ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA TRANSFORMATOR SISI SEKUNDER (20kV) DI GARDU INDUK SIMPANG TIGA (TRAGI PRABUMULIH)

  

ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA

TRANSFORMATOR SISI SEKUNDER (20kV)

DI GARDU INDUK SIMPANG TIGA

(TRAGI PRABUMULIH)

  

LAPORAN AKHIR

Disusun Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III

Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik

Politeknik Negeri Sriwijaya

  

Oleh :

MUHAMAD ANDY SAPUTRA

0612 3031 0181

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG

2015

  ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA TRANSFORMATOR SISI SEKUNDER (20kV) DI GARDU INDUK SIMPANG TIGA

(TRAGI PRABUMULIH)

  

LAPORAN AKHIR

Disusun Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III

Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik

Politeknik Negeri Sriwijaya

  

Oleh :

MUHAMAD ANDY SAPUTRA

0612 3031 0181

Palembang, Juli 2015

  Pembimbing I Pembimbing II

Bersiap Ginting, S.T., M.T. Andri Suyadi, S.S.T., M.T.

NIP. 196303231989031002 NIP. 196510091990031002

Mengetahui,

Ketua Jurusan Ketua Program Studi

  Teknik Elektro Teknik Listrik

Ir. Ali Nurdin, M.T. Herman Yani, S.T., M.Eng.

NIP. 196212071991031001 NIP. 196510011990031006

  Motto :

   Orang yang suka berkata jujur akan

  mendapatkan 3 hal, yaitu :

KEPERCAYAAN, CINTA, dan RASA HORMAT

Kupersembahkan Kepada :

   Ibu dan Ayah ku tercinta

   Adek ku Desy Fitria tersayang

   Seluruh keluarga besarku

   Bapak/Ibu Dosen-ku

   Kekasihku Novia Zulaiha, A.Md. Keb. 

  Seluruh keluarga kost Abah Hadi 

  Kelas 6LB 2012 

  Almamaterku

  

ABSTRAK

ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH PADA

TRANSFORMATOR SISI SEKUNDER (20kV) DI GARDU INDUK

SIMPANG TIGA (TRAGI PRABUMULIH)

  (2015 : xiii + 42 Halaman + Daftar Pustaka + Daftar Lampiran) Muhamad Andy Saputra 0612 0310 1881 Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya

  Terdapat banyak sekali gangguan pada jaringan distribusi Gardu Induk Simpang Tiga sehingga menyebabkan terputusnya pasokan daya ke konsumen. Peralatan proteksi sangat memegang peranan penting untuk mengatasi gangguan tersebut yang memenuhi persyaratan sensitif, handal, cepat dan selektif yang semuanya bergantung pada ketepatan pada setting peralatannya. Peralatan proteksi yang terpasang harus dikoordinasikan dengan menentukan operasi rele untuk setiap gangguan pada daerah proteksi rele. Peralatan proteksi yang digunakan adalah rele arus lebih yang akan menginstruksikan pemutus tenaga untuk membuka bila terjadi gangguan. Penelitian ini bertujuan untuk menghitung besar arus hubung singkat, menetukan setting peralatan proteksi serta membandingkannya dengan setting yang terpasang di lapangan. Dengan menghitung besar arus hubung singkat, kita dapat menentukan setting arus dan waktu pada peralatan proteksi dengan persamaan yang telah ditetapkan. Misalkan pada 25% dari panjang penyulang merapi, arus gangguan yang terjadi yaitu sebesar 1465,3 A. Maka arus penyetelan pada rele yaitu 256,2 A, waktu operasi (tms) 0,07 sehingga penyetelan waktu pada rele yaitu 0,27 detik.

  Kata kunci : Proteksi, rele arus lebih, penyulang, dan jaringan distribusi 20 kV

  ABSTRACT

ANALYSIS OF THE SYSTEM PROTECTION OVERCURRENT RELAY ON

TRANSFORMER SECONDARY SIDE (20KV) AT SUBSTATION SIMPANG

TIGA (TRAGI PRABUMULIH)

  

(2015 : xiii + 42 Pages + References + List of Appendices)

Muhamad Andy Saputra 0612 0310 1881 Major in Electrical Engineering State Polytechnic of Sriwijaya

  There are a lot of disruptions in the distribution network of Simpang Tiga

substation, causing interruption of power supply to consumers. Protective devices

play an important role to overcome the fault and must meet the requirements of

sensitivity, reliablelity, rapid and selectivity of which are dependent on the

accuracy of the equipment settings. Protection equipment installed must be

coordinated with the operation of the relay to determine any interference relay

protection area. Protective equipment used are over current and ground-fault

relays to calculate the short circuit current, this work aims to determine the

protective equipment settings and compare them to the settings installed in the

field. By calculating a short circuit, we can determine the current setting and

protection equipment with time at a predetermined equation. Suppose that in 25%

of the length of feeder trim, flow disturbance that is equal to 1465,3 A. Then the

relay flow adjustment amounting to 256,2 A, operation time (tms) 0,07 so that the

adjustment time is 0,27 seconds in the relay.

  

Keywords : Protection, over current relay, feeders, and distribution network 20

kV

  Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT yang telah memberikan rahmat serta karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir dengan judul “ANALISA SISTEM PROTEKSI RELE ARUS LEBIH

  

PADA TRANSFORMATOR SISI SEKUNDER (20kV) DI GARDU INDUK

SIMPANG TIGA (TRAGI PRABUMULIH)

  ” dapat terselesaikan tepat pada waktunya. Penulisan laporan akhir ini bertujuan untuk memenuhi syarat dalam menyelesaikan pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program

  Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

  1. Bapak Bersiap Ginting, S.T., M.T. selaku Pembimbing I Laporan Akhir di Politeknik Negeri Sriwijaya 2. Bapak Andri Suyadi, S.S.T., M.T. selaku Pembimbing II Laporan Akhir di

  Politeknik Negeri Sriwijaya Yang telah memberikan bimbingan, pengarahan dan nasehatnya kepada penulis dalam menyelesaikan laporan akhir ini.

  Penulis juga mengucapkan terima kasih atas bantuan dan kesempatan yang telah diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini di Politeknik Negeri Sriwijaya kepada: 1.

  Bapak RD. Kusumanto, S.T., M.M. selaku Direkur 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, S.T., M.Eng. selaku Ketua Program Studi Teknik

  Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya 5. Kedua orang tua, adik dan semua anggota keluarga ku yang selalu setia memberikan dukungan moril dan materil.

  6. Bapak Kiki Santoso, selaku Supervisor Gardu Induk Simpang Tiga (Tragi

  Prabumulih) 7. Staf dan kepegawaian di Gardu Induk Simpang Tiga (Tragi Prabumulih) 8.

  Teman-teman kelas 6LB yang selalu kompak 9.

Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Laporan Akhir ini

  Kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan oleh penulis guna perbaikan dimasa yang akan datang. Demikianlah, semoga Laporan Akhir ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa, khususnya bagi mahasiswa jurusan Teknik Elektro program studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya.

  Palembang, Juli 2015 Penulis

  

DAFTAR ISI

  Halaman

  HALAMAN JUDUL . .................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... ii MOTTO ......................................................................................................... iii ABSTRAK ..................................................................................................... iv ABSTRACT ................................................................................................... v KATA PENGANTAR ................................................................................... vi

DAFTAR ISI .................................................................................................. viii

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xii

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xiii

BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1

  1.2 Perumusan Masalah ......................................................................... 1

  1.3 Tujuan dan Manfaat ......................................................................... 2

  1.3.1 Tujuan ...................................................................................... 2

  1.3.2 Manfaat .................................................................................... 3

  1.4 Pembatasan Masalah ....................................................................... 3

  1.5 Metode Penulisan ............................................................................ 3

  1.6 Sistematika Penulisan ...................................................................... 3

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.1 Transformator .................................................................................. 5

  2.2 Dasar-Dasar Sistem Proteksi ........................................................... 6

  2.3 Persyaratan Sistem Proteksi ............................................................. 7

  2.3.1 Kepekaan (sensitivity) ............................................................... 8

  2.3.2 Keandalan ................................................................................ 8

  2.3.2.1 Dependability ................................................................... 8

  2.3.2.2 Security ............................................................................. 9

  2.3.2.3 Availabilty ........................................................................ 9

  2.7.1.4 Rele Arus Lebih Terbalik dan Terbatas Waktu Minimum 21

  3.1 Kelistrikan pada Gardu Induk Simpang Tiga (Tragi Prabumulih) ... 32

  BAB III METODE PENELITIAN

  2.8.2.4 Impedansi Ekivalen Jaringan ........................................... 31

  2.8.2.3 Impedansi Feeder ............................................................. 31

  2.8.2.2 Reaktansi Transformator .................................................. 29

  2.8.2.1 Impedansi Sumber ............................................................ 29

  2.8.2 Menghitung Impedansi ............................................................ 28

  2.8.1 Gangguan 3 Fasa ...................................................................... 27

  2.8 Gangguan Hubung Singkat .............................................................. 26

  2.7.3 Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Waktu ......................... 24

  2.7.2 Setting Over Current Relay ..................................................... 23

  2.7.1.5 Kombinasi Relay Arus Lebih Waktu Tertentu, Terbalik dan IDMT dengan Waktu Seketika .................................. 21

  2.7.1.3 Rele Arus Lebih Waktu Terbalik ..................................... 20

  2.3.2.4 Selektifitas (selectivity) .................................................... 9

  2.7.1.2 Rele Arus Lebih dengan Karakteristik Waktu Tertentu ... 19

  2.7.1.1 Rele Arus Lebih Sesaat (Moment) ................................... 19

  2.7.1 Karakteristik Waktu Kerja Rele ............................................... 18

  2.7 Rele Arus Lebih (Over Current Relay) ........................................... 18

  2.6.5 Pengaman Alat-alat Pembantu dan Transformator Tenaga ..... 17

  2.6.4 Pengaman Alat Pengubah Fasa ................................................ 17

  2.6.3 Pengaman Transformator ......................................................... 16

  2.6.2 Pengaman Ril ........................................................................... 15

  2.6.1 Pengaman Saluran Transmisi dan Distribusi ........................... 14

  2.6 Jenis-Jenis Rele Pengaman .............................................................. 13

  2.5 Penyebab Kegagalan Proteksi ......................................................... 13

  2.4 Fungsi Rele Proteksi ........................................................................ 11

  2.3.2.5 Kecepatan (speed) ............................................................ 10

  3.2 Peralatan dan Perlengkapan Interbus Transformator pada Gardu

  Induk Simpang Tiga (Tragi Prabumulih) ....................................... 32

  3.2.1 Transformator Daya ................................................................. 32

  3.2.2 Pemutus Tenaga ....................................................................... 34

  3.2.3 Current Transformator ............................................................. 35

  3.2.4 OCR Penyulang Merapi ........................................................... 35

  3.3 Prosedur Penelitian .......................................................................... 36

  BAB IV PEMBAHASAN

  4.1 Penyulang Merapi ............................................................................ 38

  4.1.1 Impedansi Sumber ................................................................... 38

  4.1.2 Reaktansi Trafo ........................................................................ 40

  4.1.3 Impedansi Feeder .................................................................... 40

  4.1.4 Impedansi Ekivalen Jaringan ................................................... 41

  4.1.5 Menghitung Arus Gangguan Hubung Singkat ......................... 42

  4.1.5.1 Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa ................................... 43

  4.1.6 Setelan Rele Arus Lebih .......................................................... 44

  4.1.7 Pemeriksaan Selektivitas Kerja Rele Arus Lebih .................... 45

  4.1.7.1 Gangguan 3 Fasa .............................................................. 45

  4.2 Analisa ............................................................................................. 47

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 49

  5.2 Saran ................................................................................................ 50

  DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  

DAFTAR TABEL

  Halaman

Tabel 2.1 Contoh Pengaman Transformator dalam Gardu Induk ................... 12Tabel 4.1 Impedansi Feeder ............................................................................ 40Tabel 4.2 Ekivalen Jaringan ............................................................................ 41Tabel 4.3 Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa .................................................. 43Tabel 4.4 Waktu Kerja Rele Berdasarkan Hubung Singkat 3 Fasa ................ 46

  

DAFTAR GAMBAR

  Halaman