PROTEKSI KLMPK

TUGAS KELOMPOK 6
PROTEKSI SISTEM TENAGA LISTRIK
Anggota Kelompok :
1.
2.
3.
4.
5.
Yohara G.M.Tambunan
Alfiyanti Yuni Prastiwi
Putri Fatimah Azzahra Tuharea
Timothy Wowor Siswandi
Techi Punica Grantiani
(201611216)
(201611221)
(201611238)
(201611278)
(201611287)
KELAS F
JURUSAN S1 TEKNIK ELEKTRO
SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN
JAKARTA
2019
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya dengan
rahmat-Nyalah kami akhirnya bisa menyelesaikan laporan ini yang berjudul “Koordinasi
Relay OCR dan GFR” ini dengan baik tepat pada waktunya.
Tidak lupa kami menyampaikan rasa terima kasih kepada dosen yang telah
memberikan banyak materi serta masukan yang bermanfaat dalam proses penyusunan karya
ilmiah ini. Rasa terima kasih juga hendak kami ucapkan kepada rekan-rekan mahasiswa yang
telah memberikan kontribusinya baik secara langsung maupun tidak langsung sehingga
laporan ini bisa selesai pada waktu yang telah ditentukan.
Meskipun kami sudah mengumpulkan banyak referensi untuk menunjang
penyusunan laporan ini, namun kami menyadari bahwa di dalam laporan yang telah kami
susun ini masih terdapat banyak kesalahan serta kekurangan. Sehingga kami mengharapkan
saran serta masukan dari para pembaca demi tersusunnya laporan lain yang lebih lagi. Akhir
kata, kami berharap agar laporan ini bisa memberikan banyak manfaat.
Jakarta, 8 November 2019
TIM PENYUSUN
i
DAFTAR ISI
Hal
HALAMAN COVER
KATA PENGANTAR ………………………………………………………………….i
DAFTAR ISI ................................................................................................................ ..ii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ................................................................................................ 1
1.2 Tujuan .............................................................................................................2
1.3 Ruang Lingkup Materi……………………………………………………….2
BAB II DASAR TEORI/LANDASAN TEORI
2.1 Energi Terbarukan ........................................................................................... 2
2.1.1 Pengertian Energi ……………………………………………………..2
2.1.2 Pengertian Energi Terbarukan ………………………………………...2
2.1.3 Sumber Energi Terbarukan ....................................................................3
2.1.4 Keunggulan dan Kelemahan Energi Terbarukan ……………………..5
BAB III PEMBAHASAN
3.1 Teknologi Energi Terbarukan .........................................................................7
3.1.1 Energi Panas Bumi ................................................................................7
3.1.2 Energi Surya ....................................................................................... ...8
3.1.3 Tenaga Air…………………………………………………………….10
3.1.4 Tenaga Angin...................................................................................... ..10
3.1.5 Biomassa ..……………………………………………………….........11
BAB IV PENUTUP
4.1 Kesimpulan…………………………………………………………………13
4.2 Usul dan Saran...............................................................................................13
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………………1
ii
BAB I
PENDAHULUAN
I.I. LATAR BELAKANG
Pada tahap awal perkembangan industri tenaga listrik, suatu system tenaga terdiri
dari sebuah generator kecil yang digunakan untuk memasok kebutuhan listrik didaerah
setempat. System demikian belum dilengkapi dengan system proteksi dan biasanya
diawasi langsung oleh operator. Pada waktu itu operator yang bertindak untuk membuka
pemutus daya apabila melihat ada kelainan atau gangguan sehingga generator tersebut
terhindar dari kerusakan. Namun seiring dengan perkembangan jaringan system tenaga
yang dari waktu ke waktu
semakin besar maka cara-cara demikian tidak lagi
dipertahankan dan harus ada cara-cara yang lebih efektif yang bisa di gunakan untuk
memproteksi system dari gangguan.
System proteksi pertama yang dilakukan untuk mengamankan system adalah
dengan menggunakan sekering. Kemudian disusul dengan menggunakan rele beban lebih
ataupun tegangan kurang yang kemudian diikuti oleh berkembangnya system proteksi
dengan rele arus lebih. Sebelum teknologi jenis- jenis rele lain berkembang, rele arus lebih
inilah rele proteksi yang pertama dan paling sederhana yang banyak digunakan untuk
memproteksi jaringan system tenaga listrik.
Dalam perkembangan waktu rele proteksi ini kemudian berkembang mulai dari
penerapan sederhana menggunakan satu rele hingga beberapa rele yang diatur secara
bertingkat berdasarkan besarnya arus gangguan yang berbeda-beda sesuai letak gangguan.
Proteksi arus bertingkat ini dimaksudkan agar rele-rele tersebut bisa mengatasi gangguan
secara diskriminatif sesuai dengan letak gangguan. Disamping itu factor lain yang perlu
di perhatikan agar sebuah rele arus lebih dapat bekerja secara tepat dan stabil maka
perbedaan antara arus hubung singkat minimum dengan arus beban maksimum harus
cukup besar. Hal tersebut diperlukan agar rele arus lebih tersebut tidak boleh bekerja
terhadap arus beban lebih maksimum. Pada dasarnya rele arus lebih dapat diklasifikasikan
atas dua kategori, yaitu rele arus lebih biasa atau non-direksional dan rele arus lebih yang
dilengkapi dengan elemen arah.
Untuk memenuhi keandalan ketersediaan dan penyaluran energi listrik,kebutuhan
sistem proteksi yang memadai sangat mutlak diperlukan. Fungsi peralatan sistem proteksi
adalah untuk mengidentifikasi gangguan dan memisahkan bagian jaringan yang terganggu
1
dari bagian lain yang masih dalam keadaan normalserta sekaligus mengamankan bagian
ini dari kerusakan yang dapat menyebabkan kerugian yang lebih besar.
Over Current Relay (OCR) dan Ground Fault Relay (GFR) adalah relay pengaman
arus lebih yang bekerja karena adanya besaran arus dan terpasang padaJaringan Tegangan
Tinggi, Tegangan menengah juga pada pengamanTransformator tenaga. Relay ini
berfungsi untuk mengamankan peralatan listrikakibat adanya gangguan phasa-phasa
untuk OCR dan gangguan phasa-tanah untuk GFR.OCR dan GFR adalah suatu relay yang
bekerja berdasarkan adanya kenaikan arus yang melewatinya. Fungsi OCR dan GFR
adalah untuk mengamankan peralatan terhadap gangguan hubung singkat antar phasa,
hubung singkat satu phasa ketanah dan dapat digunakan sebagai pengaman beban lebih.
OCR dan GFR digunakan sebagai pengaman utama pada jaringan distribusi, pengaman
cadangangenerator, transformator daya dan saluran transmisi.
I.2. TUJUAN
Berdasarkan latar belakang penelitian tersebut diatas, maka tujuan penelitian yang
hendak dicapai, yaitu sebagai berikut:
1. Mengetahui karakteristik OCR dan GFR
2. Mengetahui prinip kerja OCR dan GFR
3. Mengetahui perhitungan relay arus lebih pada system tenaga listrik
1.3 RUANG LINGKUP MATERI
Relay arus lebih (over current relay) adalah relay yang bekerja berdasarkan adanya
kenaikan arus yang melebihi suatu nilai pengaman tertentu dan jangka waktu tertentu.
Fungsi utama dari relay arus lebih ini adalah untuk merasakan adanya arus lebih
kemudian memberikan perintah kepada pemutus beban (PMT) untuk membuka.
Relay arus lebih adalah relay yang bekerja terhadap arus lebih, ia akan bekerja bila
arus yang mengalir melebihi nilai settingnya (Iset) atau relay arus lebihmeruapakan
pengaman yang bekerja karena adanya besaran arus dan terpasang pada jaringan tegangan
tinggi, tegangan menengah juga pada pengaman transformator tenaga.Pada dasarnya
relay arus lebih adalah suatu alat yang mendeteksi besaran arus yang melalui suatu
jaringan dengan bantuan trafo arus. Harga atau besaran yang boleh melewatinya disebut
dengan setting.
2
BAB II
DASAR TEORI/LANDASAN TEORI
2.1 SISTEM PROTEKSI
Pada sistem tenaga listrik, sistem proteksi adalah alat perlindungan atau isolasi pada
bagian yang memungkinkan akan terjadi gangguan atau bahaya. Tujuan utama proteksi
adalah untuk mencegah terjadinya gangguan atau memadamkan gangguanyang telah terjadi
dan melokalisirnya dan membatasi pengaruh-pengaruhnya, biasanyadengan mengisolir
bagian-bagian yang terganggu tanpa mengganggu bagian-bagianyang lain. Sistem proteksi
ini mendeteksi konsdisi abnormal dalam suatu rangkaian listrik dengan mengukur besaranbesaran listrik yang berbeda antara kondisi normal dengan kondisi abnormal. Ada beberapa
kriteria yang perlu diketahui pada pemasangan suatu sistem proteksi dalam suatu rangkaian
sistem tenaga listrik, yaitu:
A. Sensitifitas (kepekaan)
Sensitifitas adalah kepekaan relay proteksi terhadap segala macamgangguan dengan
tepat yakni gangguan yang terjadi di daerah perlindungannya. Sensitifitas suatu proteksi
ditentukan oleh nilai terkecildari besaran penggerak saat peralatan proteksi mulai
beroprasi. Nilai terkecil besaran penggerak berhubungan dengan nilai minimum arus
gangguan dalam daerah yang dilindunginya.
B. Selektifitas dan diskriminatif
Selektif berarti suatu sistem proteksi harus dapat memilih bagian system yang harus
diisolir apabila relay proteksi mendeteksi gangguan. Bagian yang dipisahkan dari sistem
yang sehat sebisanya adalah bagian yang terganggu saja. Diskriminatif berarti suatu
sistem proteksi harus mampumembedakan antara kondisi normal dan kondisi abnormal,
ataupun membedakan apakan kondisi abnormal tersebut terjadi di dalam atau diluar
daerah proteksinya
C. Kecepatan
Kriteria dalam pemasangan suatu sistem proteksi tenaga listrik dalam suatu rangkaian
system tenaga listrik ini perlu memiliki tingkat kecepatan sebagaimana ditentukan sehingga
meningkatkan mutu pelayanan, keamanan manusia, peralatan dan stabilitas operasi. Makin
cepat relay proteksi bekerja, tidak hanya dapat memperkecil kemungkinan akibat gangguan,
tetapi dapat memperkecil kemungkinan meluasnya akibat yang ditimbulkan oleh gangguan.
3
D. Keandalan
Suatu sistem proteksi dapat dikatakan andal jika selalu berfungsi sebagaimana yang
di harapkan. Sistem proteksi tersebut dikatakan tidakandal bila gagal bekerja pada saat
dibutuhkan dan bekerja pada saat proteksi itu tidak seharusnya bekerja. Dalam keadaan
normal atau sistem yang tidak pernah terganggu relay proteksi tidak bekerja selama
berbulan-bulan mungkin bertahun-tahun, tetapi relay proteksi bila diperlukan harus dan
pasti dapat bekerja, sebab apabila relay gagal bekerja dapat mengakibatkan kerusakan
yang lebih parah pda peralatan yang diamankan atau mengakibatkan bekerjanya relay
lain sehingga daerah itu mengalami pemadaman yang lebih luas. Untuk tetap menjaga
keandalannya, maka relay proteksi harus dilakukan pengujian secara periodik.
E. Ekonomis
Suatu perencanaan teknik yang baik tidak terlepas tentunya dari pertimbangan nilai
ekonomisnya. Suatu relay proteksi yang digunakanhendaknya ekonomis mungkin dengan
tidak mengesampingkan fungsi dan keandalannya.
2.2 Perangkat Sistem Proteksi
Proteksi terdiri dari seperangkat peralatan yang merupakan sistem yang terdiri dari
komponen-komponen berikut :
1.
Relay, sebagai alat perasa untuk mendeteksi adanya gangguan yang selanjutnya
memberi perintah trip kepada Pemutus Tenaga (PMT).
2.
Trafo arus dan/atau trafo tegangan sebagai alat yang mentransfer besaran listrik
primer dari sistem yang diamankan ke relai (besaran listrik sekunder).
3.
Pemutus Tenaga (PMT) untuk memisahkan bagian sistem yang terganggu.
4.
Batere beserta alat pengisi (batere charger) sebagai sumber tenaga untuk bekerjanya
relai, peralatan bantu triping.
5.
Pengawatan (wiring) yang terdiri dari sisrkit sekunder (arus dan/atau tegangan), sirkit
triping dan sirkit peralatan bantu.
Secara garis besar bagian dari relay proteksi terdiri dari tiga bagian utama, seperti pada
blok diagram, dibawah ini : Masing-masing elemen/bagian mempunyai fungsi sebagai
berikut :
4
1. Elemen pengindera.
Elemen ini berfungsi untuk merasakan besaran-besaran listrik, seperti arus,
tegangan, frekuensi, dan sebagainya tergantung relay yang dipergunakan. Pada
bagian ini besaran yang masuk akan dirasakan keadaannya, apakah keadaan yang
diproteksi itu mendapatkan gangguan atau dalam keadaan normal, untuk selanjutnya
besaran tersebut dikirimkan ke elemen pembanding.
2. Elemen pembanding.
Elemen ini berfungsi menerima besaran setelah terlebih dahulu besaran itu
diterima oleh elemen oleh elemen pengindera untuk membandingkan besaran listrik
pada saat keadaan normal dengan besaran arus kerja relay.
3. Elemen pengukur/penentu.
Elemen ini berfungsi untuk mengadakan perubahan secara cepet pada besaran
ukurnya dan akan segera memberikan isyarat untuk membuka PMT atau memberikan
sinyal.
Transformator arus ( CT ) berfungsi sebagai alat pengindera yang merasakan
apakah keadaan yang diproteksi dalam keadaan normal atau mendapat gangguan.
Sebagai alat pembanding sekaligus alat pengukur adalah relay, yang bekerja setelah
mendapatkan besaran dari alat pengindera dan membandingkan dengan besar arus
penyetelan dari kerja relay.Apabila besaran tersebut tidak setimbang atau melebihi
besar arus penyetelannya, maka kumparan relay akan bekerja menarik kontak dengan
cepat atau dengan waktu tunda dan memberikan perintah pada kumparan penjatuh
(trip-coil) untuk bekerja melepas PMT. Sebagai sumber energi penggerak adalah
sumber arus searah atau batere.
2.3 Tipe Proteksi
Ada dua kategori yang dikenal yaitu proteksi utama (main protection) dan proteksi
pembantu (back up protection). Proteksi utama adalah pertahanan utama dan akan
membebaskan gangguan pada bagian yang akan diproteksi secepat mungkin.mengingat
keandalan 100% tidak hanya dari perlindungan tetapi juga dari trafo arus,trafo tegangan dan
pemutus rangkaian yang tidak dapat dijamin, untuk itu diperlukan perlindungan pembantu
(auxiliary protection) pada alat proteksi tersebut. Proteksi pembantu bekerja bila relay utama
gagal dan tidak hanya melindungi daerah berikutnya dengan perlambatan waktu yang lebih
lama dari pada relay utamanya.
5
Gambar 2.1 Konsep Diagram Sebuah Relay
2. 4 Jenis-jenis Proteksi Transformator Daya
Relay yang biasa digunakan pada sebuah transformator daya sebagai pengaman pada
saat terjadi gangguan adalah:
1. Relay Buchollz
Relay buchollz dipasang pada pipa main tank ke konservator ataupundari
OLTC ke konservator tergantung design trafonya apakah dikedua pipatersebut
dipasang relay buchollz. Relay buchollz berfungsi untuk mendeteksidan
mengamankan gangguan di dalam transformator yang menimbulkan gas.Selama
transformator beroperasi normal, relay akan terisi penuh denganminyak. Pelampung
akan berada pada posisi awal.
Bila terjadi gangguan yang terkecil didalam tangki transformator,misalnya
hubung singkat dalam kumparan, maka akan menimbulkan gas. Gasyang terbentuk
akan berkumpul dalam relay pada saat perjalanan menujutangki konservator,
sehingga level minyak dalam relay turun dan akanmengerjakan kontak alarm (kontak
pelampung atas). Bila level minyaktransformator turun secara perlahan-lahan akibat
dari suatu kebocoran, maka pelampung atas akan memberikan sinyal alarm dan bila
penurunan minyaktersebut terus berlanjut, maka pelampung bawah akan
memberikan sinyal trip.Bila terjadi busur api yang besar, kerusakan minyak akan
terjadi dengan cepatdan timbul surja tekanan pada minyak yang bergerak melalui
pipa menuju ke relay buchollz.
6
Gambar 2.3 Relay Buchollz
2. Relay Jansen
Tap changer adalah alat yang terpasang pada transformator yang berfungsi
untuk mengatur tegangan keluaran (sekunder) akibat beban maupunvariasi tegangan
pada sistem masuknya (input). Tap changer umumnyadipasang pada ruang terpisah
pada ruang terpisah dengan ruang untuk tempatkumparan, dimaksudkan agar minyak
tap changer tidak bercampur denganminyak tangki utama. Untuk mengamankan
ruang diverter switch apabilaterjadi gangguan pada sistem tap changer, digunakan
pengaman yang biasadisebut relay jansen (buchollz-nya tap changer).Relay buchollz
tap changer (jansen) untuk mengamankan ruangan beserta isinya dari diverter switch.
Relay jansen bekerja apabila ada desakantekanan yang terjadi akibat flash over antar
bagian bertegangan atau baguan bertegangan dengan body atau ada desakan aliran
minyak karena gangguan eksternal.
Gambar 2.3 Relay Jansen
Prinsip kerja dari relay jansen adalah adanya aliran minyak yang deras,ada
tekanan minyak sehingga minyak mengalir ke konservator, goncangan minyak yang
7
cukup besar dan semua itu menyebabkan katup akan berayun danmengerjakan
kontak triping dan akhirnya akan melepas gangguan.
3. Relay Tekanan Lebih (Sudden Pressure Relay)
Relay tekanan lebih berfungsi hampir sama seperti relay buchollz
yaitumengamankan transformator dari gangguan insternal. Bedanya relay ini hanya
bekerja apabila terjadi kenaikan tekanan gas tiba-tiba yang disebabkan oleh hubung
singkat.
Gambar 2.4 Relay Tekanan Lebih
4. Relay Arus Lebih (Over Current Relay)
Relay arus lebih bekerja berdasarkan adanya kenaikan arus yang melebihi
suatu nilai pengaman yang telah ditentukan dan dalam jangka waktuyang telah
diterapkan. Relay arus lebih akan pick up jika besar arus melebihinilai setting yang
telah ditentukan. Pada proteksi transformator daya, relay arus lebih digunakan
sebagai tambahan bagi relay differensial untukmemberikan tanggapan terhadap
gangguan luar. Relay ini digunakan untukmengamankan peralatan terhadap
gangguan dan beberapa hal dapat digunakansebagai pengaman beban lebih.
Keuntungan dari penggunaan proteksi rele arus lebih ini antara lain :
• Sederhana dan murah
• Mudah penyetelannya
• Dapat berfungsi sebagai pengaman utama dan cadangan
• Mengamankan gangguan hubung singkat antar fasa, satu fasa ke
tanah, dan dalam beberapa hal digunakan untuk proteksi beban
lebih (overload).
• Pengaman utama pada jaringan distribusi dan substransmisi
• Pengaman cadangan untuk generator, trafo, dan saluran transmisi.
8
Gambar 2.5 Relay Arus Lebih
5. Relay Differensial
Relay differensial berfungsi untuk mengamankan transformatorterhadap
gangguan hubung singkat yang terjadi di dalam daerah pengamantransformator.
Relay ini merupakan pengaman utama (main protection) yangsangat selektif dan
cepat sehingga tidak perlu dikoordinir dengan relay laindan tidak memerlukan time
delay.
Gambar 2.6 Relay Differensial
Prinsip dari relay ini yaitu membandingkan arus yang masuk keperalatan
dengan arus yang keluar dari peralatan tersebutramah lingkungan karna mampu
mengurangi pencemaran lingkungan dan kerusakan lingkungan disbanding energy
non- terbarukan.
Energy terbarukan masih perlu meningkatkan daya saing, karna sumber
energy terbarukan masih membutuhkan subsidi untuk tetap kompetitif dengan bahan
bakar fosil dalam hal biaya, meskipun harus juga disebut kan bahwa perkembangan
teknologi pada nergi terbarukan terus menurunkan harganya dan hanya
9
masalah waktu energy terbarukan akan memiliki harga yag kompetitif tanpa subsidi
dibandingkan bahan bakar tradisional.
6. Relay Tangki Tanah
Relay tangki tanah berfungsi untuk mengamankan trafo hubung
singkat antara fasa dengan tangki trafo dan titik netral trafo yang
ditanahkan. Relay tangki tanah yang terpasang, akan mendeteksi
arus gangguan dari tangki trafo ketanah, jika terjadi kebocoran
isolasi dari belitan trafo ke tangki, arus yang mengalir ketanah akan
dideteksi relay arus lebih melalui CT. relay akan mentripkan PMT
di kedua sisi (TT dan TM). Jadi arus gangguan kembali kesistem
melalui pembumian trafo.
7. Relay HV/LV Winding Temperature dan HV/LV Oil Temperature
Relay HV/LV temperature bekerja apabila suhun kumparan
trafo melebihi setting dari pada relay HV/LV Winding, besarnya
kenaikan suhu adalah sebanding dengan factor pembebanan dan
suhu udara luar trafo. Urutan kerja relay suhu kumparan/winding ini
dibagi 2 tahap:
a. Mengerjakan alar (winding temperature alarm)
b. Mengerjakan perintah trip ke PMT (winding temperature trip)
Relay HV/LV Oil tempature bekerja apabila suhu minyak trafo
melebihi setting dari pada relay HV/LV oil. Besarnya kenaikan suhu
adalah sebanding dengan factor pembebanan dan suhu udara luar
trafo. Urutan kerja relay suhu minyak/oil dibagi 2 tahap:
10

Mengerjakan alarm (oil temperature alarm)

Mengerjakan perintah trip ke PMT (oil temperature trip)
8. Restricted Earth Fault (REF)
Relay gangguan tanah terbatas atau restricted earth fault (REF)
berfungsi untuk mengamankan tranformator bila ada gangguan satu
fasa ke tanah didekat titik netral transformator yang tidak dirasakan
oleh relay differensial.
Adapun jenis-jenisnya adalah sbb :
No
1
2
3
4
5
6
7
Nama Relay
Relay jarak (distance relay)
Fungsi Relay
Untuk mendeteksi gangguan 2 fasa atau
3 fasa di muka generator sampai batas
jangkauannya.
Relay periksa sinkron
Pengaman Bantu generator untuk
mendeteksi
persaratan
sinkronisasi
(parallel).
Relay tegangan kurang (underMendeteksi turunnya tegangan sampai
voltage relay)
dibawah harga yang di izinkan (relay ini
bekerja apabila sebelum rele loss of field
bekerja)
Relay daya balik (reverse power Untuk mendeteksi daya balik, sehingga
relay)
mencegah generator bekerja sebagai
motor.
Relay kehilangan medan penguat Untuk mendeteksi kehilangan medan
penguat generator.
Relay fasa urutan negatif
Untuk mendeteksi arus urutan negatif
yang disebabkan oleh beban tidak
seimbang pada batas-batas yang tidak
diizinkan
Relay arus lebih seketika (over
Untuk mendeteksi besaran arus yang
melebihi batas yang ditentukan dalam
current relay instanteneous)
waktu seketika.
11
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Relay arus lebih dengan waktu
tunda (time over current relay)
Untuk mendeteksi besaran arus yang
melebihi batas dalam waktu yang
diizinkan.
Relay
penguat
lebih
(overUntuk mendeteksi penguat lebih pada
excitation relay)
generator.
Relay tegangan lebih
1. bila terpasang di titik netral generator
atau trafo tegangan yang di hubungkan
segitiga terbuka untuk mendeteksi
gangguan stator hubungan tanah.
bila terpasang pada terminal generator
untuk mendeteksi tegangan lebih.
Relay keseimbangan tegangan Untuk mendeteksi hilangnya tegangan
(voltage balanced relay)
dari trafo tegangan pengatur tegtangan
otomatis (AVR dan relay).
Relay waktu (time delay)
Untuk memperlambat waktu.
Relay stator gangguan tanah (stator Untuk mendeteksi kondisi a sinkron pada
ground fault relay)
generator yang sudah paralel dengan
sistem.
Relay kehilangan sinkronisasi (out Untuk mendeteksi kondisi a sinkron pada
of step relay)
generator yang sudah paralel dengan
sistem.
Relay pengunci (lock out relay)
Untuk menerima signal trip dari relayrelay proteksi dan kemudian meneruskan
signal trip ke PMT, alarm dan peralatan
lain serta mengunci.
Relay frekuensi (frekuensi relay) Mendeteksi
besaran
frekuensi
rendah/lebih di luar harga yang
diizinkan.
2.5 Tujuan Pemasangan Relay Proteksi
Maksud dan tujuan pemasangan relay proteksi proteksi adalah untuk mengamankan
peralatan/sistem sehingga kerugian akibat gangguan dapat dihindari atau dikurangi menjadi
sekecil mungkin dengan cara:
1. Mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya yang dapat
membahayakan peralatan atau sistem
2. Melepaskan (memisahkan) bagian sistem yang terganggu atau yang mengalami
keadaan abnormal lainnya secepat mungkin sehingga kerusakan instalasi yang
terganggu atau dilalui arus gangguan dapat dihindari atau dibatasi seminimum
mungkin dan bagian sistem lainnya tetap dapat beroprasi.
3. Memberikan pelayanan keandalan dan mutu listrik yang terbaik kepada konsumen.
4. Mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik.
12
2.6 RELAI
Relai merupakan suatu peralatan yang direncanakan untuk merasakan atau mendeteksi,
mengukur adanya gangguan dan mulai merasakan adanya ketidaknormalan peralatan listrik
dan segera secara otomatis membuka pemutus tenaga untuk memisahkan peralatan atau
bagian dari sistem yang terganggu dan memberi isyarat berupa bel atau lampu. Relai pada
sistem tenaga listrik mempunyai fungsi sebagai berikut :
1. Merasakan, mengukur, dan menentukan bagian sistem yang terganggu serta
memisahkan secepatnya sehingga sistem lainnya yang tidak terganggu dapat
beroperasi secara normal.
2. Mengurangi kerusakan yang lebih parah dari peralatan yang terganggu.
3. Mengurangi pengaruh gangguan bagian sistem yang lain yang tidak terganggu
didalam sistem tersebut. Di samping itu mencegah meluasnya gangguan serta
memperkecil bahaya bagi manusia.
2.7 Proteksi Utama dan Proteksi Cadangan
Proteksi sistem tenaga listrik dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu proteksi
utama dan proteksi cadangan. Proteksi utama segera bekerja jika terjadi gangguan sedangkan
proteksi cadangan akan bekerja jika proteksi utama gagal bekerja.
Kegagalan pengaman dapat dikelompokkan sebagai berikut:
•
Kegagalan pada relainya sendiri.
•
Kegagalan suplai arus dan atau suplai tegangan ke relai.
•
Kegagalan sistem suplai arus searah untuk tripping pemutus beban.
•
Kegagalan pada pemutus tenaga.
Hal ini dapat disebabkan karena kumparan trip tidak menerima suplai, kerusakan
mekanis ataupun kegagalan pemutusan arus karena besarnya arus hubung singkat
melampaui kemampuan dari pemutus bebannya.
2.7.1 Zona Proteksi
Zona Proteksi Koordinasi pengaman merupakan kinerja dua buah pengaman
atau lebih pada jaringan listrik yang saling mendukung atau melengkapi dalam
melakukan proses tugasnya. Koordinasi pengaman ini dapat berupa relay, recloser
maupun pengaman lainnya. Pada dasarnya prinsip dasar koordinasi adalah:

Peralatan pengaman pada sisi beban harus dapat
menghilangkan
gangguan menetap atau sementara yang terjadi pada saluran sebelum
13
peralatan pengaman di sisi sumber beroperasi memutuskan saluran
sesaat atau membuka terus.

Memadamkan gangguan sementara yang terjadi dan gangguan menetap
harus dibatasi sampai pada seksi sekecil mungkin.
2.7.2 Grading time Relay
Grading time merupakan tingkatan waktu yang terjadi antara waktu relay
pertama dengan waktu relay berikutnya.
2.8 Relay Arus Lebih
Relay arus lebih merupakan relay yang bekerja terhadap arus lebih. Relay ini akan
bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai setting arusnya (I sett). Relay ini bekerja
dengan membaca input berupa besaran arus kemudian membandingkan dengan nilai setting,
apabila nilai arus setting terbaca oleh relay melebihi nilai setting, maka relay akan mengirim
perintah trip (lepas) kepada Pemutus Tenaga (PMT) atau Circuit Breaker (CB) setelah tunda
waktu yang diterapkan pada setting. Relay arus lebih OCR (Over Current Relay)
memproteksi instalasi listrik terhadap gangguan antar fasa. Sedangkan untuk memproteksi
terhadap gangguan fasa tanah digunakan relay arus lebih gangguan tanah atau Ground Fault
Relay (GFR). Prinsip kerja GFR sama dengan OCR, yang membedakan hanyalah pada
fungsi dan elemen sensor arus. OCR biasanya memiliki 2 atau 3 sensor arus (untuk 2 atau 3
fasa) sedangkan GFR hanya memiliki 1 sensor arus (satu fasa). Pada dasarnya relay arus
lebih adalah suatu alat yang mendeteksi besaran arus yang melalui suatu jaringan dengan
bantuan trafo arus.
14
Gambar 3.1 Sambungan (Wiring) 2 OCR dan 1 GFR
2.9 Prinsip Kerja Rele Arus Lebih
Relay arus lebih adalah relay yang bekerja terhadap arus lebih, ia akan bekerja bila
arus yang mengalir melebihi nilai settingnya (Iset) atau relay arus lebih meruapakan
pengaman yang bekerja karena adanya besaran arus dan terpasang pada jaringan tegangan
tinggi, tegangan menengah juga pada pengaman transformator tenaga.
Pada dasarnya relay arus lebih adalah suatu alat yang mendeteksi besaran arus yang
melalui suatu jaringan dengan bantuan trafo arus. Harga atau besaran yang boleh
melewatinya disebut dengan setting.
2.10 Jenis-jenis Relay Arus Lebih
Jenis-jenis pada relay arus lebih yaitu :
 Non-directional
 Directional
 Kontrol tegangan
 Penahan tegangan
15
2.11 Karakteristik Relay Arus Lebih
2.11.1 Rele Waktu Seketika (Instantaneous Relay)
Relay yang bekerja seketika (tanpa waktu tunda) ketika arus yang mengalir
melebihi nilai settingnya, relay akan bekerja dalam waktu beberapa mili detik (10 – 20
ms). Dapat kita lihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 1. Karakteristik Relay Waktu Seketika
(Instantaneous Relay)
Relay ini jarang berdiri sendiri tetapi umumnya dikombinasikan dengan relay
arus lebih dengan karakteristik yang lain.
2.11.2 Relay Arus Lebih Waktu Tertentu (Definite Time Relay)
Relay ini akan memberikan perintah pada PMT pada saat terjadi gangguan hubung
singkat dan besarnya arus gangguan melampaui settingnya (Is), dan jangka waktu kerja
relay mulai pick up sampai kerja relay diperpanjang dengan waktu tertentu tidak
tergantung besarnya arus yang mengerjakan relay, lihat gambar dibawah ini.
Gambar 2. Karakteristik Relay Waktu Tertentu (Defenite
Time Relay)
16
2.11.3 Relay arus lebih waktu terbalik (Inverse Time Relay)
Relay ini akan bekerja dengan waktu tunda yang tergantung dari
besarnya arus secara terbalik (inverse time), makin besar arus makin kecil
waktu tundanya. Karakteristik ini bermacam-macam dan setiap pabrik dapat
membuat karakteristik yang berbeda-beda, karakteristik waktunya dibedakan
dalam tiga kelompok :
1. Standar invers
2. Very inverse
3. Extremely inverse
Gambar 3. Karakteristik Relay Arus Lebih Waktu Terbalik
(Inverse Time Relay)
2.11.4 Pengaman Pada Relay Arus Lebih
Pada relay arus lebih memiliki 2 jenis pengamanan yang berbeda yaitu :
1. Pengamanan hubung singkat fasa. Relay mendeteksi arus fasa. Oleh
karena itu, disebut pula “Relay fasa”. Karena pada relay tersebut dialiri oleh arus
fasa, maka settingnya (Is) harus lebih besar dari arus beban maksimum.
Ditetapkan Is = 1,2 x In (In = arus nominal peralatan terlemah).
2. Pengamanan hubung tanah. Arus gangguan satu fasa tanah ada
kemungkinan lebih kecil dari arus beban, ini disebabkan karena salah satu atau
dari kedua hal berikut gangguan tanah ini melalui tahanan gangguan yang masih
cukup tinggi. Pentanahan netral sistemnya melalui impedansi/tahanan yang tinggi,
atau bahkan tidak ditanahkan Dalam hal demikian, relay pengaman hubung
singkat (relay fasa) tidak dapat mendeteksi gangguan tanah tersebut. Supaya relay
sensitive terhadap gangguan tersebut dan tidak salah kerja oleh arus beban, maka
relay dipasang tidak pada kawat fasa melainkan kawat netral pada sekunder trafo
arusnya. Dengan demikian relay ini dialiri oleh arus netralnya, berdasarkan
17
komponen simetrisnya arus netral adalah jumlah dari arus ketiga fasanya. Arus
urutan nol dirangkaian primernya baru dapat mengalir jika terdapat jalan kembali
melalui tanah (melalui kawat netral).
Gambar 4. Sambungan Relay GFR dan 2 OCR
2.11.5 Fungsi Dan Penggunaan
Relay arus lebih tak berarah dan relay hubung tanah tak terarah atau cukup disebut
relay arus lebih dan relay hubung tanah. Relay ini berfungsi sebagai pengaman terhadap
gangguan arus hubung singkat fasa-fasa maupun fasa tanah dan dapat digunakan sebagai:

Pengaman utama penyulang (jaringan tegangan menengah).

Pengaman cadangan pada trafo, generator dan transmisi.

Pengamanan utama untuk sistem tenaga listrik yang kecil dan radial.

Pengamanan utama motor listrik yang kecil.
2.12 Perhitungan Koordinasi Rele Arus Lebih
Pada tahap selanjutnya, hasil perhitungan arus gangguan hubung singkat,
dipergunakan untuk nilai setelan arus lebih, terutama nilai setelan TMS (Time Multiple
Setting) dari rele arus lebih dengan karakteristik jenis inverse.
Disamping itu setelah nilai setelan rele diperoleh, nilai arus gangguan hubung
singakat pada setiap lokasi gangguan yang diasumsikan, dipakai untuk memeriksa rele
arus lebih itu, apakah masih dapat dinilai selektif atau nilai setelan harus dirubah kenilai
lain yang memberikan kerja rele yang lebih selektif, atau didapatkan kerja selektifitas yang
optimum (Rele bekerja tidak bekerja terlalu lama tetapi menghasilkan selektifitas yang
baik).
Sedangkan setelan arus dari rele arus lebih dihitung berdasarkan arus beban yang
mengalir dipenyulang atau incoming feeder, artinya :
18
a. Untuk rele arus lebih yang terpasang dipenyulang keluar(Outgoing Feeder)
dihitung berdasarkan arus beban maksimum (Beban Puncak) yang mengalir
dipenyulang tersebut.
b. Untuk rele arus lebih yang terpasang dipenyulang masuk (incoming feeder)
dihitung berdasarkan arus nominal transformator tenaga.
Sesuai british standard untuk :


Rele inverse biasa disett sebesar 1,05 s/d 1,3 x IBeban,
Sedangkan rele definite disett sebesar 1,2 s/d 1,3 x IBeban.
Persyaratan lain yang harus dipenuhi adalah penyetelan waktu minimum dari rele arus lebih
(terutama di penyulang) tidak lebih kecil dari 0,3 detik. Pertimbangan ini diambil agar rele
tidak sampai trip lagi akibat arus inrush dari trafo distribusi yang memang sudah tersambung
dijaringan distribusi, sewaktu PMT penyulang tersebut dioperasikan.
2.12.1 Setelan Time Multiple Setting (TMS)
Setelan TMS dan setelan waktu rele pada jaringan distribusi menggunakan
standard inverse yang dihitung menggunakan rumus kurva waktu vs arus, dalam
hal ini juga diambil persamaan kurva arus waktu dari standard british,
Dimana :
t
= Waktu Trip (Detik)
TMS = Time Multiple Setting (Tanpa Satuan)
Ifault = Besarnya Arus Gangguan Hubung Singkat (Amp)

Setelan OCR (Inverse) diambil arus gangguan hubung singkat
terbesar.

Setelan GFR (Inverse) diambil arus gangguan hubung singkat
terkecil.
Iset

= Besarnya Arus Setting Sisi Primer (Amp)
Setelan OCR (inverse) diambil (BS) 1,05 s/d 1,3 x IBeban
19

Setelan GFR (inverse) diambil 6% s/d 12% x Ifault hubung singkat 1 fasa terkecil.
A,B
= Konstanta.
Table 1 : Faktor A dan B tergantung pada kurva arus vs waktu
2.13
Nama Kurva
A
B
Standard Inverse
0,02
0,14
Very Inverse
1
13,2
Extremely Inverse
2
80
Long Inverse
1
120
Pengaman Pada Relay Arus Lebih
Pada relay arus lebih memiliki 2 jenis pengaman yang berbeda antara lain:

Pengamanan hubung singkat fasa-fasa. Relay ini mendeteksi arus darifasafasa. Oleh karena itu disebut “Relay Fasa”. Karena pada relay tersebut dialiri
oleh arus fasa, maka settingnya (Is) harus lebih besardari beban maksimum.
Ditetapkan Is = 1,2 x In (In =arus nominal peralatan terlemah).

Pengamanan hubung fasa-tanah. Arus gangguan saru fasa ke tanah ada
kemungkinan lebih kecil dari arus beban, ini disebabkan karenagangguan
tanah ini melalui tahanan gangguan yang masih cukuptinggi. Pentanahan
netral sistemnya melalui impedansi/tahanan yangtinggi, atau bahkan tidak
ditanahkan. Dalam hal demikian, relay pengaman hubung singkat (relay fasa)
tidak dapat mendeteksi gangguan tanah tersebut. Supaya relay sensitive
terhadap gangguan tersebut dan tidak salah kerja oleh arus beban, maka relay
dipasang tidak pada kawat fasa melainkan kawat netral pada sekunder trafo
daya. Dengan demikian relay ini dialiri oleh arus netralnya, berdasarkan
komponen simetrisnya arus netral adalah jumlah dariarus ketiga fasanya. Arus
urutan nol dirangkaian primernya baru dapat mengalir jika terdapat jalan
kembali melalui tanah (melalui kawat netral).
2.14
OCR dan GFR
Relay arus lebih atau Over Current Relay (OCR) memproteksi instalasi listrik
terhadap gangguan antar fasa. Sedangkan untuk memproteksi terhadap gangguan fasa tanah
digunakan relay Arus gangguan tanah atau Ground Fault Relay (GFR). Prinsip kerja GFR
20
sama dengan OCR yang membedakan hanyalah pada fungsi dan elemen sensor arus. OCR
biasanya memiliki 2 atau 3 sensor arus (untuk 2 atau 3 fasa) sedangkan GFR hanya memiliki
1 sensor arus (satu fasa).
Waktu kerja relay OCR maupun GFR tergantung nilai setting dan karakteristik
waktunya. Elemen tunda waktu pada rele ini pada 2, yaitu elemen low set dan elemen high
set. Elemen low set bekerja ketika terjadi gangguan dengan arus hubung singkat yang
relatif kecil, sedangkan elemen highset bekerja ketika terjadi gangguan dengan arus hubung
singkat yang cukup besar. Relay OCR dan GFR dipasang sebagai alat proteksi motor, trafo,
penghantar transmisi, dan penyulang. Disini penulis menulis tentang OCR dan GFR
sebagai proteksi trafo dan penyulang. Relay harus di setting sedemikian rupa sehingga
dapat bekerja secepat mungkin dan meminimalkan bagian dari system yang harus padam.
Hal ini diterapkan dengan cara mengatur waktu kerja relay agar bekerja lambat ketika
terjadi arus gangguan kecil, dan bekerja semakin cepat apabila arus gangguan semakin
besar, hal ini disebut karakteristik inverse.
Sebagai alat proteksi maka penggunaa rele harus memenuhi persyaratan proteksi
yaitu: cepat, selektif, serta handal. Prinsip kerja OCR yaitu ketika suatu trafo mengalami
gangguan di feeder (penyulang), maka belum tentu trafo itu akan trip, ini disebakan karena
OCR merupakan backup protection atau relay backup jadi bukan relai atau pengaman
utama, tapi bisa juga trip jika arus gangguan itu terlampau besar lalu men-trip-kan PMT 20
Kv/tingkat xtrem sampai PMT 150 kV. Sedangkan OverLoad adalah beban yang berlebih
maksudya suatu trafo memiliki kapasitas tersendiri atau kemampuan untuk memikul beban.
Biasanya kasus Overload disertai dengan panasnya suhu trafo yang melebihi dari
settingannya. Karena panas berlebih bisa mengurangi kekuatan isolasi(minyak) trafo, maka
dibuatlah setingan nilai suhu, jika melebihi settingan tersebut maka ada level-levelnya,
yaitu alarm1, alarm 2, yang paling fatal adalah TRIP.
2.15
Perhitungan Setelan Rele Arus Lebih Dan TMS
2.15.1 Setelan Arus Lebih

Nilai Setelan Arus Rele Penyulang Keluar (Outgoing Feeder)
Sebagai contoh dalam perhitungan ini dimisalkan arus beban penyulang adalah
sebesar 280 A dan rasio arus adalah 300 I5-5 serta rele arus lebih yang digunakan
adalah dengan karakteristik normal (standard) invers. Setelan arus lebih dapat
dihitung sebagai berikut :
21
Iset (Primer) = 1,05 x Ibeban
= 1,05 x 280 Amp
= 294 Amp
Nilai setelan ini adalah nilai primer, untuk memperoleh nilai setelan sekunder yang
akan disetting pada rele arus lebih, maka harus dihitung dengan menggunakan data
rasio trafo arus yang terpasang dipenyulang tersebut :
Nilai Setelan Relai Penyulang Masuk (Incoming Feeder) Dari Trafo Untuk
menentukan nilai setelan rele arus lebih disisi incoming feeder trafo tenaga, perlu
dihitung terlebih dahulu arus nominal trafo tenaga tersebut. Sebagai berikut :
Data Trafo :
Kapasitas trafo = 60 MVA
Tegangan trafo = 150/20 kV
Impedansi trafo = 12%
CT Ratio
= 2000/5-5 (pada sisi Incoming Feeder)
Maka arus nominal transformator tenaga pada sisi 20 kV :
= 1732,1 Amp
ISet (Sekunder) = 1,05×IBeban
= 1,05×1732,1 Amp
= 4,55 Amp
22
Nilai setelan diatas adalah nilai primer, untuk memperoleh nilai setelan sekunder
yang dapt disetting pada rele arus lebih, maka harus dihitung dengan menggunakan dat
rasio trafo arus yang terpasang di incoming 20KV tersebut. Yaitu sebagai berikut :
23
BAB III
PEMBAHASAN
3.1 Over Current Relay (OCR)
Over current relay atau relai arus lebih bekerja ketika ada hubung singkat yang
berdampak pada kenaikan arus, oleh karena itu disebut relai arus lebih. Relai arus lebih
yang ada sekarang memiliki 2 kemampuan yaitu sebagai relai arus lebih (Over Current
Relay, OCR) dan relai gangguan tanah (Ground Fault Relay, GFR). Relai arus lebih
dapat dikoordinasikan dengan relai lain atau dengan GFR dengan memberikan tunda
waktu yang sebenarnya merupakan inti dari setelan relai selain juga perhitungan
setelan arus.
3.1.1
Standard Inverse
Standard Inverse adalah jenis relai arus lebih yang sangat baik untuk
dikoordinasikan karena selain memiliki tunda waktu yang statis dan juga
memiliki setelan kurva arus dan waktu sehingga relai arus lebih jenis ini dapat
memberikan tunda waktu tergantung dari arus yang terukur. Makin besar
arus, maka semakin kecil waktu tundanya.
Gambar 3.1 Karakteristik Relai Arus Lebih Waktu Terbalik (Standard
Inverse)
Ketentuan rumus umum untuk standard inverse ;
24
Dengan :
t
= time setting relay
tms = standar waktu setting relai
K = konstanta standar inverse (0,14)
α = konstanta standar inverse (0,02)
3.1.2
Prinsip Kerja OCR
Prinsip kerja over current relay adalah berdasarkan adanya arus lebih
yang dirasakan relai, baik disebabkan adanya gangguan hubung singkat atau
overload (beban lebih) untuk kemudian memberikan perintah trip ke PMT
sesuai dengan karakteristik waktunya.
Gambar 3.2 Rangkaian pengawatan OCR
3.1.3 Setting OCR
Arus setting untuk relai OCR baik pada sisi primer maupun pada sisi sekunder
transformator tenaga adalah:
Iset (prim) = 1,05 x Inom trafo
Nilai tersebut adalah nilai primer, untuk mendapatkan nilai setelan sekunder yang
dapat disetkan pada relay OCR, maka harus dihitung dengan menggunakan ratio trafo
(CT) yang terpasang pada sisi primer maupun sisi sekunder transfomator tenaga.
25
3.2 Ground Fault Relay (GFR)
Ground Fault Relay (GFR) pada dasarnya mempunyai prinsip kerja yang sama
denga relai arus lebih (OCR) namun memiliki perbedaan dalam kegunaanya. GFR
mendeteksi melalui binary input yang ada pada relai sehingga memerintahkan binary
output agar memberikan perintah jika adanya hubungan singkat ke tanah.
3.2.1
Prinsip Kerja GFR
Pada kondisi normal beban seimbang Ir, Is, It sama besar, sehingga pada
kawat netral tidak timbul arus dan relai hubung tanah tidak di aliri arus. Bila
terjadi ketidakseimbangan arus atau terjadi gangguan hubung singkat ke tanah,
maka akan timbul arus urutan nol pada kawat netral, sehingga relai hubung tanah
akan bekerja.
Gambar 3.3 Rangkaian pengawatan GFR
3.2.2
Setting GFR
Arus setting untuk relai OCR baik pada sisi primer maupun pada sisi
sekunder transformator tenaga adalah:
Iset (Prim) = 10% x Inominal trafo
Untuk menghitung setting arus untuk sisi sekunder yaitu:
26
3.3 KARAKTERISTIK GARDU INDUK JABABEKA
3.3.1
Single Line Gardu Induk Jababeka
Berikut adalah single line GI 20 kV Jababeka
Gambar 3.4 Single line GI 20 kV Jababeka
3.4 Block Diagram Over Current Relay dan Ground Fault Relay
Gambar 3.5 Blok diagram OCR dan GFR
27
3.5 HASIL ANALISIS
3.5.1
Arus Hubung Singkat
Gangguan hubung singkat yang mungkin terjadi di dalam jaringan (sistem
kelistrikan) ada 3, yaitu :
 Gangguan hubung singkat 3 fasa
 Gangguan hubung singkat 2 fasa
 Gangguan hubung singkat 1 fasa
Perhitungan gangguan hubung singkat ini dihitung besarnya berdasarkan
panjang penyulang, yaitu diasumsikan terjadi di 25%, 50%, 75% dan 100% panjang
penyulang.
3.6 Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat
Tabel 3.1 Hasil Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat
Gambar 3.5 Kurva Arus Gangguan Hubung Singkat
28
Dari tabel diatas bahwa besarnya arus gangguan hubung singkat dipengaruhi
jarak titik gangguan, semakin jauh jarak titik gangguan maka semakin kecil arus
gangguan hubung singkatnya dan sebaliknya. Selain itu dapat dilihat bahwa arus
gangguan hubung singkat terbesar yaitu pada arus gangguan hubung singkat 3 fasa,
apabila ditinjau dari gangguan terhadap fasa.
3.7 Hasil Perhitungan Pemeriksaan Waktu Kerja Relai
3.7.1 Pemeriksaan Waktu Kerja Relai 3 Fasa
Tabel 3.2 Hasil Perhitungan Waktu Kerja Relai 3 Fasa
Gambar 3.6 Kurva Pemeriksaan Waktu Kerja Relai untuk Gangguan 3 Fasa
3.8
Pemeriksaan Waktu Kerja Relai 2 Fasa
Tabel 3.3 Hasil Perhitungan Waktu Kerja Relai 2 Fasa
29
Gambar 3.7 Kurva Pemeriksaan Waktu Kerja Relai untuk Gangguan 2 Fasa
3.8.1 Pemeriksaan Waktu Kerja Relai 3 Fasa
Tabel 3.4 Hasil Perhitungan Waktu Kerja Relai 1 Fasa
Gambar 4.5 Kurva Pemeriksaan Waktu Kerja Relai untuk Gangguan 1 Fasa
3.9 Perbandingan Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Dengan Data di
Lapangan
Tabel 3.5 Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Penyulang Rambutan
30
Tabel 3.6 Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Existing Penyulang
Rambutan
Dari tabel diatas terlihat adanya perbedaan antara hasil perhitungan dengan
realisasi di lapangan hal ini dikarenakan adanya sistem perhitungan yang berbeda
maka arus hubung singkat existing lebih kecil jika dibandingkan dengan arus hubung
singkat hasil perhitungan, Hal ini disebabkan sistem perhitungan arus hubung singkat
existing tidak memperhatikan hubungan trafo yang berada di GI dan hanya melihat
belitannya saja.
3.10 Perbandingan Hasil Perhitungan Setting Time Relay Dengan Data di
Lapangan
Tabel 3.7 Perbandingan Hasil perhitungan Dengan Data Lapangan
31
Berdasarkan tabel 3.7 dapat di analisa bahwa hasil perhitungan dengan data
yang ada di lapangan masih dalam kondisi yang sesuai dengan perbedaan yang tidak
terlalu signifikan, sehingga dapat disimpulkan bahwa secara keseluruhan setting
Overcurrent Relay dan Ground Fault Relay di sisi penyulang Rambutan, yang ada
di lapangan sudah baik. Karena hasil dari perhitungan tersebut untuk di set kan ke
relai Overcurrent Relay dan Ground Fault Relay maka harus disesuaikan dengan
tap-tap yang ada pada relai yang bersangkutan. Sehingga hasilnya tidak akan persis
sama dengan hasil perhitungan. Tetapi ada setting relay yang sudah tidak sesuai
lagi, yaitu setting GFR disisi incoming, dimana t = 0,279 ,dengan kata lain jika
terjadi gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah, maka relai tersebut akan
memerlukan waktu yang lebih lama untuk bekerja. Jadi setting relai GFR sisi
Incoming yang ada di lapangan harus di setting kembali untuk didapat nilai timing
trip coil yang sesuai standartnya.
3.11Main Transfomer
Main Transformer atau transformer utama adalah suatu peralatan yang sangat vital
yang berfungsi menyalurkan daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau
sebaliknya. Pada trafo utama PT. Indonesia Power UP Saguling trafo mengubah
tegangan dari 16,5 KV menjadi 500 KV yang nantinya akan di salurkan pada saluran
transmisi dan selanjutnya tegangan diturunkan kembali untuk disalurkan ke saluran
distribusi.
PT. Indonesia Power UP Saguling memiliki 2 buah Main Transformer (MTR),
masing-masing 1 buah MTR digunakan untuk menopang 2 buah unit generator dan
turbin. Pada laporan praktik kerja lapangan ini, penulis memfokuskan untuk
membahas relay arus lebih pada MTR 2 pada PT. Indonesia Power UP Saguling.
32
Gambar Main Transformer 2 (MTR 2) PT. Indonesia Power UP Saguli
Mengenai PLTA yang dikelola oleh UP Saguling Unit tertua dan termuda yaitu
PLTA Plengan dengan kapasitas 6,87 MW yang terletak di daerah Bandung Selatan kirakira 33 km dari pusat kota Bandung. PLTA Plengan memanfaatkan energi air dari sungai
Cipanunjang (yang mendapat suplesi dari sungai Cilaki), situ Cileunca (yang mendapat
suplesi dari situ Cipanunjang, sungai Cilaki Beet dan Cibuniayu), sungai Cisangkuy dan
Cisarua. PLTA Plengan pertama beroperasi pada tahun 1922 dengan daya terpasang
1,61 MW sebelumnya PLTA Plengan telah menambah pembangkit pada tahun 1950
dengan daya terpasang 2,02 MW. Namun untuk jumlah total daya terpasang yang paling
besar yaitu PLTA Saguling dengan jumlah 4 pembangkiit dengan daya terpasang
sebesar 175,18 memiliki total daya terpasang sebesar 700,72 MW.
Peran teknis PLTA Saguling pada sistem Jawa-Bali, yaitu:
1. Pemikul beban puncak
2. Pengatur tegangan
3. Pengatur frekuensi
4. Pemasok awal daya listrik (bila terjadi black out)
33
3.12
Adapun spesifikasi Main Transformer 2 (MTR 2) pada PT. Indonesia Power UP
Saguling adalah sebagai berikut:
Type:
SFFP-412200/500
Rated power:
412.2/206.1-206.1 MVA
Rated voltage:
525/16.5-16.5 kV
Vector group:
YNd1d1
Frequency:
50 Hz
No. of phase:
3
Type of cooling
ODAF
Sound pressure level:
80 dB(A)
Insulation level:
LI/LIC/SI/AC
1U 1V 1W
1550/1705/1300/680 kV
N
95/105/-/38 kV
2U 2V 2W 3U 3V 3W
95/105/-/38 kV
Temperature rise:
Top oil
60 K
Avg. winding
65 K
Standard:
IEC 60076
Installation site:
Outdor, below 1000m
Insulation oil:
Manufacturer:
NYNAS, Sweden
Type:
Libra
34
De-energized Tap Changer:
Manufacturer
MR Germany
Type
3Xdui822-72.5
Tabel Spesifikasi MTR 2 PT. Indonesia Power UP Saguling
Gambar Spesifikasi MTR 2 PT. IP UP Saguling
3.12 Sistem Proteksi Main Transformator Pada PT. Indonesia Power UP
Saguling
Sistem proteksi pada PT. Indonesia Power UP Saguling merupakan kumpulan
relay untuk mendeteksi adanya short circuit dan ground fault pada trafo utama.
Kedua macam relay tersebut mempunyai skema, satu untuk trafo utama saja
(T87A + T87FA), dan yang lainnya untuk trafo utama plus EHV branch bus (T87B
+ T87FB). Berikut ini adalah diagram dari dua skema protektif proteksi pada PT.
Indonesia Power UP Saguling adalah sebagai berikut:

Setting Range: LT ls = 0.4 x ln

LT ls = 0.05 x ln

Lokasi
: Protection Panel Control Room
35
Gambar Skema Relay PT. Indonesia Power UP Saguling
Proteksi Utama pada PT. Indonesia Power UP Saguling
Device Number
Type
Specification
T87A
MTP-A131
50Hz, TAP 0.58~1.74A, DC110V
T87B
MTP-A141
50Hz, TAP 0.58~1.74A, DC 110V
Device Number
Type
Specification
T51-1
SOC3AA-R3S
50Hz, L-TAP 0.8~2.4A, H-TAP
4~16A, 0.5~ sec, DC12V
T51-2
SOC3AA-R3S
Ditto
T51-N
SOC1DA-R6S
50Hz, L-TAP 0.4~1.2A, H-TAP
2~8A sec, DC12V
Back-up Proteksi pada PT. Indonesia Power UP Saguling
Tabel Proteksi utama dan back-up proteksi pada PT. IP UP Saguling
36
3.13.1. Relay Arus Lebih
Relay arus lebih merupakan relay yang bekerja terhadap arus lebih. Relay ini akan
bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai setting arusnya (I sett). Relay ini
bekerja dengan membaca input berupa besaran arus kemudian membandingkan
dengan nilai setting, apabila nilai arus setting terbaca oleh relay melebihi nilai
setting, maka relay akan mengirim perintah trip (lepas) kepada Pemutus Tenaga
(PMT) atau Circuit Breaker (CB) setelah tunda waktu yang diterapkan pada setting.
Relay arus lebih OCR (Over Current Relay) memproteksi instalasi listrik
terhadap gangguan antar fasa. Sedangkan untuk memproteksi terhadap gangguan
fasa tanah digunakan relay arus lebih gangguan tanah atau Ground Fault Relay
(GFR). Prinsip kerja GFR sama dengan OCR, yang membedakan hanyalah pada
fungsi dan elemen sensor arus. OCR biasanya memiliki 2 atau 3 sensor arus (untuk
2 atau 3 fasa) sedangkan GFR hanya memiliki 1 sensor arus (satu fasa).
Pada dasarnya relay arus lebih adalah suatu alat yang mendeteksi besaran arus
yang melalui suatu jaringan dengan bantuan trafo arus.
Gambar Sambungan (Wiring) 2 OCR dan 1 GFR
3.14 Prinsip Kerja Relay Arus Lebih Pada MTR 2 PLTA Saguling
Prinsip kerja relay arus lebih adalah berdasarkan pengukuran arus, yaitu relay
akan bekerja apabila merasakan arus diatas nilai settingnya. OCR dirancang sebagai
pengaman cadangan trafo jika terjadi gangguan hubung singkat baik dalam trafo
(internal fault) maupun gangguan eksternal (external fault). Oleh karena itu, setting
arus OCR (T51-1 dan T51-2) pada MTR 2 PT. Indonesia Power UP Saguling harus
lebih besar dari kemampuan arus nominal trafo yang diamankan (110 – 120%) dari
nominal, sehingga tidak bekerja pada saat trafo dibebani nominal, akan tetapi harus
dipastikan bahwa setting arus relay masih tetap bekerja pada arus hubung singkat
fasa-fasa minimum.
37
Prinsip kerja GFR (T51-N) pada MTR 2 PT. Indonesia Power UP Saguling sama
dengan OCR yaitu berdasarkan penguluran arus, dimana relay akan berkerja apabila
merasakan arus diatas nilai settingnya. GFR dirancang sebagai pengaman cadangan
trafo jika terjadi gangguan hubung singkat fasa terhadap tanah, baik dalam trafo
(internal fault) maupun gangguan eksternal (external fault). Setting arus GFR lebih
kecil dari pada OCR, karena nilai arus hubung singkatnya pun lebih kecil dari pada
arus hubung singkat fasa-fasa.
Pada gangguan satu phasa ke tanah, misal phasa A mengalami gangguan akan
menyebabkan kenaikan arus pada phasa A dan drop tegangan di phasa A (menjadi
nol) sedangkan arus pada phasa yang lain menjadi nol yang diikuti dengan kenaikan
tegangan phasa yang lain (phasa B dan phasa C tidak sama dengan nol sedangkan
arus phasa B sama besarnya dengan phasa C yaitu nol ampere).
Relay arus lebih (OCR dan GFR) pada PT. Indonesia Power UP Saguling
merupakan relay 3 phasa dengan karakteristik definite relay yaitu jika relay dialiri
arus lebih relay belum tentu akan trip. Jika arus yang berlebih masuk hanya dalam
waktu yang singkat atau dibawah nilai arus setting maka relay tidak akan trip atau
gangguan dapat dibiarkan. Tetapi jika relay dialiri oleh arus lebih melebihi waktu
settingnya, maka relay akan trip dengan otomatis dan akan memberikan perintah
kepada PMT untuk memutus jaringan. Jika sudah terputus maka langkah selanjutnya
ialah mencari tahu penyebab sekaligus memperbaiki gangguan arus lebih pada trafo
yang dapat menyebabkan relay trip. Biasanya pemeriksaan dan perbaikan ini
dilakukan oleh bagian pemeliharaan listrik UP Saguling. Jika dirasa gangguan sudah
dapat dihilangkan maka langkah selanjutnya ialah memberitahu bagian operator agar
mereset relay sehingga relay dapat beroprasi secara normal kembali.
Relay arus lebih pada PT. Indonesia Power UP Saguling merupakan back-up
protection, dimana untuk main protectionnya adalah diferrential relay. Untuk tujuan
keandalan dan keamanan terhadap mal-operasi, relay arus lebih (OCR dan GFR) PT.
Indonesia Power UP Saguling dilengkapi dengan 2 sirkuit independent circuit
sebagai sirkuit utama dan sebagai stopper masing-masing sirkuit dilengkapi dengan
pengukuran terpisah.
38
Gambar Relay Arus Lebih T51-2 PT. Indonesia Power UP Saguling
Adapun spesifikasi Relay OCR T51-1 dan T51-2 pada Main Transformer 2 (MTR2) di
PLTA Saguling adalah sebagai berikut:
Type
: Mitsubishi / SOC 3AA – R3S
Rating
: 50 Hz,1A,48/12 VDC Setting Range: L = 1
H=4
LT = 5sec HT = 0.5 sec
Lokasi
: Protection Panel Room
Adapun spesifikasi Relay GFR T-51 N pada Main Transformator 2 (MTR 2) di PLTA
Saguling adalah sebagai berikut:
Type
: Mitsubishi / SOC 3AA – R3S
Rating
: 50Hz,5A,48/125 VDC
39
BAB IV
PENUTUP
4.1 KESIMPULAN
Relay arus lebih merupakan relay yang bekerja terhadap arus lebih. Relay iniakan
bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai setting arusnya (I sett). elay arus lebih OCR
(Over Current Relay) memproteksi instalasi listrikterhadap gangguan antar fasa.
Sedangkan untuk memproteksi terhadapgangguan fasa tanah digunakan relay arus lebih
gangguan tanah atau GroundFault Relay (GFR).
Dari hasil perhitungan dapat dilihat bahwa besarnya arus gangguan hubung singkat
dipengaruhi oleh jarak titik gangguan. Ketika titik jarangan gangguan semakin jauh, maka
arus gangguan hubung singkatnya semakin kecil, begitu pula sebaliknya.
Waktu kerja relai pada penyulang lebih cepat jika dibandingkan dengan waktu
kerja pada sisi incoming dengan selisih waktu rata-rata sebesar 0,4 detik untuk sisi
gangguan satu fasa. Namun untuk sisi gangguan tiga fasa dan dua fasa, waktu kerja relai
memiliki selisih waktu 0,4 detik dan berangsur meningkat dengan rata-rata kenaikan 0,1
detik ketika panjang kabel semakin jauh (ditinjau pada jarak 0%, 25%, 50%, 75% dan
100%).
Hasil perhitungan dengan data existing di lapangan masih dalam kondisi yang
sesuai dengan perbedaan yang tidak terlalu jauh, sehingga dapat disimpulkan bahwa
secara keseluruhan setting pada Overcurrent Relay (OCR) – Ground Fault Relay (GFR)
yang ada di lapangan dalam kondisi baik.
4.2 USUL DAN SARAN
Bagi mahasiswa ataupun para peminat agar pada saat melakukan penyettingan relay
harus betul-betul memahami bagaimana cara perhitungan dan koordinasi relay dan system
proteksi lainnya, sehingga tidak terjadi kegagalan operasi pada relay tersebut. Karena akan
sangat fatal jika relay mengalami kegagalan operasi.
40
DARTAR PUSTAKA
[1]
IEEE Std.242-2001, Recommended Practice for Protection and Coordination of
Industrial and Commercial Power Systems.RIT Libraries
[2]
Afandi, Irfan. 2009. Analisa Setting relai Arus Lebih Dan Relai gangguan Tanah
Pada Penyulang Sadewa Di GI Cawang. Depok :Universitas Indonesia
[3]
Budi Utomo, Heri. Ir. 2004. Modul Perkuliahan : Proteksi Penyulang Tegangan
Menengah. Bandung : Politeknik Negeri Bandung
[4]
Gonen, Turan. 1986. Electrical Power Distribution System Engineering. New York :
McGraw-Hill Book Company
[5]
T. S. Hutauruk, Pengetanahan Netral Sistem Tenaga dan Pengetanahan Peralatan :
Er
41