ANALISA PENGGUNAAN RELE DIFFERENSIAL SEBAGAI PROTEKSI TRANSFORMATOR DAYA I 30 MVA DI GARDU INDUK BOOM BARU PT. PLN (PERSERO) - POLSRI REPOSITORY
ANALISA PENGGUNAAN RELE DIFFERENSIAL SEBAGAI PROTEKSI
TRANSFORMATOR DAYA I 30 MVA DI GARDU INDUK BOOM BARU
PT. PLN (PERSERO)
LAPORAN AKHIR
Dibuat Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III
Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik
Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh :
FERLINO FRIADI
0612 3031 0869
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
PALEMBANG
2015
ANALISA PENGGUNAAN RELE DIFFERENSIAL SEBAGAI PROTEKSI
TRANSFORMATOR DAYA I 30 MVA DI GARDU INDUK BOOM BARU
PT. PLN (PERSERO)
LAPORAN AKHIR
Dibuat Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III
Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik
Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh :
FERLINO FRIADI
0612 3031 0869
Palembang, Juli 2015
Menyetujui,
Pembimbing I, Pembimbing II,(Herman Yani, S.T., M.Eng.) (Ir. Muhammad Yunus, M.T.)
NIP. 19651001 199003 1 006 NIP. 19570228 198811 1 001
Mengetahui,
Ketua Jurusan Ketua Program Studi Teknik Elektro Teknik Listrik(Ir. Ali Nurdin, M.T.) (Herman Yani, S.T., M.Eng.)
Motto : Hadapilah masalah sesulit apapun dengan sabar dan senyum, karena dengan sabar membuatmu tenang dan dengan senyum membuat masalah terasa ringan.
Emasmu adalah agamamu, perhiasanmu adalah budi pekertimu dan hartamu adalah sopan santun mu.
Kegemilangan kita bukanlah karena tidak pernah gagal, tetapi karena bangkit kembali setiap gagal. (Abraham Lincoln)
Lupakan segala kebaikan-kebaikan yang telah kita perbuat hari ini, namun ulangi lagi sebaik-baiknya untuk masa yang akan datang. (Krisna Murti)
Kupersembahkan Kepada : Kedua orang tuaku tercinta Ayuk & kakakku tersayang Seluruh keluarga besarku Teman-teman Seperjuagan
Teknik Listrik (2012-2015) Si “Goldy” yang selalu menemani dan mengantar kemanapun aku pergi…
Almamaterku
ABSTRAK
ANALISA PENGGUNAAN RELE DIFFERENSIAL SEBAGAI PROTEKSI
TRANSFORMATOR DAYA I 30 MVA DI GARDU INDUK BOOM BARU
PT. PLN (PERSERO) (2015 : 73 Halaman + Daftar Gambar + Daftar Tabel + Daftar Lampiran ) FERLINO FRIADI 0612 3031 0869 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYADalam sistem tenaga listrik, sistem proteksi merupakan komponen penting untuk menjaga kelangsungan dan keandalan penyaluran energi listrik. Sistem proteksi berfungsi untuk melindungi peralatan dari kerusakan pada saat terjadinya gangguan serta melokalisir gangguan agar tidak meluas. Dalam hal ini sistem proteksi yang digunakan adalah proteksi rele differensial pada transformator 30 MVA di gardu induk boom baru. Cara kerja rele differensial ini adalah dengan cara membuat aruss setting lebih besar dari arus differensial karena rele ini termasuk rele persentase differensial. Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan besarnya arus differensial adalah 0,21 A dan arus setting adalah 1,3 A. Dengan demikian Isetting > Id, sehingga rele tidak akan bekerja dan sistem dalam keadaan normal. Dengan adanyaa peralatan proteksi ini diharapkan kita dapat mewujudkan sistem tenaga listrik yang lebih terjamin dalam hal keamanan dan kehandalan sehingga tidak membahayakan manusia dan lingkunganya, serta memperkecil resiko kerusakan pada alat-alat yang memiliki peranan penting dalam transmisi tenaga listrik.
Kata Kunci : sistem proteksi, rele differensial, arus setting, arus differensial
ABSTRACT
DIFFERENTIAL RELAY APPLICATION ANALYSIS AS 30 MVA
POWER TRANSFORMERI PROTECTION AT BOOM BARU SUBSTATION PT. PLN (PERSERO) (2015 : 73 Pages + List Images + List Table + List of Attachment ) FERLINO FRIADI 0612 3031 0869 ELECTRICAL ENGGINEERING DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM STATE POLYTECHNIC OF SRIWIJAYA
In power system, the protection system is an important somponent to
maintain the continuly and reliability of electricity distribution. Protection system
serves to protect the equipment from damage in the event of interference as well
as to avoid widespread disruption to localize. In this case the protection system
used is the differential protection relay in 30 MVA power transformers at
substations boom baru. The workings of the differential relay is a way to make the
current setting is graeter than the differential current relay because it includes the
percentage differential relay. Based on the results of the calculations heve been
done magnitude of the differential current is 0,21 A and stting current is 1,3 A. So
Isetting > Id, so that relay will not work and the system is in normal state. With
this tool, we can realize the expected power system more secure in terms of
security and reliability that do not harm humans and the environment, as well as
minimize the risk of damage to electrical transmission. Keys Words : protection system, differential relay, setting current, differential currentKATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena atas berkat, rahmat dan karunia-nya laporan akhir ini dapat diselesaikan dengan waktu yang telah ditentukan. Shalawat dan salam penulis limpahkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW yang merupakan suri tauladan bagi seluruh umat. Serta terima kasih yang sebesar-besarnya penulis ucapkan kepada Orang tua dan keluarga besar penulis yang telah membantu baik secara moril maupun materil selama menyelesaikan Laporan Akhir ini.
Laporan akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan program diploma III di jurusan teknik elektro program studi teknik listrik politeknik negeri sriwijaya.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu penulis sehingga laporan akhir ini dapat diselesaikan, yaitu kepada:
1. Bapak RD. Kusumanto, S.T., M.M., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya.
2. Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya.
3. Bapak Ir. Siswandi, M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya.
4. Bapak Herman Yani, ST., M.Eng., selaku Ketua Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya dan Dosen Pembimbing I.
5. Bapak Ir. Muhammad Yunus, M.T., selaku Dosen Pembimbing II.
6. Staf-staf Pengajar Teori, Laboratorium dan Bengkel Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya.
7. Para Pegawai dan Staf PT. PLN (Persero) Gardu Induk Boom Baru 8.
Teman-teman Mahasiswa Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya.
9. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Laporan Akhir ini.
Dalam penulisan laporan akhir ini penulis menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan, hal ini dikarenakan terbatasnya pengetahuan yang dimiliki penulis. Oleh sebab itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun guna kebaikan bersama dimasa yang akan datang.
Akhir kata, penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua, terutama bagi rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya.
Palembang, Juni 2015 Penulis
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii MOTTO DAN PERSEMBAHAN ................................................................... iii ABSTRAK ........................................................................................................ iv ABSTRACT ....................................................................................................... v KATA PENGANTAR ...................................................................................... viDAFTAR ISI ..................................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xv BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ....................................................................... 2
1.3 Tujuan dan Memfaat ....................................................................... 2
1.3.1 Tujuan .................................................................................... 2
1.3.2 Manfaat .................................................................................. 3
1.4 Pembatasan Masalah ....................................................................... 3
1.5 Metodelogi Penulisan ..................................................................... 3
1.6 Sistematika penulisan .................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Transformator ................................................................................. 6
2.1.1 Transformator daya ................................................................ 7
2.1.2 Prinsip-prinsip dasar transformator ........................................ 7
2.7 Rele Differensial ............................................................................ 27
2.9 Pemutus Tenaga ............................................................................. 38
2.8.2 Rasio trafo arus ..................................................................... 37
2.8.1 Karakteristik trafo arus ........................................................ 37
2.8 Transformator Arus ........................................................................ 35
2.7.7 Menentukan persentase rele ................................................. 35
2.7.6 Setting kerja rele differensial ............................................... 34
2.7.5 Arus nominal primer dan sekunder ...................................... 33
2.7.4 Pemasangan rele differensial ............................................... 33
2.7.3 Karakteristik rele differensial .............................................. 32
2.7.2 Fungsi rele differensial ........................................................ 32
2.7.1 Prinsip kerja rele differensial ............................................... 29
2.6 Proteksi Transformator .................................................................. 26
2.1.3 Bagian-bagian transformator .................................................. 8
2.5.3 Prinsip kerja rele proteksi .................................................... 25
2.5.2 Klasifikasi rele proteksi ....................................................... 24
2.5.1 Fungsi rele proeksi ............................................................... 23
2.5 Rele Proteksi ................................................................................... 20
2.4.1 Perangkat sistem proteksi ..................................................... 19
2.4 Dasar-dasar Sistem Proteksi .......................................................... 18
2.3 Upaya Mengatasi Gangguan ........................................................... 17
2.2.3 Gangguan di dalam daerah pengamannya .............................. 17
2.2.2 Gangguan di luar daerah pengamannya ................................. 16
2.2.2 Gangguan tahap awal ............................................................. 16
2.2 Gangguan Pada Transformator ....................................................... 15
2.10 Pengertian Gangguan ................................................................... 41
2.10.1 Macam-macam gangguan .................................................. 41
3.5 Diagram Blok Perhitungan .......................................................... 59
4.3.4 Menentukan persentase rele .................................................. 67
4.3.3 Menghitung arus setting rele differensial (Isetting)............... 65
4.3.2 Menghitung nilai arus differensial (Id) dan arus restrain (Ir) pada rele differensial ............................................................. 63
4.3.1 Menghitung arus nominal primer dan sekunder .................... 62
4.3 Perhitungan Setting Kerja Rele Differensial MBCH12 ` ............ 62
4.2 Menghitung Rasio Transformator Arus (CT) ............................. 61
4.1 Kerja Rele Differensial MBCH12 ............................................... 61
BAB IV PEMBAHASAN
3.6 Flowchart Penyusunan Laporan Akhir ....................................... 60
3.4 Prosedur Perhitungan .................................................................. 58
2.10.2 Gangguan tegangan lebih ................................................... 42
3.3.3 Rele differensial ................................................................... 57
3.3.3 Transformator arus (CT) ...................................................... 56
3.3.2 Pemutus tenaga (PMT) ......................................................... 53
3.3.1 Transformator daya .............................................................. 52
3.3 Data-data Yang Diperoleh ........................................................... 52
3.2 Alat dan Bahan Yang Digunakan ................................................ 51
3.1.1 Diagram single line gardu induk boom baru ....................... 50
3.1 Sistem Kelistrikan Gardu Induk Boom Baru ............................... 48
BAB III METODE PENELITIAN
2.10.3 Gangguan hubung singkat ................................................. 43
4.4 Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa ......................................... 68
4.5 Tabel Hasil Perhitungan .............................................................. 71
4.6 Analisa Pembahasan .................................................................... 71
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ................................................................................... 73
5.2 Saran ............................................................................................ 74
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman2.1. Macam-macam Pendingin Pada Transformator .......................................... 11
4.1 Pengaruh Fungsi Slope Terhadap Arus Setting ........................................... 66
4.2 Hasil Perhitungan Setting Rele Differensial ............................................... 71
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1. Prinsip Kerja Transformator ....................................................................... 8
2.2 Inti Besi Transformator ............................................................................... 8
2.3 Kumparan Transformator ........................................................................... 9
2.4 Bushing Transformator .............................................................................. 9
2.5 Konservator ................................................................................................ 10
2.6 Silica Gel .................................................................................................... 10
2.7 Minyak Isolasi Transformator .................................................................... 12
2.8 Tembaga Yang Dilapisi Kertas Isolasi ....................................................... 12
2.9 OLTC Pada Transformator ........................................................................ 14
2.10 NGR Pada Transformator .......................................................................... 15
2.11 Blok Diagram Rele Proteksi ....................................................................... 20
2.12 Prinsip Kerja Rele Proteksi ......................................................................... 26
2.13 Bagan Satu Garis Proteksi Transformator................................................... 27
2.14 Rele Differensial ......................................................................................... 28
2.15 Prinsip Kerja Rele Differensial Pada Transformator Daya ......................... 29
2.16 Prinsip Kerja Rele Differensial Pada Keadaan Normal .............................. 30
2.17 Gangguan Diluar Daerah Proteksi .............................................................. 31
2.18 Gangguan Didalam Daerah Proteksi ........................................................... 31
2.19 Karakteristik Rele Differensial ................................................................... 33
2.20 Transformator Arus (CT) ............................................................................ 36
2.21 Karakteristik Trafo Arus (CT) Pada Rele Differensial .............................. 37
2.22 Pemutus Tenaga (PMT) .............................................................................. 39
2.23 Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah ......................................... 45
2.24 Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa ......................................................... 45
2.25 Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa......................................................... 46
3.1 Gardu Induk (GI) Boom Baru Palembang ................................................. 48
3.2 Skema Sistem Proteksi Transformator ....................................................... 49
3.3 Diagram Single Line Gardu Induk (GI) Boom Baru Palembang ............... 52
3.4 Transformator I di Gardu Induk Boom Baru ............................................. 52
3.5 Pemutus Tenaga (PMT) di Gardu Induk Boom Baru ................................. 54
3.6 Transformator Arus di Gardu Induk Boom Baru ...................................... 56
3.7 Rele Differensial di Gardu Induk Boom Baru ........................................... 57
3.8 Diagram Blok Perhitungan ......................................................................... 59
3.9 Flowchart Penyusunan Laporan Akhir........................................................ 60
4.1 Grafik Pengaruh Fungsi Slope Terhadap Arus Setting ............................... 66
4.2 Transformator Dalam Keadaan Normal dan Rele Tidak Bekerja .............. 67
4.3 Transformator Dalam Keadaan Gangguan dan Rele Bekerja .................... 70