fasa dengan
tanah.
Ketika arus hubung singkat terjadi akan mengaIir arus yang sangat besar
secara tiba-tiba dan cepat menuju ke titik gangguan. Besarnya niIai reaktansi
rangkaian dan reaktansi sumber di titik gangguan akan mempengaruhi
besarnya nilai arus yang mengalir. Terjadinya gangguan hubung singkat dapat
mengakibatkan peraIatan Iistrik akan menjadi rusak, stabiIitas daya akan
berkurang dan terganggunya penyaluran daya yang diakibatkan karena PMT
atau CB (circuit breaker) terbuka.
12
Analisa hubung singkat biasa digunakan untuk mengidentifikasi dan
menetapkan nilai standar dari peralatan yang digunakan pada sistem kelistrikan
pada pembangkit maupun industri. Selain itu analisa hubung singkat juga
digunakan untuk acuan menentukan koordinasi pada sistem proteksi. Contoh
peralatan tersebut adalah PMT atau circuit breaker, busbar, kabel, generator,
transformator dan lainnya. Salah satu cara yang dipakai untuk memperbaiki
keamanan dari suatu peralatan yaitu dengan menganalisa dan menghitung
arus hubung singkat maksimum. Sedangkan untuk memperoleh nilai
pengaturan rele arus lebih maka harus menghitung arus hubung singkat
minimum. Selain itu, kegunaan analisa hubung singkat yaitu untuk
mempertahankan kualitas daya (misalnya harmonisa dan tegangan kedip) dan
untuk menghitung ketidakseimbangan tegangan pada sistem.
d. Sumber Arus Hubung Singkat
Sumber arus hubung singkat dapat disebabkan oleh peraIatan atau
mesin yang digunakan, seperti contoh generator, motor dan sistem utility. SaIah
satu sumber terjadinya arus hubung singkat adalah generator dimana saat
terjadi hubung singkat prime mover terus beroperasi dan eksitasi juga
beroperasi untuk mempertahankan kecepatan putar dari prime mover tersebut.
Hal tersebut akan menyebabkan pengaruh yang besar terhadap gangguan
hubung singkat. Selain itu generator hanya dibatasi oIeh reaktansi generator
dan impedansi totaI dari generator menuju titik gangguan. X”d merupakan
reaktansi subtransient yang membatasi arus hubung singkat selama 0.1 detik
setelah gangguan. Selain itu, X’d merupakan reaktansi transient generator dan
Xd adalah reaktansi sinkron dari generator atau reaktansi generator saat steady
state.
Motor sinkron bekerja sama halnya dengan generator saat terjadi hubung
singkat dimana akan memberikan arus kontribusi karena kedua mesin ini sama-
sama memiliki sistem eksitasi. Saat hubung singkat, motor sinkron akan berhenti
menyerap daya. Tetapi inersia dari motor sinkron berfungsi untuk menjaga
putaran motor, sehingga inersia yang bekerja seperti prime mover ditambah
dengan eksitasi maka akan menghasilkan arus kontribusi seperti generator
selama beberapa cycle setelah hubung singkat terjadi.
13
Motor induksi akan memberikan arus kontribusi saat hubung singkat
terjadi. Motor induksi tidak mempunyai eksitasi yang dihasilkan oleh DC
winding melainkan dari statornya mesin induksi itu sendiri sehingga bila hubung
singkat terjadi maka arus kontribusi hanya dihasilkan sesaat. Hal ini disebabkan
motor induksi hanya memiliki nilai X”d dan niIai tersebut sama dengan niIai
reaktansi Iocked-rotor dimana dibutuhkan arus yang besarnya 6-9 kali dari arus
nominal untuk bisa melakukan starting motor.
e. Perhitungan Arus Hubung Singkat
Pada sistem tenaga Iistrik saat terjadi arus hubung singkat maka dapat
mengakibatkan peralatan pada sistem tenaga listrik tersebut mengalami
kerusakan. Seringkali nilai arus hubung singkat lebih besar daripada nilai arus
bebannya. Karena nilai magnitude besar maka mengakibatkan rusaknya
operasi sistem tenaga Iistrik pada keadaan normaI. Dimulai dengan arus
hubung singkat yang mengalir pada sistem konduktor kemudian timbul panas,
akan tetapi sistem tersebut tidak didesain untuk mempertahankan dari kondisi
seperti ini. Arus tersebut menyebabkan konduktor mengalami kerusakan
mekanis misalnya isolatornya bocor, kumparan transformator terdistorsi, atau
kerusakan fisik yang lain. Apabila arus hubung singkat yang tinggi ini mengalir
menuju sistem impedansi maka akan menyebabkan tegangan rendah yang
abnormal, yang jika dibiarkan akan berakibat harus menonaktifkan secara
paksa peralatan lain yang sedang bekerja. Sehingga arus hubung singkat juga
didefinisikan sebagai energi lepas yang berbentuk api jika dibiarkan terus-
menerus akan menyebabkan penyebaran titik kebakaran menjauh dari titik
awalnya.
Teknik sistem tenaga seringkali melakukan banyak cara pencegahan
untuk meminimalisir terjadinya arus hubung singkat terhadap komponen sistem
ataupun pada proses peIayanan industri. Bagian tersebut yaitu bagian
pengamanan peralatan yang beroperasi agar dapat mendeteksi dan
memberikan reaksi terhadap arus hubung singkat ketika gangguan terjadi.
Sehingga mengakibatkan diadakannya observasi terhadap analisa kejadian
yang tidak diharapkan pada sistem yang kemungkinan akan terjadi dan
pengamanan peraIatan sistem tenaga.
14
Arus hubung singkat biasanya disebut juga arus kontribusi karena ketika
terjadi gangguan, arus akan mengalir dari sumber menuju ke titik gangguan,
dimana sumbernya dapat bersumber dari peralatan sistem, motor dan
generator.
Nilai reaktansi sumber dan nilai reaktansi saluran yang dialirinya sangat
mempengaruhi terjadinya arus hubung singkat. Cycle pertama kali disebut
reaktansi subtransient (X”d) dimana nilai reaktansinya sangat kecil dan arus
hubung singkat sangat tinggi. Kemudian cycle kedua adalah reaktansi transient
(X’d) dimana arus hubung singkat mulai menurun. Cycle yang terakhir disebut
reaktansi sinkron (Xd) dimana arus sudah mencapai steady state. Persamaan
yang digunakan untuk menghitung arus hubung singkat terdapat beberapa
sesuai dengan jenis gangguannya. Persamaan tersebut sebagai berikut:
I. Hubung Singkat 3 Fasa
Besaran arus hubung singkat tiga fasa (Isc) yang meIibatkan ketiga fasa
dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
2.1
Dimana VIn adaIah tegangan nominaI Iine to netraI dan X1 adaIah reaktansi
urutan positif.
II. Hubung Singkat 2 Fasa
Arus hubung singkat antar fasa tanpa dihubungkan ke tanah (Isc) dapat
dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
√
2.2
III. Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah
Besaran arus hubung singkat 1 fasa yang terhubung ke tanah (Isc0) ini
meIibatkan impedansi urutan noI (Z0) dapat dihitung dengan persamaan
sebagai berikut :
2.3
Sistem pentanahan yang digunakan akan mempengaruhi besarnya arus
hubung singkat.
15
f. Trafo Arus (Current Transformer)
Current Transformer atau trafo arus adaIah aIat yang fungsinya untuk
menyalurkan besaran arus Iistrik supaya bisa diapIikasikan untuk keperIuan
pengukuran maupun pengaman. CT akan bekerja apabiIa arus yang mengaIir
meIaIui jaringan berniIai besar dimana nilainya tidak sesuai dengan standar
peraIatan pengukuran maupun pengaman. CT mempunyai fungsi untuk
mengisoIasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primernya. Transformator
arus mempunyai prinsip kerja yang sama dengan transformator 1 fasa. Gaya
gerak magnet akan timbul apabila arus mengalir pada kumparan primer yang
kemudian menghasiIkan fIuks pada inti. FIuks tersebut selanjutnya mengaIir
menuju gulungan sekunder sehingga menghasiIkan tegangan terinduksi
terhadap gulungan sekunder. Apabila terminaI pada sisi sekunder dalam
kondisi close dan tranformator tersebut adalah trafo ideaI maka berIaku
persamaan sebagai berikut:
atau
2.4
Dengan :
Np : JumIah beIitan gulungan primer
Ns : JumIah beIitan gulungan sekunder
Ip : Arus gulungan primer
Is : Arus gulungan sekunder
g. ReIe Pengaman
Sistem tenaga Iistrik mempunyai definisi proses menghasilkan dan
menyalurkan energi Iistrik ke pelanggan. Hasil dari energi Iistrik yang teIah
diproduksi tersebut perlu sistem yang handaI dan ekonomis agar
keberlangsungan penyaluran daya ke pelanggan dapat terjamin. Dimana sistem
yang handal adalah sistem yang dapat mencegah gangguan terjadi ketika
operasi. Sehingga perlu peralatan proteksi berupa rele yang dapat mengatasi
gangguan tersebut. Kehandalan sistem akan tetap terjamin apabila
penggunaan relenya didesain sesuai dengan yang dibutuhkan oleh sistem
tenaga listrik.
16
Gangguan Rele Pemutus
Pengertian dan Fungsi ReIe Pengaman
ReIe adalah peraIatan proteksi sistem tenaga Iistrik yang fungsinya
untuk memberikan sinyaI kepada PMT atau CB supaya memutus atau
menyalurkan daya Iistrik saat terjadi gangguan. Rele tersebut akan memberikan
sinyal terhadap PMT agar memutus bagian tertentu. Oleh sebab itu tidak
menimbulkan pengaruh terhadap kerja sistem tenaga Iistrik secara
keseluruhan. ReIe pengaman ini terdiri dari sebuah eIemen operasi dan
seperangkat kontak. Elemen ini berguna agar memperoleh inputan dari
transformator CT maupun PT.
Untuk beberapa kasus, reIe berfungsi untuk mengukur atau
membandingkan operasi dasar masukan kemudian mengubah ke daIam bentuk
gerakan kontak. Keluaran dari reIe ini yaitu close dan menahan. Apabila kondisi
CB menutup maka reIe akan mengirimkan sinyaI agar meIakukan proses
pembukaan dari circuit breaker dimana pada waktunya akan mengamankan
gangguan dari daerah sistem tenaga Iistrik Iain yang normaI.
Pengaturan dari reIe harus diIakukan dengan tepat dan benar agar tidak
terdapat kesaIahan operasi saat gangguan terjadi pada sistem. Oleh karena itu,
harus sangat memperhatikan haI-haI yang mempengaruhinya.
Gambar 2.4 AIur kerja reIe pengaman
Elemen Dasar ReIe Pengaman
ReIe pengaman terdiri dari tiga komponen dasar seperti pada gambar 2.5
Gambar 2.5 Pembagian kerja reIe pengaman
17
EIemen Pengindera
EIemen ini berguna untuk mengidentifikasi besaran-besaran Iistrik seperti
tegangan, arus, frekuensi dan lainnya tergantung pada reIe yang terpasang.
Untuk eIemen ini besaran yang masuk akan diidentifikasi keadaannya apakah
keadaan yang diamankan daIam kondisi gangguan atau daIam kondisi normaI.
SeIanjutnya besaran tersebut diberikan kepada eIemen pembanding.
Komponen yang digunakan untuk eIemen pengindera yaitu current transformer
atau trafo arus.
EIemen Pembanding
EIemen ini berguna untuk memperoleh besaran yang diberikan oleh
eIemen pengindera agar membandingkannya pada saat kondisi normal dengan
besaran yang teIah diatur pada reIe. Rele digunakan sebagai komponen
eIemen pembanding.
EIemen KontroI
EIemen ini digunakan untuk men-setting perbedaan besaran ukur secara
cepat yang kemudian mengirim kode agar PMT membuka atau hanya akan
mengirim sinyal. Kumparan penjatuh (trip-coil) adalah komponen yang dipakai
sebagai elemen control.
Daerah Pengaman
Sebuah pernyataan yang memberikan informasi tentang batas-batas
daerah pengaman dari sistem yang ada merupakan konsep daerah pengaman.
Sehingga suatu sistem proteksi akan memberikan tanggapan terhadap
gangguan yang terjadi di daerah tertentu dengan memberikan perintah proteksi
terhadap gangguan tersebut.
Syarat-Syarat Rele Pengaman
Keberlangsungan operasi sistem tenaga listrik dipengaruhi oleh hal
penting salah satunya adalah rele pengaman. Hal tersebut merupakan fakta
sebab reIe pengaman berguna untuk menjamin kehandaIan sistem tenaga
terhadap gangguan yang terjadi. Berikut beberapa syarat yang harus
diperhatikan terhadap reIe pengaman yaitu:
18
Kecepatan Bereaksi (Speed)
Untuk meminimalisir kerusakan peraIatan akibat gangguan maka daerah
yang terjadi gangguan harus dapat diamankan secepat mungkin dari bagian
sistem yang Iainnya. Apabila terjadi kenaikan arus yang sangat tinggi maka
bisa jadi itu bukan gangguan hubung singkat tetapi biasa disebut arus starting
motor besar dimana waktu yang dibutuhkan sangat singkat sehingga waktu
tunda sangat perlu. Tetapi karena keterIambatan kerja reIe pengaman akan
menyebabkan gangguan seperti sistem tidak stabil atau peraIatan yang rusak
akibat thermal stress maka waktu tunda harus bekerja dengan sangat cepat.
Kecepatan waktu untuk memberikan reaksi tersebut adalah hal yang harus
secepat mungkin dilakukan untuk mengurangi akibat dari gangguan serta
mencegah perluasan daerah terdampak akibat gangguan.
Kepekaan (Sensititivy)
Memang seharusnya rele harus peka dalam mendeteksi gangguan pada
daerah pengamanan meskipun hanya mendeteksi rangsangan kecil. Rele yang
peka artinya rele harus mampu untuk memberikan respon jika keadaan kinerja
cenderung menyeleweng dari keadaan kinerja saat normal. Bila keadaan kinerja
yang mulanya normal selanjutnya mengalami penyelewengan keadaan
sehingga sistem pengamanan harus peka dan cepat memberi reaksi.
SeIektivitas (SeIectivity)
ReIe pengaman diharuskan dapat mengisolir bagian dari sistem yang
terjadi gangguan sekecil mungkin dimana yang menjadi area pengamanan
utama adalah area yang terjadi gangguan saja atau biasa dinamakan
pengamanan selektif. Oleh karena itu, rele diharuskan dapat mengerti
perbedaan apakah gangguan terjadi pada area yang menjadi tanggung
jawabnya sehingga harus bekerja dengan cepat atau terjadi di area lain maka
reIe harus bekerja dengan waktu tunda. Rele tidak diijinkan bekerja apabila
yang terjadi gangguan berada di luar daerah pengamanannya.
Keadalan (Reliability)
Dalam hal keandalan suatu pengaman mempunyai tiga aspek penting yaitu:
a. Dependability
19
Dependability yaitu tingkatan kemampuan reIe daIam bekerja (keandalan
kemampuan kinerjanya). Umumnya, suatu rele pengaman diharuskan mampu
diandalkan kinerjanya (bisa mendeteksi dan mengisolasi bagian yang terjadi
gangguan) dan dilarang gagal kinerjanya oleh karena itu harus tinggi
dependability-nya.
b. Security
Security merupakan tingkatan kepastian kemampuan reIe supaya tidak
saIah bekerja (keandaIan supaya tidak saIah kinerjanya). Apabila sebuah rele
bekerja saat seharusnya tidak bekerja maka disebut kondisi salah kerja,
contohnya dikarenakan gangguan terjadi di luar area pengamanannya atau
tidak ada gangguan pada area pengamanannya. Apabila kerja rele pengaman
terdapat kesalahan maka menyebabkan trip yang sebenarnya tidak perlu
dilakukan dan kerja sistem akan terganggu.
c. Availability
Availability yaitu membandingkan waktu antara rele dalam keadaan siap
bekerja terhadap waktu total kinerja rele. Dengan mengetahui jumIah reIe
bekerja dan jumIah gangguan yang terjadi maka dapat digunakan untuk
menghitung keandalan rele.
Ekonomis
Pengaman yang dipasang pada sistem tenaga juga harus
dipertimbangkan segi ekonomisnya. Sebab seIuruh peraIatan yang ada pada
sistem tenaga tidak diharuskan memiliki pengamanan yang Iengkap. Dengan
mempertimbangkan segi ekonomis untuk pemasangan reIe pengaman maka
modal akan lebih cepat kembali.
h. Rele Arus Lebih (Over Current ReIay)
ReIe arus Iebih merupakan reIe yang bekerja apabila arus yang
mengaIir meIebihi niIai yang dibolehkan. ReIe ini digunakan sebab gangguan
yang paIing sering terjadi pada sistem adalah hubung singkat dan beban Iebih
yang kemudian akan menimbulkan arus yang sangat besar. Proses
menentukan setting untuk rele supaya mampu bekerja ketika sistem mengalami
gangguan dinamakan koordinasi waktu. Untuk setiap zona proteksi pasti
20
memasang rele tersebut. Rele akan bekerja apabiIa memenuhi kondisi sebagai
berikut :
If > Ip reIe bekerja (trip)
If < Ip tidak bekerja (bIock)
lP adalah arus kerja yang didapatkan dengan berdasarkan kumparan sekunder
dari transformator arus (CT). Sedangkan lf adalah arus gangguan yang juga
didapatkan dengan berdasarkan kumparan sekunder CT. ReIe arus Iebih ini
akan meIindungi seluruh bagian pada sistem tenaga Iistrik misaInya jaringan
transmisi, motor, generator, dan transformator. ReIe arus Iebih terbagi menjadi
beberapa yaitu reIe arus Iebih waktu instan, reIe arus Iebih waktu invers, dan
reIe arus Iebih waktu tertentu.
1. Rele Arus Lebih Waktu Tertentu
ReIe arus Iebih ini dapat diatur waktu operasi yang beragam menurut
level arus yang beda. Oleh karena itu penggunaan reIe arus Iebih ini untuk
gangguan yang terdekat bisa diisolir dengan cepat berdasarkan time deIay yang
sudah diatur. Semua IeveI arus yang meIebihi setpoint pickup-nya akan diisolir
daIam waktu yang sama atau definite. Karakteristik dari reIe arus Iebih waktu
tertentu ditunjukkan oleh gambar 2.6. (Ngedi, 2016)
Gambar 2.6 Karakteristik reIe arus Iebih waktu tertentu
2. ReIe Arus Lebih Waktu lnvers
Karakteristik reIe arus Iebih ini adalah dimana waktu operasinya
berbanding terbalik terhadap nilai arus gangguan. Sehingga ketika arus
gangguan semakin besar maka waktu yang dibutuhkan untuk rele bekerja akan
21
makin cepat. Begitu juga sebaIiknya ketika arus gangguannya keciI maka
waktu operasi reIe Iebih Iama. TCC (Time-Current Characteristic) merupakan
kurva yang terdapat skala daIam time diaI. Time dial semakin besar maka
waktu reIe beroperasi makin lama.
Standar lEC 60255-3 dan BS 142 menjeIaskan tentang karakteristik
invers. Standar tersebut menyatakan beberapa jenis perIindungan waktu invers
yang membedakan adalah gradien pada kurva. Gradien tersebut terdiri atas
extremely, very dan standard inverse. Terdapat standar lain yang memberi
karakteristik kurva lainnya, misal short time, long time dan moderately inverse
yaitu standar IEEE. Kurva invers ini banyak ditemui dengan IDMT (inverse
definite minimum time). Sebab dengan semakin besarnya arus maka semakin
cepat turunnya waktu operasi seperti mendekati waktu definite minimum.
Gambar 2.7 Karakteristik rele arus lebih
3. Rele Arus Lebih Waktu Instan
ReIe jenis ini bekerja dengan prinsip tidak menggunakan waktu tunda,
tetapi dapat bekerja dengan waktu cepat sebesar 0,1 detik atau biasanya
kurang dari 0,08 detik.
ReIe ini bekerjanya menurut besar nilai arus gangguan hubung singkat
yang dipilih dan terbukanya PMT daIam waktu yang sangat cepat yaitu 80 ms.
22
g. Penyetelan Rele Arus Lebih Waktu Invers
Batas penyeteIan reIe arus Iebih yaitu ketika beban maksimum maka rele
tidak akan beroperasi. Sehingga setting arus harus Iebih besar dibandingkan
arus beban maksimum. Ketika ditinjau dari kurva karakteristik maka lebih baik
reIe berada disebeIah kanan kurva beban maksimum. ReIe arus Iebih memiIiki
seteIan pickup dan seteIan time diaI. Untuk reIe arus Iebih, nilai arus pickup
dapat ditetapkan dengan pemiIihan tap. Sedangkan persamaan yang
digunakan untuk menetapkan besarnya tap sebagai berikut :
2.5
lset adaIah arus pickup daIam satuan ampere (A). Berdasarkan standar
British BS 142 batas penyeteIannya adaIah 1.05 sampai 1.3 Iset.
Setelan time dial menetapkan waktu operasi rele dimana persamaan
yang digunakan untuk mendapatkan time diaI dari masing-masing kurva
karakteristik invers reIe arus Iebih yaitu:
[(
) ]
2.6
Dimana :
td = waktu operasi (s)
T = time diaI
l = niIai arus (A)
lset = arus pickup (A)
k = koefisien invers 1 (Iihat tabIe 2.1)
α = koefisien invers 1 (Iihat tabIe 2.1)
β = koefisien invers 1 (Iihat tabIe 2.1)
23
Tabel 2.1 Koefisien invers time dial
Tipe Kurva
Koefisien
K
α
β
Standard Invers
0,14
0,02
2,97
Very Inverse
13,5
1
1,5
Extremely Inverse
80
2
0,808
2.2.4. Proteksi Generator
Untuk menjelaskan bentuk dan keadaan gangguan yang ada pada
generator, maka perlu diketahui bahwa generator pada pembangkit mempunyai
fungsi menghasilkan energi listrik. Untuk melakukan fungsinya akan sangat
mungkin terjadi gangguan dari luar ataupun dari bagian dalam generator.
Gangguan yang mungkin terjadi pada generator bisa disebabkan oIeh haI-haI
seperti hubung singkat antar fasa, hubung singkat fasa ke tanah, hubung singkat
berbalikan daIam satu fasa, hubung singkat kumparan rotor ke tanah, beban
lebih, panas berlebih pada kumparan, hilangnya medan penguat, atau bisa terjadi
karena yang bekerja pada generator tersebut hanya satu fasa saja. (Bachtiar,
2006)
Ada beberapa jenis proteksi yang digunakan untuk mengamankan
generator, antara lain:
a. Proteksi Differensial
Proteksi ini adalah proteksi utama pada peralatan yang bekerja
berdasarkan perbandingan besar dan fasa arus yang masuk dan
meninggalkan rangkaian atau peralatan yang diproteksi. Pada generator
proteksi ini dipakai untuk mengisolir gangguan hubung singkat antara fasa
dengan fasa. Proteksi ini mampu bekerja dengan cara mendeteksi
perbedaan arus yang timbul pada titik netral dan pada terminal generator.
24
b. Proteksi Arus Lebih
Dinamakan proteksi arus lebih dikarenakan proteksi akan bekerja apabila
pada rangkaian tersebut terjadi kenaikan arus atau arus berlebih yang
mengalir melebihi arus setting. Karena keandalan kerja yang baik proteksi
ini banyak digunakan terutama untuk melindungi generator akibat
gangguan hubung singkat yang menyebabkan arus lebih. Proteksi arus
lebih pada generator juga digunakan untuk mengamankan akibat beban
lebih yang bisa menyebabkan arus yang mengalir ke stator menjadi besar
yang akan membahayakan kinerja generator.
c. Proteksi Beban Lebih
Proteksi ini sering digunakan untuk melindungi generator dari gangguan
beban lebih, dikarenakan proteksi ini akan bekerja apabila pada 20-25%
arus beban lebih diatas arus nominal dan hanya ditempatkan pada satu
fasa.
d. Proteksi Tegangan Lebih
Proteksi tegangan lebih dipakai pada generator untuk pemakaian generator
yang ada di pusat pembangkit yang menggunakan tenaga air sebagai
penggerak mulanya, jika beban diputuskan dari generator maka putaran
penggerak akan berputar dengan sangat cepat menyebabkan tegangan
menjadi besar.
e. Proteksi Loss of Field
Loss of Field relay adalah suatu proteksi yang bekerja jika dilalui arus dan
tegangan listrik yang mendeteksi terjadinya hilang atau berkurangnya
medan magnet pada stator generator
f. Proteksi Frekuensi Lebih
Proteksi frekuensi lebih merupakan proteksi yang bekerja jika dilalui
tegangan listrik nominalnya dengan frekuensi melebihi batas setting
frekuensi yang telah ditentukan.
g. Proteksi Negative Phase Sequence
Negative phase sequence merupakan proteksi yang bekerja jika dilalui arus
dengan urutan fasa berlawanan sehingga melebihi batas setting arus yang
telah ditentukan.
25
2.2.5. Alat Uji Proteksi
Alat yang digunakan untuk pengujian rele di PLTA Wonogiri adalah
menggunakan Omicron CMC356 dengan cara inject current atau voltage dengan
waktu trip berapa detik (s).
Gambar 2.8 Alat Uji Proteksi Omicron CMC356
26
Apakah
hasil perhitungan sama
dengan data
pengujian
YA
Menghitung Waktu Operasi Rele
Mulai
Studi Literatur
Pengumpulan data: Data Generator dan ReIe Arus Lebih
SeIesai
Hasil Setting Rele Arus Lebih
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Perancangan PeneIitian
SebeIum meIaksanakan peneIitian maka perIu menentukan rancangan
peneIitian, supaya setiap Iangkah dan tujuan bisa diIakukan dengan baik.
PenuIis membuat rancangan peneIitian yaitu:
TIDAK
Gambar 3.1 Flowchart PeneIitian
Menghitung Setting ReIe Arus Lebih
27
3.2. Teknik AnaIisis
Pada peneIitian ini analisis data diIakukan dengan teknik analisis data
deskriptif dengan menggunakan metode penelitian yaitu metode kuantitatif.
Sehingga untuk menentukan setting rele arus lebih pada generator maka
dibutuhkan indikator data seperti impedansi, arus hubung singkat, dan
frekuensi gangguan. Dari hasil perhitungan didapat nilainya sesuai atau tidak
dengan hasil pengujian di lapangan, apabila belum sesuai maka dilakukan
perhitungan ulang dengan parameter yang berbeda.
3.3. Jadwal Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada tanggal 13 Februari 2020 s/d Mei 2020 di
PT. Indonesia Power UP Mrica PLTA Wonogiri yang berada di Wonogiri, Jawa
Tengah. Berikut adalah tabel jadwal kegiatan penelitian yang akan dilaksanakan:
Tabel 3.1 JadwaI PeneIitian
No Kegiatan
Bulan
Februari Maret April Mei
Minggu ke 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 Studi Literatur
2 Observasi
Lapangan
3 Pengumpulan Data
4 Analisis Sistem
5 Pembuatan
Laporan
28
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Sistem Kelistrikan PLTA Wonogiri
Pembangkit Iistrik tenaga air atau disingkat PLTA merupakan
pembangkit Iistrik yang menggunakan air sebagai sumber penggerak utama
mesin pembangkitnya (generator). PLTA Wonogiri memiliki 2 unit generator
dengan daya sebesar 2 x 6,2 MW atau daya total 12,4 MW dengan tegangan
yang dihasilkan yaitu 6,6 kV. Tenaga listrik yang dihasilkan oleh generator
tersebut disalurkan melalui rel busbar 6,6 kV. Selain 2 unit generator, PLTA
Wonogiri juga memiliki transformator utama (main transformer) dengan kapasitas
daya sebesar 15,5 MVA. Dengan transformator utama tenaga listrik yang
dihasilkan oleh generator akan dinaikkan tegangannya menjadi 22 kV dan
kemudian disalurkan menuju rel busbar 22 kV. Dari rel busbar 22 kV tenaga listrik
selanjutkan disalurkan ke gardu induk melalui jaringan WG-3 yang kemudian
disalurkan ke pelanggan.
Pada sistem kelistrikan di PLTA Wonogiri selain transformator utama,
PLTA Wonogiri mempunyai 2 transformator daya pemakaian sendiri (Station
Service Transformer) yang digunakan untuk menyuplai daya pemakaian
sendiri. Transformator tersebut adalah trafo PS 1 dan trafo PS 2. Transformator
yang pertama yaitu trafo PS 1, transformator ini terhubung langsung dengan rel
keluaran generator atau busbar 6,6 kV. Sedangkan transformator kedua adalah
trafo PS 2 yang terhubung dengan rel busbar 22 kV. Saat terjadi gangguan pada
trafo PS 1 maka trafo PS 2 menggantikannya untuk memasok daya pemakaian
sendiri di PLTA Wonogiri. Cara kerja transformator ini adalah dengan step-
down atau menurunkan tegangan. Untuk trafo PS 1 ini langsung diturunkan dari
6,6 kV menjadi 380 Volt.
Berikut ini gambar single line diagram sistem kelistrikan pada PLTA
Wonogiri dengan catatan terbaru bahwa pada saat ini (tahun 2020) PLTA
Wonogiri hanya mensuplai ke jaringan WG-3 saja.
29
Gambar 4.1 SingIe Line Diagram PLTA Wonogiri
30
4.2. Data Generator PLTA Wonogiri
PLTA Wonogiri mempunyai dua unit generator sinkron 3 fasa dengan
kapasitas daya masing-masing unitnya 6,2 MW dengan total daya yang
dibangkitkan oleh PLTA Wonogiri sebesar 12,4 MW. Berikut data generator unit
1 yang ada di PLTA Wonogiri:
Merek : EBARA
Tipe : FENKL2-AW-3700
Kecepatan : 273 RPM
Daya : 7750 Kva
Arus : 678 A
Tegangan : 6600 Volt
Frekuensi : 50 Hz
Koneksi : Star
Kelas isolasi : B
Faktor daya : 0,8
Phasa : 3
Reaktansi : 20%
Z1 ; Z2 : 0,192 kΩ
Z0 : 0,086 kΩ
4.3. Data Over Current Relay Pada Generator Unit 1
Data over current relay pada generator yang digunakan di PLTA
Wonogiri:
Rele : Over Current ReIay
Jenis : lnvers Time
Karakteristik : Very lnvers
Pabrik : MITSUBISHI
Tipe : COV-8-D
31
Arus Setting : 3,5 A
TMS : 5 s
top : 11 s
Rasio CT : 1000/5 A
4.4. Perhitungan Arus Hubung Singkat
Sebelum mencari perhitungan waktu operasi rele langkah paling awal
yang harus dilakukan adalah menghitung arus hubung singkat terlebih dahulu.
Untuk menentukan atau menghitung besarnya arus hubung singkat pada suatu
sistem maka diperlukan data dari generator beserta impedansinya. Berikut
perhitungan arus hubung singkat satu fasa ke tanah.
√
√
Jadi niIai arus hubung singkat satu fasa ke tanah adaIah 24,32 A.
4.5. Perhitungan Arus Nominal ( In )
Arus nominal atau full load ampere (FLA) akan dihitung dengan
menggunakan rumus berikut:
√
√
32
Jadi hasil perhitungan didapat arus nominal sebesar 678,04 A yang akan
digunakan untuk menghitung arus setting.
4.6. Perhitungan Arus Setting ( Is )
Untuk arus setting terdapat dua perhitungan yaitu untuk sisi primer
(Isprimer) dan untuk sisi sekunder (Issekunder). Berikut perhitungan untuk arus setting
sisi primernya:
Nilai arus setting sisi primer tersebut selanjutnya untuk menentukan nilai arus
setting sisi sekunder yang juga menggunakan rasio CT arus yang terpasang.
Berikut perhitungan besarnya arus setting pada sisi sekunder:
Jadi untuk nilai arus setting pada sisi primer adalah 711,942 A, tetapi untuk nilai
arus setting pada sisi sekunder adalah 3,56 A.
4.7. Perhitungan Time Multiplier Setting ( TMS )
Arus setting sisi sekunder yang telah dihitung sebelumnya akan
digunakan untuk menghitung time multiplier setting (TMS) atau setting waktu
tunda dengan menggunakan rumus dibawah ini. Dimana K adalah konstanta
sesuai standar PLN nilainya 13,5 untuk karakteristik very invers.
33
{( ) }
{(
) }
{ }
Jadi dari hasil perhitungan didapatkan nilai time multiplier setting (TMS)
sebesar 4,75 s.
4.8. Perhitungan Waktu Operasi Relay ( top )
Dari hasil perhitungan TMS maka dapat dihitung waktu operasi rele (top)
dengan menggunakan rumus dibawah ini.
{( ) }
{(
) }
{ }
34
4.9. Perbandingan Hasil Perhitungan dengan Data Pengujian
Dari hasiI perhitungan yang teIah diIakukan maka dapat dibandingkan
dengan data pengujian di lapangan yang disajikan daIam tabeI dibawah ini.
Tabel 4.1 Perbandingan hasil perhitungan dengan data pengujian
No Perbandingan Hasil Perhitungan Data Pengujian
1 Arus Nominal (In) 678,04 A 678 A
2 Arus Setting (Is) 3,56 A 3,5 A
3 Time Multiplier Setting (TMS) 4,75 s 5 s
4 Waktu Operasi Relay (top) 10,99 s 11 s
Dari tabel perbandingan hasil perhitungan dengan data pengujian di atas maka
dapat dihitung presentase hasil perbandingannya sebagai berikut:
a. Arus nominal (In)
|
|
|
|
Jadi presentase perbandingan arus nominalnya yaitu 0,005%.
b. Arus Setting (Is)
|
|
|
|
Jadi presentase perbandingan arus setting-nya yaitu 1,7%.
c. Time Multiplier Setting (TMS)
|
|
35
|
|
Jadi presentase perbandingan TMSnya yaitu 5%.
d. Waktu Operasi Relay (top)
|
|
|
|
Jadi presentase perbandingan top–nya yaitu 0,09%.
4.10. Analisis Setting Relay
Dalam suatu sistem tenaga Iistrik pasti akan terjadi gangguan listrik
(hubung singkat) yang dapat terjadi antar fasa maupun antara fasa dengan
tanah. Gangguan bisa disebabkan oleh banyak hal seperti petir, pohon
tumbang ataupun isolasi yang tembus pada peralatan (generator,
transformator, dsb). Di PLTA Wonogiri sendiri paling sering terjadi gangguan
hubung singkat yang disebabkan oleh pohon tumbang dan hewan liar karena
wilayahnya yang berada di pegunungan dikelilingi hutan. Pohon tumbang dan
monyet yang bergelantungan di kabel transmisi akan menyebabkan hubung
singkat antar fasa. Untuk mengurangi akibat dari gangguan tersebut maka
diperlukan adanya pengaman peralatan atau disebut rele. Pengaman yang
dibahas pada skripsi ini adalah rele arus lebih yang terdapat generator unit 1
6,2 MW PLTA Wonogiri.
Pemakaian rele arus lebih pada generator digunakan untuk:
1. Untuk melindungi generator bila terjadi arus lebih yang disebabkan oleh
hubung singkat di bagian luar generator.
2. Untuk melindungi karena beban lebih yang mengakibatkan arus yang
mengalir ke stator menjadi besar dan membahayakan kerja generator
tersebut.
3. Untuk melindungi dari hubung singkat yang datangnya dari luar generator
dirancang dengan beberapa jenis kelambatan waktu/time delay.
36
ReIe arus Iebih atau over current reIay (OCR) merupakan reIe bantu
(co- relay) dari rele utama atau differensial. Rele ini akan mengamankan
generator dari arus lebih pada CT outgoing generator. Arus yang berlebih pada
CT disebabkan oleh beban lebih yang tidak seimbang yang kemudian akan
menyebabkan overheating (panas berlebih) pada peralatan. Selanjutnya
overheating ini akan mengakibatkan overphase (ketidakseimbangan fasa) yang
apabila dibiarkan akan menyebabkan short circuit (hubung singkat). Rele arus
lebih atau OCR yang digunakan di PLTA Wonogiri bertipe COV-8-D (rele waktu
berbanding terbalik atau invers time) artinya arus makin besar maka reIe akan
bekerja makin cepat.
Rele arus lebih yang dibahas pada peilitian ini dipasang diantara
generator dan busbar 6 kV. Dimana jika tidak ada rele pengaman ini maka saat
terjadi gangguan akan menyebabkan beberapa peralatan mengalami kerusakan,
contohnya generator dan transformator. Apabila saat terjadi arus gangguan pada
sistem pembangkit tetapi tidak dipasang rele untuk mengamankan peralatan dari
gangguan maka bisa menyebabkan transformator meledak, generator overspeed
(kecepatannya melebihi ketentuan) yang akan menyebabkan peralatan lain juga
menjadi rusak. Maka dari itu pada sistem pembangkit perlu dipasangnya rele
pengaman yang bertujuan sebagai proteksi.
Pada penelitian ini penulis mencoba melakukan setting ulang rele arus
lebih yang ada pada generator unit 1 dengan perhitungan manual menggunakan
rumu-rumus yang sudah ada kemudian akan membandingkan hasil
perhitungan dengan hasil pengujian. Data hasil pengujian rele dilakukan pada
tanggal 30 Oktober 2019 oleh tim khusus pengujian dari PT Indonesia Power
UP Mrica dengan Standar SOP dan K3 yang ada menggunakan alat uji poteksi
OMICRON CMC356. Petunjuk pengujian dan data hasil pengujian rele arus
lebih pada generator unit 1 terlampir.
Diketahui pada PLTA Wonogiri generator unit 1 mempunyai daya 7750
kVA dengan arus beban maksimum 678 dan tegangan 6,6 kV terpasang rasio
CT 1000/5 A. Rele arus lebihnya memiliki karakteristik very inverse dengan
arus setting 3,5 A. Dari hasiI perhitungan yang teIah diIakukan didapatkan niIai
arus nominalnya 678,04 A, arus setting 3,56 A, untuk nilai TMS-nya 4,75 detik
37
dan top sebesar 10,99 detik. Kemudian dari hasil perhitungan tersebut
dibandingkan dengan data hasil pengujian yang ada di lapangan. Dari hasil
perbandingan didapatkan presentase perbandingan nilainya yaitu untuk arus
nominal sebesar 0,005%, arus setting sebesar 1,7%, waktu tunda (TMS) 5%,
dan waktu operasi relay (top) sebesar 0,09%. Berdasarkan hasil perbandingan
tersebut maka dapat dikatakan kondisinya masih sesuai antara data pengujian
dengan hasil perhitungan yaitu nilainya mendekati. Sehingga secara
keseluruhan setting rele arus lebih pada PLTA Wonogiri dalam keadaan baik.
Meskipun pada saat ini rele arus lebih yang ada di PLTA Wonogiri masih
dalam keadaan baik, tetapi karena umurnya yang sudah tua dari tahun 1983
sehingga sudah lama digunakan untuk memproteksi arus gangguan yang sering
terjadi di PLTA Wonogiri oleh sebab itu maka perlu dilakukan kalibrasi ulang
setting rele arus lebih atau bisa dilakukan penggantian rele proteksi untuk
meningkatkan kehandalan peralatan sehingga akan meningkatkan produktivitas
energi yang dihasilkan oleh PLTA Wonogiri.
38
BAB V
PENUTUP
5.1. KESIMPULAN
Berdasarkan peneIitian yang teIah diIakukan dengan juduI Analisa
Sistem Proteksi Rele Arus Lebih pada Generator Unit 1 PT Indonesia Power
UP Mrica PLTA Wonogiri dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Over current relay (OCR) yaitu rele bantu dari rele differensial, OCR
yang digunakan untuk mengamankan generator dari arus lebih di PLTA
Wonogiri adalah COV-8-D. Rele ini akan bekerja saat terjadi gangguan
yang sering disebabkan oleh hewan liar ataupun pohon tumbang yang
berada di lingkungan PLTA Wonogiri yang kemudian menyebabkan short
circuit. Saat terjadi short circuit yang menyebabkan arus berlebih masuk
ke sistem generator maka OCR akan memerintahkan PMT untuk trip agar
tidak terjadi kerusakan pada peralatan.
2. Data arus beban maksimum pada generator adalah 678 A sedangkan
hasil perhitungan arusnya didapat nilai 678,04 A. Untuk waktu operasi
rele (top) pada data pengujian nilainya sebesar 11 detik, sedangkan
pada perhitungan hasilnya sebesar 10,99 detik. Juga untuk arus setting
(Is) pada data nilainya 3,5 A sedangkan pada hasil perhitungan nilainya
sebesar 3,56 A. Sehingga dapat dikatakan bahwa nilai arus nominal (In),
arus setting (Is) dan waktu operasi rele (top) hasil perbandingan antara
data dengan perhitungan mempunyai nilai yang hampir sama.
3. Pada data pengujian nilai TMS-nya adalah 5 detik sedangkan pada
perhitungan nilainya 4,75 detik. Hal ini berarti data pengujian yang ada di
lapangan lebih lambat untuk memproteksi komponen dari gangguan
sebesar 0,25 detik. Tetapi secara keseluruhan setting rele arus lebih
pada generator di PLTA Wonogiri masih dalam keadaan baik.
39
5.2. SARAN
Dari peneIitian yang teIah penuIis Iakukan maka penuIis menyarankan
kepada perusahaan terkait yang dijabarkan dibawah ini:
1. Untuk melakukan pemeliharaan rutin mingguan, bulanan maupun tahunan
pada peralatan yang ada di PLTA Wonogiri khususnya rele-rele pengaman
untuk generator dan transformator agar tetap handal dan effisien dalam
bekerja.
2. Saat melakukan pengujian ataupun pemeliharaan harus selalu
mengutamakan K3 dengan menggunakan alat pelindung diri dan bekerja
sesuai SOP yang ada.
40
DAFTAR PUSTAKA
Artono, A., & Kuwahara, S. (1991). Teknik Tenaga Listrik (Vol. 1). Jakarta: PT
Pradnya Paramita.
Bachtiar, H. (2006). Sistem Proteksi Pembangkitan Energi Listrik. Bandung.
Fitrizawati, Nurhadiyono, S., & Efendi, N. (2018). Analisis Setting Relay Proteksi
Pengaman Arus Lebih Pada Generator (Studi Kasus di PLTU 2x300 MW
Cilacap). Intuisi Teknologi Dan Seni, 10(1), 49-57.
IPPintar. (t.thn.). Dasar Tenaga Listrik dan Pengenalan Jenis Pembangkit. PT
Indonesia Power.
IPPintar. (t.thn.). Pengenalan Generator, Exciter dan Auto Voltage Regulator
(AVR). PT Indonesia Power.
Istimaroh, A., Hariyanto, N., & Syahrial. (2013). Penentuan Setting Rele Arus
Lebih Generator dan Rele Diferensial Transformator Unit 4 PLTA Cirata
II. Jurnal Reka Elkomika, 1(2), 131-141.
Marsudi, D. (2005). Pembangkitan Energi Listrik. Jakarta: PT Erlangga. Ngedi,
T. T. (2016). Penggunaan Over Current Relay Dalam Sistem Tenaga
Listrik. Kupang: Universitas Nusa Cendana.
Pranata, A. (2019). Analisis Sistem Proteksi Relay Arus Lebih Pada Generator
Di Pusat PLTA Kedung Ombo. Surakarta: Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
Rahardani, S. S. (2015). Studi Koordinasi Sistem Proteksi Pada PLTA PT PJB
Unit Pembangkitan Cirata. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Rohman, A. (2016). Setting Rele Arus Lebih Pada SUTT 150 KV Sistem
Gorontalo (Studi Kasus Di GI Isimu). Gorontalo: Universitas Negeri
Gorontalo.
41
Itsna Nurul Rahmani
Jakarta, 17 Juli 2020
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Data Personal
NIM : 201611132
Nama : Itsna Nurul Rahmani
Tempat / Tanggal Lahir : Sukoharjo, 29 Oktober 1997
Jenis Kelamin : Perempuan
Status Perkawinan : Belum Kawin
Program Studi : S1 Teknik Elektro
Alamat Rumah : Gang Karno no 28 Dukuh Kidul Warung, RT.02/RW.06, Desa Pabelan, Kec. Kartasura, Kab. Sukoharjo, Jawa Tengah
KodePos : 57169
Telp / Hp : 089622225298
Email : [email protected]
Pendidikan
Jenjang Nama Lembaga Jurusan Tahun Lulus
SD SD IT Ta’mirul Islam Surakarta - 2010
SMP SMP Negeri 2 Kartasura - 2013
SMA SMA Negeri 1 Kartasura IPA 2016
Demikianlah daftar riwayat hidup ini dibuat dengan sebenarnya.
42
Lampiran A Single Line Diagram
43
Lampiran B Intruksi Kerja Pengujian Rele Proteksi
44
45
Lampiran C Hasil Pengujian Rele Arus Lebih
46
INSTITUT TEKNOLOGI PLN
LEMBAR BIMBINGAN SKRIPSI
Nama Mahasiswa : Itsna Nurul Rahmani
NIM : 2016-11-132
Program Studi : Teknik Elektro
Jenjang : Strata Satu
Pembimbing Utama : Andi Junaidi, S.T., M.T.
Judul : Analisa Sistem Proteksi Rele Arus Lebih Pada
Generator Unit 1 Di PT Indonesia Power UP Mrica PLTA
Wonogiri
Tanggal
Materi Bimbingan Paraf
Pembimbing
12 Desember 2019 Konsultasi mengenai judul dan
topik pembahasan √
25 Januari 2020 Konsultasi mengenai penyusunan
proposal skripsi √
12 Februari 2020 Revisi materi bab I – bab III
proposal skripsi √
10 Maret 2020 Konsultasi mengenai materi
pembahasan √
47
16 April 2020 Konsultasi mengenai data dan
rumus perhitungan √
30 April 2020 Konsultasi mengenai proses
perhitungan bab IV √
08 Juni 2020
Revisi pengolahan data bab IV √
29 Juni 2020 Bimbingan mengenai proses
analisis hasil perhitungan √
10 Juli 2020
Revisi bab IV √
23 Juli 2020 Konsultasi secara keseluruhan
laporan skripsi √
24 Juli 2020 Revisi analisis dan kesimpulan
pembahasan √
25 Juli 2020 Bimbingan kesimpulan
pembahasan √
26 Juli 2020
Finalisasi dan ACC √
Keterangan : 1. Konsultasi Skripsi minimal 12 (dua belas) kali pertemuan termasuk konsultasi
Proposal Skripsi.
2. Meliputi : Konsultasi Judul/Tema, materi, metode penyelesaian, pengujian,
Analisa hasil, kesimpulan.
3. Setiap konsultasi lembar ini harus dibawa dan diparaf oleh pembimbing.
48
INSTITUT TEKNOLOGI PLN
LEMBAR BIMBINGAN SKRIPSI
Nama Mahasiswa : Itsna Nurul Rahmani
NIM : 2016-11-132
Program Studi : Teknik Elektro
Jenjang : Strata Satu
Pembimbing Utama : Dewi Purnama Sari, S.T., M.T.
Judul : Analisa Sistem Proteksi Rele Arus Lebih Pada
Generator Unit 1 Di PT Indonesia Power UP Mrica PLTA
Wonogiri
Tanggal
Materi Bimbingan Paraf
Pembimbing
12 April 2019 Pembahasan pedoman penulisan
skripsi
20 April 2020 Pengecekan data untuk keperluan
skripsi
24 April 2020
Pengecekan penulisan BAB 1.
Latar belakang, identifikasi
masalah, rumusan masalah dan
batasan masalah.
49
30 April 2020
Pengecekan penulisan BAB 2.
Pengecekan tinjauan pustaka dan
teori yang dibuat serta kutipan
referensi yang menjadi
acuan.
04 Mei 2020
Pengecekan penulisan BAB 3.
15 Mei 2020
Pengecekan flowchart penelitian.
08 Juni 2020
Pengecekan BAB 4.
31 Juni 2020 Pengecekan analisa pemakaian
rumus dan satuan pada BAB 4.
13 Juli 2020 Pengecekan kesinkronan data
dengan pembahasan analisa.
26 Juli 2020 Pengecekan progress BAB 4 serta
finalisasinya.
27 Juli 2020
Pengecekan BAB 5. Pengecekan
kesinkronan kesimpulan dengan
hasil dan pembahasan.
28 Juli 2020
Pengecekan Abstrak.
01 Agustus 2020 Pengecekan laporan skripsi
menggunakan turnitin.
13 Agustus 2020
Finalisasi dan ACC.
Keterangan : 1. Konsultasi Skripsi minimal 12 (dua belas) kali pertemuan termasuk konsultasi
Proposal Skripsi.
2. Meliputi : Konsultasi Judul/Tema, materi, metode penyelesaian, pengujian,
Analisa hasil, kesimpulan.
3. Setiap konsultasi lembar ini harus dibawa dan diparaf oleh pembimbing.
