1 Makalah Seminar Kerja Praktek ANALISA GANGGUAN DENGAN

Makalah Seminar Kerja Praktek
ANALISA GANGGUAN DENGAN DISTURBANCE FAULT RECORDER
PADA PT. PLN P3B JB APB JATENG DAN DIY
Rachmawati Tejaningrum ( 21060110141083 ), Sumardi, ST, MT (196811111994121001)
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro
Jalan Prof. H. Soedarto, S.H., Tembalang, Semarang Kode Pos 50275 Telp. (024) 7460053, 7460055
Fax. (024) 746055
[email protected]
Abstrak
Sistem tenaga listrik secara garis besar terdiri dari pusat pembangkit, jaringan transmisi (gardu induk
dan saluran transmisi) dan jaringan distribusi. Dalam usaha untuk meningkatkan pelayanan penyediaan energi
listrik, keandalan sistem tenaga listrik sangatlah penting. Untuk mencapai keandalan sistem tenaga listrik
dibutuhkan pengendalian, pengawasan dan pemeliharaan terhadap seluruh peralatan yang ada pada sistem
tenaga listrik secara optimal. Dalam hal pengawasan dan pemeliharaan dibutuhkan dukungan alat – alat yang
mampu merekam kejadian – kejadian penting secara real time, khususnya merekam gangguan – gangguan yang
terjadi selama penyediaan listrik. Dengan adanya bantuan alat – alat perekam tersebut akan memudahkan
pihak penyedia untuk meningkatkan mutu pelayanannya. Salah satu alat yang mampu merekam gangguan –
gangguan yang terjadi secara real time adalah Disturbance Fault Recorder.
Kata kunci : Real time, Disturbance Fault Recorder
gangguan atau hal – hal yang tidak diharapkan
selama proses penyediaan listrik berlangsung.
1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Sistem tenaga listrik di Indonesia
mengalami perkembangan yang cukup pesat
seiring dengan perkembangan teknologi yang
semakin canggih.Unit vital dari sistem tenaga
listrik adalah sistem pembangkit listrik,
saluran transmisi dan distribusi serta
konsumen (beban). Dibutuhkan suatu sistem
penyaluran listrik yang terpadu untuk
meningkatkan mutu sistem tenaga listrik di
Indonesia.
Adapun sistem tenaga listrik di Indonesia
dikelola oleh PT. PLN (Persero) yang
mempunyai cabang diseluruh wilayah
Indonesia. Pengelolaan sistem tenaga listrik
secara terpadu mempunyai tujuan agar dapat
mengoperasikan sistem secara ekonomis
namun mutu dan keandalan dapat maksimal,
sehingga dapat memberikan pelayanan
terhadap pelanggan secara berkesinambungan.
Untuk memperoleh sistem yang demikian
dibutuhkan
suatu
perencanaan
dan
pengendalian sistem operasi yang handal serta
akurat.
Untuk
mengoptimalkan
penyediaan
listrik, maka dibutuhkan sebuah alat yang
mampu merekam dan memberikan informasi
secara real time tentang satus maupun
gangguan yang terjadi pada alat – alat di
lapangan. Dengan adanya dukungan dari alat
tersebut dapat memberikan kemudahan dalam
penganalisaan dan penanganan ketika terjadi
1.2 Tujuan
Tujuan dari kerja praktek di PT. PLN P3B
JB APB JTD adalah:
1.
2.
Untuk mempelajari tentang penanganan
gangguan pada PT.PLN P3B APB JTD.
Untuk mempelajari kinerja dari alat
perekam
gangguan
khususnya
Disturbance Fault Recorde (DFR).
1.3 Batasan Masalah
Untuk memperjelas ruang lingkup dan
analisa, maka permasalahan lebih ditekankan
pada pembacaan dan analisis gangguan yang
terekam oleh Disturbance Fault Recorder (
DFR ).
2.
Gangguan dan Alat Perekam
Gangguan
2.1 Pengertian Gangguan
Jaringan tenaga listrik yang terganggu
harus segera diketahui dan dipisahkan dari
bagian jaringan lainnya secepat mungkin
dengan maksud agar kerugian yang lebih besar
dapat dihindarkan.
Gangguan pada jaringan tenaga listik
dapat tejadi di pembangkit, di jaringan
transmisi atau di jaringan distribusi. Menurut
arti katanya sendiri gangguan dapat diartikan
1
7
dengan sesuatu yang bisa bersifat menghalangi
suatu tujuan yang diharapkan [5].
2.2 Klasifikasi Gangguan
Gangguan pada sistem tenaga listrik
terbagi menjadi dua yaitu gangguan sistem dan
juga gangguan non sistem.
2.2.1 Gangguan Sistem
Gangguan sistem adalah gangguan yang
berasal dari sistem tenaga listrik itu sendiri.
Dilihat dari karakteristiknya gangguan sistem
terbagi menjadi dua, yaitu gangguan sistem
aktif dan juga gangguan sistem pasif.
Sedangkan jika dilihat dari jenisnya gangguan
sistem terbagu menjadi gangguan temporer
dan gangguan permanen.
Contoh dari gangguan sistem adalah
gangguan yang terjadi ketika terjadi ledakan
pada peralatan primer ( trafo ).
2.2.2 Gangguan Non Sistem
Gangguan non sistem adalah gangguan
yang terjadi karena adanya interferensi dari
pihak luar sistem. Contoh gangguan nonsistem antara lain :
- Kerusakan komponen rele
- Kabel kontrol terhubung singkat
- Interferensi / induksi pada kabel
control[6] .
2.3 Alat – alat Perekam Gangguan
Peralatan bantu yang banyak terpasang
di instalasi sistem tenaga listrik adalah alat
yang
memonitor peralatan sistem tenaga
listrik secara terus menerus dan merekam
gangguan/anomali yang terjadi . Berikut alat –
alat yang telah terpasang di PT. PLN sebagai
alat bantu perekam gangguan :
2.3.1 PQM (Power Quality Meter)
Rekaman PQM berupa data load profile,
biasanya dipasang pada konsumen –
konsumen besar ( pabrik,dll ). Tujuan dari
pemasangan PQM adalah untuk mengetahui
rekaman tenaga listrik yang bertujuan untuk
keperluan kontrak mutu pelanggan.
independen, terpisah dari distance
relay.
2. Fault locator yang bekerja berdasarkan
prinsip teori impedansi dengan inputan
arus
dan
tegangan
tetapi
pengoperasiannya menyatu dengan
relay jarak (distance relay).
3. Fault Locator yang bekerja dengan
prinsip teori gelombang berjalan
(Fault Locator Base Travelling Wave
Sistem)
merupakan
peralatan
perekam/pengolah dengan inputan
analog arus, melakukan proses
recording dan penentuan lokasi titik
gangguan
berdasarkan
teori
gelombang berjalan.
2.3.3 SER (Sequnce Event Record)
SER
merupakan
peralatan
perekam/pengolah inputan digital/event/kontak
(open/close) melakukan proses recording dan
memberikan tagging waktu menggunakan GPS
sehingga dapat memberikan informasi
peralatan sistem tenaga listrik seperti PMT,
PMS line, PMS tanah yang bekerja. [1]
2.3.4 DFR (Disturbance Fault Recorder)
Peralatan ini akan merekam dan
menyimpan data kondisi sistem secara
otomatis pada saat sebelum, gangguan/fault
berlangsung dan sesudah gangguan, yang
hasilnya dapat dilihat dalam bentuk cetakan
(print out) atau melalui software pembuka
rekaman gangguan. Informasi yang bisa
diperoleh adalah besarnya fault (nilai arus dan
tegangan),
lama
gangguan/kejadian,
event/kontak dan sensor yang bekerja [1] .
3. DFR (Disturbance Fault Recorder)
Disturbance Fault Recorder (DFR) adalah
suatu alat yang mengukur dan merekam
besaran listrik seperti arus (A), tegangan (V)
dan Frekuensi (Hz) pada saat sebelum, selama
dan setelah gangguan/kejadian terjadi.
2.3.2 Fault Locator
Fault Locator merupakan peralatan
perekam/pengolah analog input arus dan
tegangan, dan melakukan proses recording
yang kemudian hasilnya adalah menentukan
jarak lokasi gangguan pada saluran transmisi.
Ada beberapa jenis fault locator yang ada,
yaitu :
1. Fault locator yang bekerja berdasarkan
prinsip teori impedansi dengan inputan
arus dan tegangan dan bekerja secara
Gambar 3.1
terpasang
7
Contoh DFR yang sudah
7
merupakan data masukan ke Media
Processor.
- Media Processor yang berupa Data
Aquisition
Unit
(DAU)
yang
mengolah data input menjadi tampilan
grafik maupun urutan kejadian ke
media Output
- Media Output yang merupakan media
yang menerima output data dari Media
Processor, yang dapat berupa printer,
alarm relay dan media komunikasi.
Media komunikasi akan mengirimkan
data ke Master DFR.
3.1 Cara Kerja DFR
Secara umum DFR bekerja karena adanya
input analog arus, tegangan dan digital/event
yang seluruhnya dikonversikan ke bentuk
digital, setelah input yang dirasakan diluar
batas setting maka
proses recording
berlangsung dan hasilnya berupa data
disimpan di dalam memori dan dicetak melalui
printer. Hasil rekaman DFR berupa tampilan
gelombang sinusoidal dan untuk analisanya
menggunakan software pembuka atau bisa
diketahui secara langsung.
3.2 Fungsi dan Jenis DFR
Secara umum, fungsi Disturbance Fault
Recorder (DFR) adalah :
a. Mengetahui besaran listrik seperti
arus (A), tegangan (V) dan
Frekuensi (F)
b. Mengetahui lamanya gangguan
(fault clearing time)
c. Mengetahui peralatan sistem
proteksi yang bekerja
d. Melihat harmonik dari sistem
tenaga listrik
e. Melihat apakah CT normal/tidak
jenuh
f.
Memastikan bahwa peralatan
sistem proteksi bekerja dengan
baik
g. Mendeteksi jenis gangguan
h. Dokumentasi
Gambar 3.2. Blok Diagram Data DFR
Bagian-bagian dari DFR (Disturbance
Fault Recorder) adalah :
a.
Power Supply
Merupakan komponen yang berfungsi
mengubah kebutuhan
arus dan
tegangan dari sumber utama dan
mensuplay daya sesuai dengan
kebutuhan yang diperlukan DFR.
b. Data Input
Data input pada DFR ada dua yaitu
data input analog dan juga data input
digital.
c. Sensor
Merupakan komponen yang berfungsi
untuk memberi perintah ( mentrigger )
DFR untuk mulai merekam pada saat
nilai besaran arus , tegangan atau
status event memenuhi besaran
(setting) yang telah ditentukan.
d. DAU
Komponen yang berfungsi sebagai
tempat proses acquisisi data yang
berasal
dari
komponen
input
selanjutnya memberikan output berupa
informasi semua kondisi dan hasil
pengukuran parameter .
Berdasarkan konstruksinya, DFR dapat
dibedakan menjadi :
-
DFR yang tergabung
peralatan proteksi
DFR
yang
terpisah
peralatan proteksi
dengan
dengan
Berdasarkan cara komunikasi data,
DFR dapat dibedakan menjadi :
-
DFR tipe Dial Up (menggunakan
modem)
- DFR tipe TCP/IP (menggunakan
jaringan intranet)
3.3 Diagram Data dan Bagian DFR
Secara umum blok diagram data DFR
terdiri dari :
- Media Input yang terdiri dari sumber
data analog (CT, PT, CVT, GPS) dan
digital data (Event Status) yang
8
7
e. Front Panel
Pada front panel terdapat fasilitas
sistem alarm dan keypad sebagai
interface user ke bagian/ fungsi DFR.
f.
memiliki kapasitas yang besar dan
sudah terpisah dengan CPU sehingga
data-data yang semakin banyak tidak
membebani kerja dari CPU.
l.
Sistem Alarm
Terdapat 4 (empat) indikasi alarm
pada front panel DFR II, sedangkan
pada IDM terdapat 8 (delapan)
indikasi alarm yang dapat direset/
Master Komputer DFR
Kontrol DFR dapat dikembangkan
lebih jauh dengan menambahkan
jaringan
komunikasi
serta
menginstalnya kedalam suatu bentuk
master station di pusat kontrol. Master
Komputer DFR dapat mengontrol dan
meremote komunikasi DAU. Master
station dapat terhubung hingga 250
DAU, dengan komunikasi dan kontrol
masing-masing
yang
dapat
berkomunikasi dengan master station
DFR [2].
g. Printer.
Printer merupakan peralatan bantu
yang diperlukan untuk melakukan
pencetakan secara hard copy hasil
record DFR (Disturbance Fault
Recorder) ke dalam bentuk teks
maupun grafik.
3.4
Pembacaan Rekaman
Format output rekaman dapat berupa
softcopy maupun hardcopy. Pembacaan soft
copy umumnya dilakukan dengan media/tool
software relay Hathaway.
h. Wiring ternal …..
Wiring merupakan interkoneksi yang
menghubungkan komponen ekternal
ke peralatan DFR. Wiring eksternal ini
meliputi :
 Wiring Chanel Analog (Input
Analog Tegangan dan Arus)
 Wiring Sensor. (Input Triger dari
setting Arus dan Tegangan).
 Wiring Event. (Input dari
External Triger).
 Wiring komunikasi. (Komunikasi
antar DFR & Komunikasi Master)
 Wiring GPS.
TEGA
NGAN
ARU
S
SENSOR
Gambar 3.9 Hasil Rekaman
DFR
YANG KERJA
i. Sistem komunikasi
Sistem Komunikasi bertugas untuk
melakukan proses komunikasi hasil
record/informasi dari DAU (DFR on
site) ke Komputer Master DFR
(Disturbance Fault Recorder).
j.
3.5 Karakteristik Rekaman
(Fault Signatures)
Gangguan
Dengan melihat hasil rekaman dari DFR,
master DFR dapat menganalisa gangguan
dengan cepat hanya dengan melihat
karakteristik dari gangguan tersebut. Layaknya
manusia gangguan pada sistem kelistrikan juga
memiliki ciri khusus yang dapat menjadi
pembeda antara satu gangguan dengan
gangguan lain. Berikut ini beberapa contoh
dari karakteristik gangguan yang dapat
direkam oleh DFR :
a. Karakteristik
gangguan
yang
disebabkan petir
GPS (Global Positioning Sistem)
Master
Clock/GPS
(Global
Positioning Sistem) merupakan satu
kesatuan peralatan yang bekerja untuk
melakukan sinkronisasi waktu melalui
satelit, sehingga penunjukkan waktu
di tiap-tiap DFR yang berbeda lokasi
menjadi sama.
k. LSU (Local Storage Unit)
LSU adalah salah satu media
penyimpanan data hasil rekaman
selain memori internal. Pada produkproduk DFR terakhir media ini
Gangguan yang disebabkan oleh petir
memiliki karakteristik pada rekaman DFR
yaitu terjadi osilasi pada gelombang sinus
9
7
tegangan yang tidak teratur secara tiba –
tiba dan rapat (terjadi noise) seperti terlihat
pada gambar di bawah ini. Umumnya nilai
tegangan menjadi drop dan arus pada fasa
terganggu naik secara signifikan[5]
kacau. Gangguan yang disebabkan oleh
meledaknya trafo arus dapat terlihat pada hasil
rekaman DFR, seperti yang ditunjukkan pada
gambar di bawah ini (ledakan trafo arus). [5]
Gambar 3.19 Rekaman gangguan karena
meledaknya trafo arus
d.
Karakteristik gangguan yang disebabkan
oleh isolator kotor / bad insulation
Gangguan ini dapat diketahui dari adanya
spike kecil pada gelombang arus dan atau
tegangan secara berkala, yaitu imbas dari
bocornya
sejumlah
kecil
arus
yang
mengakibatkan
flash.
Pada
akhirnya
kebocoran akan semakin besar dan dapat
mengakibatkan CB trip karena flashover.
Isolator yang jelek dapat dideteksi sebelum CB
trip dengan memperhatikan jejak kebocoran
arus melalui rekaman DFR (pemeriksaan
berkala).
Gambar 3.17 Rekaman gangguan karena
serangan petir
b.
Karakteristik gangguan yang disebabkan
ranting pohon
Gambar 3.18 Rekaman gangguan
karena terkena ranting pohon
Pada gambar di atas terlihat bahwa
gangguan yang disebabkan oleh ranting pohon
/ benda sejenis, dimana pada grafik tegangan
nilainya menurun secara tidak signifikan dan
pada grafik arus nilainya berangsur-angsur
naik (seiring dengan terbakarnya ranting
pohon/benda) sampai mencapai titik setting
rele proteksi dan kemudian trip. Jeda waktu
yang dibutuhkan dari titik kenaikan arus
sampai dengan trip sangat tergantung kepada
jenis dan ukuran ranting pohon / benda yang
menyentuh jaringan.
c.
1
2
Gambar 4.20 Rekaman gangguan karena isolator
kotor
e. Karakteristik
gangguan
yang
disebabkan oleh crane / benda solid.
Karakteristik ini muncul ketika ada
gangguan yang diakibatkan oleh crane / bendabenda solid yang menghantarkan listrik
dengan baik (baja, besi). Dapat dilihat bahwa
umumnya akan terjadi reclose lockout atau
bahkan langsung menjadi gangguan permanen
Karakteristik gangguan yang disebabkan
oleh meledaknya peralatan primer (trafo
arus)
Gangguan jenis ini memiliki ciri adanya
osilasi yang rapat dan tak teratur pada fasa
yang terganggu, dan memiliki pola yang
10
7
dengan arus gangguan yang tinggi dan
tegangan yang drop hampir mendekati nol
dikarenakan sifat benda yang solid.
Gambar 4.23 Kegagalan CVT
Gambar 4.21 Rekaman gangguan karena crane
atau benda solid
3.CB Pole Discrepancy
Dalam sistem tenaga listrik dibutuhkan
keserempakan CB / PMT 3 fasa dalam
membuka / menutup sehingga didapatkan
keseimbangan antar fasa. Rekaman DFR dapat
digunakan untuk memeriksa keserempakan
PMT. Contoh dibawah ini adalah contoh close
PMT yang tidak serempak (fasa S tertinggal)
ketika switching
Selain karakteristik gangguan yang
berhasil dianalisa diatas, berikut beberapa
fenomena dalam sistem tenaga listrik yang
umum dan terekam dalam DFR, yaitu:
1. Resonansi tegangan
Gambar 4.22 Resonansi tegangan
Ketika ruas penghantar terbuka baik oleh
gangguan maupun switching, tegangan induksi
dari fasa lain / penghantar lain akan
menginduksi ruas yang terbuka dan akan
mengakibatkan
tegangan
melonjak.
Diakibatkan oleh efek kapasistansi penghantar
dengan tanah. Umumnya terjadi pada ruas
penghantar bertegangan ekstra tinggi (SUTET)
yang panjang (lebih dari 100km). Resonansi
ini dapat diredam dengan pemasangan reaktor
pada sisi terima.
Gambar 4.24 CB Pole Discrepancy
4. Penutup
4.1 Kesimpulan
1. Gangguan pada sistem kelistrikan
ditinjau dari karakternya dapat dibagi
menjadi dua jenis, yaitu gangguan
aktif dan pasif. Sedangkan bila ditinjau
dari jenisnya dibagi menjadi gangguan
temporer dan gangguan permanen.
2. Bagian – bagian DFR ialah power
supply, data input, sensor, DAU, front
panel, sistem alarm, printer, wiring,
sistem komunikasi, GPS, LSU, dan
master computer DFR.
2. Kegagalan trafo arus atau trafo tegangan
(CT/PT Failure)
Komponen CT / PT sangat vital dalam
meter dan proteksi sistem tenaga listrik.
Sebelum terjadi kegagalan CT / PT, dapat
dideteksi secara dini mengunakan DFR.
Berikut contoh-contoh kasus anomali CT / PT
11
7
3. Melalui
DFR
master
dapat
menentukan lokasi gangguan dan
mengetahui gangguan apa yang
sedang terjadi.
4. Dari hasil rekaman DFR dapat terlihat
bahwa setiap gangguan memiliki ciri
khasnya masing – masing yang dapat
mempermudah dalam proses analisa.
5. DFR pada PT.PLN P3b JB APB
Jateng & DIY sudah berfungsi secara
optimal.
[4] PT. PLN (
Persero ) PUSAT
PENDIDIKAN DAN
PELATIHAN.
Modul
Troubleshooting dan
Kalibrasi
DFR.
Jakarta.
[5]
Abdul Karim.
Sazali. “Protection system analysis for
transmission overhead line using fault
signatures”, PhD. Thesis, UTM : 2008
[6] http://aguspurbaproteksi.blogspot.com/
[7]http://sobatkreatif.wordpress.com/2012/05/
21/gangguan-gangguan-pada-sistemkelistrikan-download-bse-smk-distribusitenaga-listrik-sobat-kreatif/
4.2 Saran
1. Perlu diadakannya pelatihan, diklat
dan training secara berkelanjutan pada
tiap pegawai petugas pemeliharaan
DFR
mengingat
DFR
masih
merupakan alat baru di PT. PLN (
PERSERO ).
2. Hubungan dan kejasama antara pihak
perusahaan dan universitas hendaknya
terus ditingkatkan lagi dan tetap
dipertahankan sehingga dapat saling
menguntungkan bagi kedua belah
pihak tersebut.
3. Dirasa penambahan jumlah alat DFR
yang terpasang di lapangan sangatlah
diperlukan, mengingat pentingnya
fungsi DFR itu sendiri.
Biodata Penulis
Rachmawati Tejaningrum
(21060110141083) dilahirkan di Semarang, 19
Juni 1992. Telah menempuh pendidikan di
MIT Ya Ummi Fatimah Pati, SMPIT BIAS
Pati, SMAIT BIAS Pati dan sekarang masih
menempuh pendidikan di Jurusan Teknik
Elektro konsentrasi Kontrol dan Instrumentasi,
Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Semarang.
DAFTAR PUSTAKA
[1] PT. PLN ( Persero ) PUSAT
PENDIDIKAN DAN PELATIHAN.DFR
Untuk Dispatcher.Jakarta.
[2] PT. PLN ( Persero ) PUSAT
PENDIDIKAN DAN PELATIHAN.
Pemeliharaan
Disturbance
Fault
Recorder. Jakarta.
[3]
PT.PLN
(
Persero
)
PUSAT
PENDIDIKAN DAN PELATIHAN.
Prosedur Pengoperasian
Master
Disturbance Fault Recorder. Jakarta.
Semarang, Januari 2014
Menyetujui
Dosen Pembimbing
SUMARDI, ST, MT
NIP.196811111994121001
12