Embed Size (px)
Citation preview
EVALUASI SETTING OVER LOAD SHEDDING (OLS)
DI GI BUKIT SIGUNTANG
(STUDY KASUS PEMUTUSAN DAYA DARI PLTG MUSI 2)
TUGAS AKHIR
Oleh :
DWI FEBRIYANTI
03033140024
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
2007
EVALUASI SETTING OVER LOAD SHEDDING (OLS)
DI GI BUKIT SIGUNTANG
(STUDY KASUS PEMUTUSAN DAYA DARI PLTG MUSI 2)
TUGAS AKHIR
Oleh :
DWI FEBRIYANTI
03033140024
Palembang, Juli 2007
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Elektro Pembimbing
Ir.Ansyori, MT Ir. Rudyanto Thayib, MScNIP 131 672 717 NIP. 131 479 002
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Semakin bertambahnya kebutuhan akan tenaga listrik di Sumatera Selatan
terutama di kota Palembang, maka PT. PLN (Persero) melakukan interkoneksi
jaringan dari PLTG Musi II ke GI Bukit Siguntang. Hal ini dilakukan agar bila
terjadi gangguan dari salah satu sisi, maka sisi lain dapat mem-backup pasokan energi
listrik. Gangguan yang mungkin sering terjadi adalah gangguan arus lebih, baik yang
disebabkan gangguan hubung singkat maupun beban lebih. Gangguan ini dapat
mengakibatkan pemadaman baik secara kolektif maupun secara individual pada
penyulang.
Pada tugas akhir ini, PLTG Musi 2 mengalami gangguan sehingga terjadi
pemutusan daya yang menyebabkan terjadinya beban lebih ( overload ) pada GI
Bukit Siguntang. Namun pemadaman yang terjadi dapat diminimalisasikan dengan
memutuskan beban-beban yang dianggap kurang penting. Dalam hal ini selektivitas
proteksi sangat dibutuhkan. Pemadaman dilakukan secara bertahap pada tiap
penyulang di GI Bukit Siguntang. Maksudnya, bila pada penyulang satu sudah
dipadamkan tetapi masih terjadi overload maka dapat dilakukan pemadaman pada
penyulang dua, dan seterusnya.
Pengaturan pemadaman seperti di atas dapat dilakukan dengan pemasangan
Over Load Shedding (OLS) pada masing-masing penyulang di GI Bukit Siguntang.
Dimana, setting OLS ini harus dikoordinasikan dengan setting OCR sehingga tidak
terjadi salah kerja antara keduanya. Sehingga pemadaman dapat dikurangi dan
keandalan sistem tenaga dapat ditingkatkan. Maka dari itu penulis dalam tugas akhir
ini akan menganalisa setting Over Load Shedding (OLS) pada GI Bukit Siguntang
akibat beban lebih yang disebabkan pemutusan daya dari PLTG Musi 2.
I.2 Perumusan masalah
Over Load Shedding (OLS) merupakan proteksi yang digunakan untuk
mengatasi beban lebih (overload) akibat berkurangnya pasokan daya yang berasal
dari PLTG Musi 2. Untuk itu diperlukan penyetelan Overload Shedding (OLS) di GI
Bukit Siguntang secara teliti sehingga dapat mengatasi terjadinya beban lebih.
I.3 Pembatasan Masalah
Masalah pada tugas akhir ini hanya dibatasi pada setting Overload Shedding
(OLS) dan koordinasinya dengan Overcurrent Relay (OCR) pada GI Bukit Siguntang
dengan menggunakan parameter beban maksimum dan arus gangguan hubung
singkat.
I.4 Tujuan dan Manfaat
Tujuan dan manfaat yang dapat diambil dari penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Mengetahui seberapa besar beban pada masing-masing penyulang.
2. Mengetahui seberapa besar beban yang masih bisa disuplai bila salah satu sisi
pembangkitan mengalami pemutusan daya .
3. Mengetahui prinsip kerja dari Over\oad Shedding (OLS) apabila terjadi beban
lebih pada saluran dan kaitannya dengan rele arus lebih.
1.5. Metodologi Penulisan
Metode yang digunakan dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah :
Study Literatur
Study ini bertujuan untuk mempelajari literatur yang berkaitan dengan proteksi
sistem tenaga.
Pengumpulan Data
Data-data yang diperlukan dalam penulisan tugas akhir ini antara lain :
Data sistem distribusi dari PLTG Musi 2 dan GI Bukit Siguntang sampai
dengan titik beban terujung untuk tiap penyulang yang berupa single line
diagram, jenis kabel, impedansi, panjang saluran, dan lain-lain.
Data total beban maksimum terpasang pada PLTG Musi 2 dan GI Bukit
Siguntang untuk masing-masing penyulang.
Data sumber atau generator penyedia daya pada PLTG Musi 2 dan GI Bukit
Siguntang.
Data setting rele pada GI Bukit Siguntang untuk tiap penyulang.
Penulis mendapatkan data-data dari PT. PLN (Persero) khususnya di Unit
Pelayanan Transmisi P3B, GI Bukit Siguntang, dan PT. Pura Daya Prima sebagai
Penyedia daya PLTG Musi 2.
Menganalisis Data
Dari data-data yang diperoleh akan dilakukan evaluasi setting Overload Shedding
(OLS) pada GI Bukit Siguntang dengan cara menghitung arus maksimum yang
terjadi pada tiap penyulang, kemudian menentukan nilai setting waktunya.
Setelah itu, hasil yang didapat dikoordinasikan dengan setting rele arus lebih.
Menarik Kesimpulan
Dari hasil perbandingan data yang ada dan perhitungan yang dilakukan maka
penulis akan mendapatkan suatu kesimpulan.
1.6 Sistematika Penulisan
Tugas akhir ini ditulis dengan sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Merupakan uraian umum yang memuat latar belakang masalah,
perumusan masalah, pembatasan masalah, tujuan dan manfaat,
metodologi penulisan, dan sistematika penulisan.
BAB II GANGGUAN DAN SISTEM PROTEKSI PADA SISTEM TENAGA
Berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan gangguan yang terjadi
pada sistem tenaga listrik dan proteksinya.
BAB III PERENCANAAN PELEPASAN BEBAN
Pada bab ini pembahasan difokuskan pada setting Overload Shedding
(OLS), cara kerja dan koordinasinya dengan Overcurrent Relay (OCR).
BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA OVERLOAD SHEDDING (OLS)
Merupakan uraian hasil perhitungan yang meliputi data untuk perhitungan
setting rele, hasil perhitungan, dan analisa.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisikan kesimpulan dan saran berdasarkan hasil dan
pembahasan yang telah dilakukan penulis.
BAB II
GANGGUAN DAN SISTEM PROTEKSI PADA SISTEM TENAGA
2.1 Umum
Perkembangan beban yang sangat besar membutuhkan keandalan suatu sistem
tenaga listrik dimulai dari pembangkitan sampai dengan jaringan distribusi. Oleh
sebab itu, bila terjadi gangguan maka diperlukan suatu peralatan proteksi yang dapat
menjamin keandalan dari sistem tenaga listrik tersebut.
2.2 Sistem Proteksi
2.2.1 Pembagian Daerah Proteksi
Suatu sistem tenaga listrik dibagi ke dalam seksi-seksi yang dibatasi oleh
PMT. Tiap seksi memiliki relai pengaman dan memiliki daerah pengamanan (Zone of
Protektion). Bila terjadi gangguan, maka relai akan bekerja mendeteksi gangguan dan
PMT akan trip. Gambar 2.1 berikut ini dapat menjelaskan tentang konsep pembagian
daerah proteksi.
primeover
feeder 20 KV
daerah 1daerah 2
daerah 3daerah 4
daerah 5
PMT
daerah 6
Gambar 2.1. Pembagian daerah proteksi pada sistem tenaga
Pada gambar 2.1 di atas dapat dilihat bahwa daerah proteksi pada sistem
tenaga listrik dibuat bertingkat dimulai dari pembangkitan , gardu induk, saluran
distribusi primer sampai ke beban. Garis putus-putus menunjukkan pembagian
sistem tenaga listrik ke dalam beberapa daerah proteksi. Masing-masing daerah
memiliki satu atau beberapa komponen sistem daya disamping dua buah pemutus
rangkaian. Setiap pemutus dimasukkan ke dalam dua daerah proteksi berdekatan.
Batas setiap daerah menunjukkan bagian sistem yang bertanggung jawab untuk
memisahkan gangguan yang terjadi di daerah tersebut dengan sistem lainnya.
Aspek penting lain yang harus diperhatikan dalam pembagian daerah proteksi
adalah bahwa daerah yang saling berdekatan harus saling tumpang tindih
(overlap), hal ini dimaksudkan agar tidak ada sistem yang dibiarkan tanpa
perlindungan. Pembagian daerah proteksi ini bertujuan agar daerah yang tidak
mengalami gangguan tetap dapat beroperasi dengan baik sehingga dapat
mengurangi daerah terjadinya pemadaman.
2.2.2 Pengelompokkan Sistem Proteksi
Berdasarkan daerah pengamanannya sistem proteksi dibedakan menjadi :
- Proteksi pada Generator
- Proteksi pada Transformator
- Proteksi pada Transmisi
- Proteksi pada Distribusi
2.2.3 Pembagian Tugas Dalam Sistem Proteksi
Dalam sistem proteksi pembagian tugas dapat diuraikan menjadi :
a. Proteksi utama, berfungsi untuk mempertinggi keandalan, kecepatan kerja, dan
fleksibilitas sistem proteksi dalam melakukan proteksi terhadap sistem tenaga.
a. Proteksi pengganti, Berfungsi jika proteksi utama menghadapi kerusakan untuk
mengatasi gangguan yang terjadi.
b. Proteksi tambahan, berfungsi untuk pemakaian pada waktu tertentu sebagai
pembantu proteksi utama pada daerah tertentu yang dibutuhkan.
2.2.4 Komponen Peralatan Proteksi
Seperangkat peralatan/ komponen proteksi utama berdasarkan fungsinya
dapat dibedakan menjadi :
Rele Proteksi
Pemutus tenaga (PMT) : Sebagai pemutus arus untuk mengisolir sirkuit yang
terganggu.
Tranducer yang terdiri dari sumber daya pembantu
Trafo Arus : Meneruskan arus ke sirkuit relai.
Trafo Tegangan : Meneruskan tegangan ke sirkuit relai
Baterai : sebagai sumber tenaga untuk mentripkan PMT dan catu daya untuk
relai statis dan alat bantu.
2.2.5 Rele Proteksi
Rele proteksi adalah sebuah peralatan listrik yang dirancang untuk mendeteksi
bila terjadi gangguan atau sistem tenaga listrik tidak normal. Rele pengaman
merupakan kunci kelangsungan kerja dari suatu sistem tenaga listrik, dimana
gangguan segera dapat dilokalisir dan dihilangkan sebelum menimbulkan akibat yang
lebih luas. Gambar 2.2 berikut menggambarkan diagram blok urutan kerja rele
pengaman.
Gambar 2.2 Diagram Blok Urutan Kerja Rele Pengaman
Rele pengaman mempunyai tiga elemen dasar yang bekerja saling terkait
untuk memutuskan arus gangguan. Ketiga elemen dasar tersebut dapat dijelaskan
dijelaskan sebagai berikut :
a. Elemen perasa (Sensing Element)
Berfungsi untuk merasakan atau mengukur besaran arus, tegangan, frekuensi
atau besaran lainnya yang akan diproteksi.
b. Elemen Pembanding (Comparison Element)
Berfungsi untuk membandingkan arus yang masuk ke rele pada saat ada
gangguan dengan arus setting tersebut.
c. Elemen kontrol (Control Element)
Berfungsi mengadakan perubahan dengan tiba-tiba pada besaran kontrol
dengan menutup arus operatif.
Ketiga elemen dasar rele proteksi di atas dapat dijelaskan oleh gambar 2.3 di bawah
ini :
Gambar 2.3 Diagram Blok Elemen Rele Pengaman
2.2.5.1 Fungsi Rele Proteksi
Fungsi rele proteksi pada suatu sistem tenaga listrik antara lain :
a. Mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya pada bagian sistem
yang diamankannya.
b. Melepaskan bagian sistem yang terganggu sehingga bagian sistem lainnya dapat
terus beroperasi.
c. Memberitahu operator tentang adanya gangguan dan lokasinya.
Atau dengan kata lain fungsi dari suatu sistem proteksi adalah :
Meminimalisasikan lamanya gangguan
Mengurangi kerusakan yang mungkin timbul pada alat atau sistem.
Melokalisir meluasnya gangguan pada sistem.
Pengamanan terhadap manusia.
Rele proteksi dalam fungsinya sebagai pengaman memiliki beberapa syarat
yang harus dipenuhi, yaitu :
1. Kepekaan (sensitivity)
Pada prinsipnya rele harus cukup peka sehingga dapat mendetekasi gangguan di
kawasan pengamanannya meskipun gangguan yang ada relatif kecil.
2. Keandalan (reliability)
Maksud dari keandalan adalah bahwa sebuah rele proteksi harus selalu berada
pada kondisi yang mampu melakukan pengamanan pada daerah yang
diamankan.
Keandalan memiliki 3 aspek, antara lain :
Dependability, adalah kemampuan suatu sistem rele untuk beroperasi dengan
baik dan benar. Pada prinsipnya pengaman harus dapat diandalkan bekerjanya
(dapat mendetaksi dan melepaskan bagian yang terganggu), tidak boleh gagal
bekerja. Dengan kata lain dependability-nya harus tinggi.
Security, adalah tingkat kepastian suatu sistem relai untuk tidak salah dalam
bekerja. Salah kerja, misalnya lokasi gangguan berada di luar
pengamanannya, tetapi salah kerja mengakibatkan pemadaman yang
seharusnya tidak perlu terjadi.
Availability, adalah perbandingan antara waktu di mana pengaman dalam
keadaan siap kerja (actually in service) dan waktu total operasinya.
3. Selektifitas (selectivity)
Maksudnya pengaman harus dapat membedakan apakah gangguan terletak di
daerah proteksi utama dimana pengaman harus bekerja cepat atau terletak di luar
zona proteksinya dimana pengaman harus bekerja dengan waktu tunda atau tidak
bekerja sama sekali.
4. Kecepatan kerja (Speed Of Operation)
Untuk memperkecil kerugian atau kerusakan akibat gangguan, maka bagian yang
terganggu harus dipisahkan secepat mungkin dari bagian sistem lainnya. Selang
waktu sejak dideteksinya gangguan sampai dilakukan pemisahan gangguan
merupakan penjumlahan dari waktu kerja relai dan waktu kerja pemutus daya (
). Namun pengaman yang baik adalah
pengaman yang mampu beroperasi dalam waktu kurang dari 50 ms.
5. Sederhana (Simplicity)
Relai pengaman harus disusun sesederhana mungkin namun tetap mampu bekerja
sesuai dengan tujuannya.
6. Ekonomis (Ekonomic)
Faktor ekonomi sangat mempengaruhi pengaman yang akan digunakan. Namun
sebaiknya pilihlah suatu sistem proteksi yang memiliki perlindungan maksimum
dengan biaya yang minimum.
2.2.5.2 Jenis-Jenis Rele Proteksi
Berdasarkan besaran ukur dan prinsip kerja, rele proteksi dapat dibedakan
sebagai berikut :
a. Rele Arus Lebih (Over Current Relay)
Adalah suatu rangkaian peralatan rele pengaman yang memberikan respon terhadap
kenaikan arus yang melebihi harga arus yang telah ditentukan pada rangkaian yang
diamankan.
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.
b. Rele Tegangan Kurang (Under Voltage relay)
Adalah rele yang bekerja dengan menggunakan tegangan sebagai besaran
ukur. Rele akan bekerja jika mendeteksi adanya penurunan tegangan melampaui
batas yang telah ditetapkan..Untuk waktu yang relatif lama tegangan turun adalah
lebih kecil dari 5% dari tegangan nominal dan dalam jangka waktu jam beberapa
peralatan yang beroperasi dengan tegangan di bawah 10 % akan mengalami
penurunan efisiensi.
c. Rele jarak (Distance Relay)
Adalah rele yang bekerja dengan mengukur tegangan pada titik rele dan arus
gangguan yang terlihat dari rele, dengan membagi besaran tegangan dan arus, maka
impedansi sampai titik terjadinya gangguan dapat di tentukan.
d. Rele Arah (Directional Relay)
Adalah rele pengaman yang bekerja karena adanya besaran arus dan tegangan
yang dapat membedakan arah arus gangguan ke depan atau arah arus ke belakang.
Rele ini merupakan pengaman cadangan dan bila bekerja akan mengerjakan perintah
trip.
e. Rele Hubung Tanah (GFR)
Rele hubung tanah berfungsi untuk mengamankan peralatan listrik akibat
adanya gangguan hubung singkat fasa ke tanah.
f. Rele Arus Hubung Tanah Terbatas (REF)
Adalah rele yang bekerja mengamankan transformator bila ada gangguan satu
fasa ketanah di dekat titik netral transformator yang tidak dirasakan oleh rele
differensial.
g. Rele Diferensial (Differential Relay)
Adalah rele yang bekerja berdasarkan Hukum Kirchof, dimana arus yang
masuk pada suatu titik sama dengan arus yang keluar dari titik tersebut. Yang
dimaksud titik pada proteksi diferensial ialah daerah pengamanan, dalam hal ini
dibatasi oleh 2 buah trafo arus.
2.3 Proteksi Arus Lebih
Gangguan yang diamankan oleh proteksi arus lebih dapat dibedakan menjadi 2, yaitu:
a. Gangguan Beban Lebih (overload)
b. Gangguan hubung singkat antar fasa dan fasa ke tanah
Berdasarkan karakteristik dari waktu kerjanya rele arus lebih dapat dibedakan
menjadi :
1. Rele Arus Lebih Sesaat/ Momen (instantaneous overcurrent relay)
Rele ini bekerja dengan sangat cepat (tidak ada penundaan waktu) atau
dengan kata lain jangka waktu antara terjadinya gangguan dan selesainya kerja rele
sangat singkat.
Gambar 2.4 Karakteristik Rele Arus Lebih Sesaat
2. Rele Arus Lebih Dengan Waktu Tunda (time delay overcurrent)
a. Rele Arus Lebih dengan Waktu Tertentu ( definite time)
Jangka waktu kerja rele ini dari mulai start sampai selesainya kerja rele
diperpanjang dengan nilai tertentu dan tidak tergantung dari besarnya arus yang
menggerakkannya
Gambar 2.5 Karakteristik Rele Arus Lebih Definite Time
b. Rele Arus Lebih dengan Waktu Terbalik ( inverse time overcurrent relay )
Rele arus lebih dengan karakteristik waktu terbalik adalah jika jangka waktu
mulainya rele pick up sampai selesainya kerja rele diperpanjang dengan besar nilai
yang besarnya berbanding terbalik dengan arus yang mnggerakkannya.
Jenis karakteristik inverse rele dengan waktu terbalik dapat dibedakan menjadi :
- Long Time Inverse (LTI)
- Standard Inverse (SI)
- Very Inverse (VI)
- Extremely Inverse (EI)
Gambar 2.6 Karakteristik Rele Arus Lebih Inverse Time
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
4
8
12
16
20
24
28
32
36
4040
0
SI I( )
VI I( )
EI I( )
LTI I( )
50000 I
LTI
VI
SI
EI
c. Rele Arus Lebih Terbalik dan Terbatas Waktu Minimum ( inverse definite
minimum time / IDMT )
Pada rele ini semakin besar arus yang mengalir maka kerja rele akan semakin
cepat, tetapi pada saat tertentu yaitu saat mencapai waktu yang ditentukan maka kerja
rele tidak lagi ditentukan oleh arus tetapi oleh waktu.
Gambar 2.7 Karakteristik Rele Arus Lebih IDMT
2.4 Gangguan Pada Sistem Tenaga
2.4.1 Macam-Macam Gangguan
a. Gangguan Beban Lebih
Sebenarnya bukan gangguan murni, tetapi bila dibiarkan terus-menerus
berlangsung dapat merusak peralatan. Umumnya gangguan beban lebih terjadi di
transformator dan memiliki kemampuan atau daya tahan terhadap 110% pembebanan
secara continue, meskipun demikian kondisi tersebut sudah merupakan keadaan
beban lebih yang harus diamankan.
Dengan mengetahui kemampuan pembebanan tersebut penyetelan rele beban
lebih sebaiknya dikoordinasikan dengan pengamanan gangguan hubung singkat.
b. Gangguan Hubung Singkat (Short Circuit)
Gangguan hubung singkat dapat terjadi antar fasa (3 fasa atau 2 fasa) dan satu
fasa ke tanah. Gangguan yang terjadi dapat bersifat temporer atau permanen.
- Gangguan Permanen : Terjadi pada kabel, belitan trafo, dan generator.
- Gangguan temporer : Akibat Flashover karena sambaran petir, pohon, atau
tertiup angin.
Gangguan hubung singkat dapat merusak peralatan secara termis dan
mekanis. Kerusakan termis tergantung besar dan lama arus gangguan, sedangkan
kerusakan mekanis terjadi akibat gaya tarik-menarik atau tolak-menolak.
c. Gangguan Tegangan Lebih
Tegangan lebih dengan power frekuensi
Misalnya : Pembangkit kehilangan beban, over speed pada generator, gangguan
pada AVR.
Tegangan lebih transien
Misalnya : surya petir atau surya hubung
d. Gangguan Hilangnya Pembangkit
Gangguan hilangnya pembangkit dapat disebabkan oleh :
- Lepasnya pembangkit akibat adanya gangguan pada sisi pembangkit.
- Gangguan hubung singkat di jaringan menyebabkan terpisahnya sistem, dimana
unit pembangkit yang lepas lebih besar dari spinning reserve maka frekuensi akan
terus turun sehingga sistem bisa collapse.
e. Gangguan Instability
Gangguan hubung singkat atau lepasnya pembangkit dapat menimbulkan
ayunan daya (power swing) atau menyebabkan unit-unit pembangkit lepas sinkron.
Ayunan daya ini dapat menyebabkan rele salah kerja.
Untuk mengatasi akibat-akibat negatif dari berbagai macam gangguan-
gangguan tersebut diatas, maka diperlukan Rele Proteksi.
2.4.2 Upaya Mengatasi Gangguan
Dalam sistem tenaga listrik, upaya untuk mengatasi gangguan dapat dilakukan
dengan cara :
Mengurangi terjadinya gangguan
Memakai peralatan yang memenuhi peralatan standar.
Penentuan spesifikasi yang tahan terhadap kondisi kerja normal/
gangguan.
Pengguanaan kawat tanah pada saluran udara dan tahanan kakitiang yang
rendah pada SUTT/ SUTET.
Penebangan pohon-pohon yang dekat dengan saluran.
Mengurangi akibat gangguan
Mengurangi besarnya arus gangguan, dapat dilakukan dengan
menghindari konsentrasi pembangkit di satu lokasi dan menggunakan
tahanan pentanahan netral.
Penggunaan Ligthtning arrester dan koordinasi isolasi.
Melepaskan bagian terganggu : PMT dan Rele
Pola Load shedding
Mempersempit daerah pemadaman
- Penggunaan jenis rele yang tepat dan koordinasi rele
- Penggunaan saluran double
- Penggunaan sistem loop
- Penggunaan Automatic Reclosing/ Sectionalize
BAB III
PERENCANAAN PELEPASAN BEBAN
3.1 Umum
Untuk menjamin keandalan dari suatu sistem tenaga listrik diperlukan suatu
proteksi yang baik terhadap gangguan yang terjadi pada sistem tenaga listrik tersebut.
Gangguan pada salah satu sisi interkoneksi dapat menyebabkan pemutusan daya pada
sisi yang mengalami gangguan. Hal ini menyebabkan laju kenaikan arus pada unit-
unit pembangkit lain yang masih beroperasi semakin cepat sehingga beban sistem
dapat mencapai harga yang melebihi harga yang seharusnya. Sehingga untuk
mencegah kegagalan total sistem pembangkitan, maka perlu melepas sejumlah beban
tertentu dari sistem (pemadaman). Setelah pelepasan sejumlah beban, diharapkan
terjadi keseimbangan antara sisa pembangkit dan beban.
Pada proses pelepasan beban perlu direncanakan sebelumnya beban-beban
yang akan dilepas, dengan urutan prioritas. Prioritas utama yaitu beban-beban yang
kurang penting karena beban-beban penting perlu mendapat pelayanan listrik secara
kontinue. Dalam pelaksaannya pelepasan beban dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu:
1. Pelepasan beban manual (Manual Load Shedding)
2. Pelepasan beban otomatis (Automatic Load Shedding)
3.2 Pelepasan Beban Manual (Manual Load Shedding)
Pelepasan beban secara manual hanya berlaku pada kondisi sistem yang tidak
kritis dan dalam hal ini operator harus mengambil inisiatif sendiri untuk melepaskan
sebagian beban.
Kekurangan –kekurangan pelepasan beban secara manual adalah sebagai berikut :
Diperlukan operator yang banyak
Dapat terjadi pelepasan beban berlebih (overshedding)
Kelambatan waktu bertindaknya operator.
Pada kondisi yang kritis dimana arus naik sangat cepat, tindakan pelepasan beban
secara manual sulit untuk mengantisipasi kenaikan arus.
3.3 Pelepasan Beban Otomatis (Automatic Load Shedding)
Pelepasan beban secara otomatis direncanakan khusus untuk mengatasi
kondisi sistem yang kritis. Alat yang dipakai dalam Tugas Akhir ini adalah jenis
Pengaman Arus Lebih yang lebih dikenal dengan Overload Shedding (OLS). Alat ini
khusus untuk mengatasi beban lebih dan bekerja akibat kenaikan arus yang melebihi
suatu batas tertentu. Batas tertentu tersebut ditentukan sebesar 0,95 dari arus nominal
pada incoming fedeer. Hal ini dilakukan agar OLS bekerja lebih dahulu daripada
pengaman hubung singkat pada saat terjadi gangguan beban lebih. Oleh sebab itu
setting OLS harus dikoordinasikan dengan setting OCR yang mengatasi gangguan
hubung singkat.
Setelah diketahui batasan arusnya, ditentukan juga kelebihan beban
maksimum pada sistem interkoneksi tersebut. Dalam hal ini, kelebihan beban
maksimum dapat ditentukan pada saat semua pembangkit pada salah satu sisi off dan
semua beban pada keadaan maksimum. Untuk selanjutnya digunakan karakteristik
arus lebih jenis definite time relay agar dengan kenaikan beban berapa pun waktu
pelepasan beban adalah sama. Namun, untuk meningkatkan keandalan dengan
meminimalkan lama gangguan dan kerusakan peralatan maka waktu pelepasan beban
diset lebih kecil dari batasan waktu maksimum terjadinya beban lebih dan lebih besar
dari setting waktu OCR. Untuk selanjutnya OLS akan bekerja dengan mengaktifkan
pemutus untuk melepaskan sejumlah beban apabila beban sistem berada di atas
batasan beban yang telah ditentukan (beban lebih).
3.4 Jenis Pola Pelepasan Beban Otomatis
Jenis Pola Pelepasan Beban Otomatis dapat dibedakan menjadi :
Pola terpusat
Dengan pola terpusat, perkiraan beban dihitung pada Unit Pengatur Beban
(UPB) dan pelepasan beban dimulai dengan transmisi sinyal dari UPB ke gardu-
gardu induk berurutan untuk melepaskan blok-blok beban yang diperlukan sesuai
dengan urutan prioritas.
Pola Terdistribusi
Pola ini mengusahakan agar pengaman beban lebih ditempatkan diluar dari
gardu induk (seringkali untuk penghematan pengaman beban lebih dipasang dalam
GI yang akan mengontrol beberapa penyulang di luar GI ). Setting arus dan
kelambatan waktu pengaman beban lebih menentukan titik dimana blok-blok beban
spesifik dilepaskan.
3.5 Pelepasan Beban Lebih (Overload Shedding)
Yang menjadi masalah pokok dalam merencanakan pelepasan beban suatu
sistem tenaga listrik, adalah :
- Jumlah tingkat pelepasan beban
- Besar beban yang dilepas pada setiap tingkat
- Setting arus setiap tingkat
- Kelambatan waktu pada setiap tingkat pelepasan
Pelepasan beban dilakukan secara bertahap agar sistem tidak mengalami
pelepasan beban yang terlalu besar atau melakukan pelepasan beban yang tidak
diperlukan. Pelepasan beban ditentukan oleh besarnya kelebihan beban, hal ini dapat
diartikan bahwa semakin besar kelebihan beban semakin banyak jumlah tingkat
pelepasan.
Over Load shedding (OLS) yang bekerja atas dasar arus, diset pada suatu
harga setting arus dibawah arus nominalnya (In) dan kemudian akan memberikan
perintah pemutus daya (PMT) untuk melaksanakan pelepasan beban (dalam hal ini
dapat dilengkapi dengan timer). Setting waktu untuk OLS ini menggunakan
karakteristik waktu tunda tertentu (definite time), yaitu waktu yang diperlukan oleh
rele dari menerima respon sampai bekerjanya Pemutus Daya dan besarnya adalah
tetap.
3.6 Koordinasi Over Load Shedding (OLS) Dengan Over Current relay (OCR)
Karena beban lebih merupakan salah satu gangguan yang menyebabkan arus
lebih maka setting Overload Shedding (OLS) akan dikoordinasikan dengan setting
Overcurrent relay (OCR). Agar pada saat terjadi gangguan hubung singkat tidak
terjadi salah kerja antara OLS dan OCR.
3.6.1 Studi Hubung Singkat
3.6.1.1 Analisa Komponen Simetris dari Jaringan Tiga Fasa
Menurut teorema Fortescue, tiga fasor yang tak seimbang dari sistem tiga
fasa dapat diuraikan menjadi tiga fasa dapat diuraikan menjadi tiga sistem fasor yang
seimbang. Himpunan seimbang komponen itu adalah :
1. Komponen urutan positif
Terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya, memiliki beda fasa sebesar 120o
dan memiliki urutan fasa yang sama seperti fasor asalnya.
Ketiga besaran pada komponen urutan positif dapat dinyatakan :
2. Komponen urutan negatif
Terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya, memiliki beda fasa sebesar 120o
dan memiliki urutan fasa yang berlawanan dengan fasor asalnya. Ketiga
besaran pada komponen urutan negatif dapat dinyatakan :
3. Komponen urutan nol
Terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya dan dengan pergeseran fasa nol
antara fasor yang satu dengan yang lain. Komponen urutan nol dapat
dinyatakan sebagai berikut :
Ketiga komponen tersebut dapat digambarkan seperti gambar 3.2 berikut :
Gambar 2.1. Tiga himpunan fasor-fasor seimbang yang merupakan komponen
simetris dari tiga fasor tak seimbang ( a) komponen urutan positif, ( b ) komponen
urutan negatif, ( c ) komponen urutan nol
Fasor tak seimbang merupakan jumlah dari komponen-komponen fasor asal
dapat dinyatakan sebagai berikut :
Va = Va1 + Va2 + Va0 (2.7)
Vb = Vb1 + Vb2 + Vb0 (2.8)
Vc = Vc1 + Vc2 + Vc0 (2.9)
3.6.1.2 Komponen Simetris dari Fasor-fasor Tak Simetris
Untuk menguraikan fasor-fasor tak simetris menjadi komponen simetrisnya,
masing-masing komponen Vb dan Vc dapat dinyatakan sebagai hasil kali antara
fungsi operator a dengan komponen Va menurut hubungan persamaan berikut:
(2.10)
Dengan mensubstitusikan persamaan (2.10) ke persamaaan (2.7), (2.8), dan (2.9)
diperoleh :
Va = Va1 + Va2 + Va0 (2.11)
Vb = a2 Va1 + a Va2 + Va0 (2.12)
Vc = a Va1 + a2 Va2 + Va0 (2.13)
Atau dalam bentuk matrik
(2.14)
Misalkan A = maka A-1 =
Dengan mengalikan persamaan (2.14) dengan A-1 didapat :
= (2.15)
Dalam bentuk biasa diperoleh
Va0 = 1/3 (Va + Vb + Vc) (2.16)
Va1 = 1/3 (a2 Va + a Vb + a2 Vc) (2.17)
Va2 = 1/3 (Va + a2 Vb + Vc) (2.18)
Sedangkan untuk arusnya diperoleh :
Ia0 = 1/3 (Ia + Ib + Ic) (2.19)
Ia1 = 1/3 (a2 Ia + a Ib + a2 Ic) (2.20)
Ia2 = 1/3 (Ia + a2 Ib + Ic) (2.21)
3.6.1.3 Impedansi Urutan dan Rangkaian Urutan
Dalam metoda komponen simetris dikenal tiga macam impedansi urutan yaitu :
1. Impedansi urutan positif, yaitu impedansi suatu rangkaian yang hanya mengalir
arus urutan positif.
2. Impedansi urutan negatif, yaitu impedansi suatu rangkaian yang hanya mengalir
arus urutan negatif.
3. Impedansi urutan nol, yaitu impedansi suatu rangkaian yang hanya mengalir
arus urutan nol.
Untuk menghitung besarnya gangguan hubung singkat dengan metode
komponen simetris, tahap pertama yang dilakukan adalah menentukan impedansi-
impedansi urutan masing-masing komponen sistem dan menghubungkannya menjadi
rangkaian urutan.
a. Rangkaian Urutan Positif dan Negatif
Impedansi urutan positif dan negatif dari rangkaian yang linier,simetris, dan
statis adalah identik karena impedansi rangkaian semacam itu tidak tergantung pada
urutan fasanya asal tegangan yang dikenakan seimbang.
Rangkaian urutan positif terdiri dari suatu ggl (emf) yang terhubung seri
dengan impedansi urutan positif, sedangkan rangkaian urutan negatif tidak memiliki
ggl tetapi memiliki impedansi urutan negatif saja.
b. Rangkaian Urutan Nol
Rangkaian ekivalen urutan nol untuk suatu transformator tiga fasa memiliki
berbagai kombinasi yang mungkin dari belitan primer dan sekunder yang terhubung
dalam Y ataupun ∆ yang mempengaruhi rangkaian urutan nol, antara lain :
1. Hubungan Y ground – Y
2. Hubungan Y ground – Y ground
3. Hubungan Y ground - ∆
4. Hubungan Y - ∆
5. Hubungan ∆ - ∆
Rangkaian ekivalen urutan nol yang secara terpisah telah ditentukan untuk
berbagai bagian sistem, dengan mudah dapat dihubungkan untuk membentuk jaringan
urutan nol yang lengkap.
3.6.2 Perhitungan Arus Hubung Singkat
Dalam perhitungan arus hubung singkat harus terlebih dahulu diketahui nilai
impedansi total pada sistem tersebut. Beberapa tahapan yang harus dilakukan untuk
menentukan impedansi gangguan antara lain :
1. Menghitung impedansi sumber
Bila nilai impedansi sumber diketahui dalam satuan (Ω), maka impedansi sumber
dalam satuan per unit dapat dihitung dengan menentukan base sumber terlebih
dahulu. Atau dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
=
Dimana :
Z1 = Impedansi trafo lama
Z2 = Impedansi trafo baru
KV12 = Tegangan base dekat sumber
KV12 = Tegangan base dekat trafo
2. Menghitung impedansi pada transformator tenaga di gardu induk
Nilai impedansi pada transformator dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
Z1T = Z2T = j
Dimana :
Z1T = impedansi urutan positif transformator (Ω)
Z2T = impedansi urutan negatif transformator (Ω)
X = impedansi trafo (pu)
Untuk impedansi urutan nol pada transformator (Z0T) perlu diperhatikan ada
tidaknya belitan delta dengan syarat sebagai berikut :
- Jika kapasitas Δ sama dengan kapasitas Y, maka berlaku nilai
Z0T = Z1T
- Jika pada transformator mempunyai hubungan Y-∆ maka
terdapat belitan ∆ dengan kapasitas 3x kapasitas primer (sekunder), sehingga
Z0T = 3 x Z1T
- Jika pada transformator mempunyai hubungan Y-Y tanpa
belitan ∆ didalamnya sehingga Z0T = 10 x Z1T
3. Menghitung impedansi penyulang (feeder)
Impedansi penyulang tergantung pada luas penampang kabel yang
digunakan, panjang saluran, dan bahan yang digunakan (lihat lampiran 1 untuk
nilai impedansi dengan jenis penghantar yang berbeda).
Impedansi urutan positif dan negative pada penyulang dalam study hubung
singkat mempunyai nilai yang sama besar Z1L = Z2L . Secara umum impedansi
pada penyulang dapat dihitung dengan rumus :
ZL = Panjang saluran x Z per km
Jika nilai impedansi sumber, impedansi transformator, dan impedansi penyulang
telah di dapat, maka setiap nilai impedansi urutan dijumlahkan untuk
mendapatkan impedansi ekivalen urutan.
Sedangkan untuk impedansi ekivalen urutan nol perlu dipertimbnagkan besarnya
tahanan pentanahan (Rn), sehingga didapat :
3.6.3 Sistem satuan per unit
Satuan perunit untuk setiap harga didefinisikan sebagai nilai sebenarnya yang ada
dari besaran tersebut dibagi dengan nilai dasar (nilai base) yang dipilih.
Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :
Nilai sebenarnya terhadap besaran yang ditinjauSistem per unit (pu) =
Nilai dasar (base) besaran yang dipilih
Dimana :
Base Arus (Ibase) =
Base Impedansi (Zbase) =
3.7 Penyetelan Rele Arus Lebih
3.7.1 Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Arus
Arus kerja atau arus pick up (Ip) adalah arus yang memerintahkan rele arus
untuk bekerja dan menutup kontak a sehingga rele waktu bekerja. Sedangkan arus
kembali atau drop off (Id) adalah nilai arus dimana rele arus berhenti bekerja dan
kontak a kembali membuka., sehingga rele waktu berhenti bekerja.
Gambar 3.2 Arus Kerja dan Arus kembali (drop off)
Dari gambar 3.2 bila ta < t maka rele arus lebih dinyatakan tidak bekerja, dan
bila ta > t maka rele arus lebih dinyatakan bekerja. Perbandingan arus kembali dengan
arus kerja secara matematis dapat dinyatakan sebagai berikut :
Dimana, Kd adalah faktor arus kembali dengan karakteristik waktu tertentu dan
memiliki nilai 0,7-0,9. Untuk rele arus lebih dengan karakteristik waktu terbalik
mempunyai nilai 1,0.
Pada dasarnya penyetelan pengaman arus lebih dilakukan penyetelan atas
besaran arus dan waktu. Batasan dalam penyetelan arus yang harus diperhatikan
adalah :
- Batas penyetelan minimum arus kerja yang tidak boleh bekerja pada saat arus
baban maksimum.
- Batas penyetelan maksimum arus kerja yang harus bekerja pada saat arus
gangguan minimum.
Secara umum Batasan dalam penyetelan arus dapat dituliskan sebagai berikut :
Imax < Is < Ihs min
Dimana :
Is = Nilai setting arus
KFK = Faktor keamanan (safety factor) sebesar 1,1 – 1,2
Kd = Faktor arus kembali
Imax = Arus beban maksimum yang diizinkan untuk alat yang diamankan, pada
umumnya diambil arus nominalnya (In).
Ihs min = Ihs (2 )min pada pembangkitan minimum
Cara penyetelan arus :
Dimana :
a. Untuk arus lebih dengan karakteristik waktu tertentu ( definite time ) nilai KFK
sebesar 1,1 – 1,2 dan Kd sebesar 0,8.
b. Untuk arus lebih dengan karakteristik waktu terbalik ( inverse time ) nilai KFK
sebesar 1,1 – 1,2 dan Kd sebesar 1,0.
3.7.2 Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Waktu
Untuk mendapatkan pengamanan yang selektif maka penyetelan waktunya
dibuat bertingkat agar bila ada gangguan arus lebih di beberapa seksi rele arus akan
bekerja.
Cara penyetelan waktu :
a. Rele arus lebih dengan karakteristik waktu tertentu (definite time)
Untuk rele arus lebih dengan karakteristik waktu tertentu, waktu kerjanya
tidak dipengaruhi oleh besarnya arus. Biasanya, setting waktu kerja pada rele arus
lebih dengan karakteristik waktu tertentu adalah sebesar 0,2 - 0,4 detik.
Gambar 3.2 Karakteristik rele dengan waktu tetap
Dari gambar 3.2 di atas dapat diketahui kelambatan waktu rele selalu
menunjukkan waktu yang tetap. Misalnya untuk kelebihan beban sebesar 450
Ampere, pelepasan beban baru dilaksanakan 0,4 detik kemudian.
b. Rele arus lebih dengan karakteristik waktu terbalik (inverse time)
Gambar 3.3 Gangguan pada sistem tenaga
Akibat gangguan di F, maka :
If di F > If di A > If di B > If di C
Sehingga rele arus di A, B, dan C akan pick up, dimana tA > tB > tC.
Penyetelan waktu untuk karakteristik waktu terbalik dihitung berdasarkan
besarnya arus gangguan dimana waktu (t) pada sisi penyulang ditentukan sebesar 0,2
- 0,4 detik. Dan untuk mendapatkan pengamanan yang baik, yang terpenting adalah
menentukan beda waktu (Δ) antara dua tingkat pengaman agar pengamanan selektif
tetapi waktu untuk keseluruhannya tetap singkat.
Jadi, waktu penyetelan arusnya dapat ditentukan sebagai berikut :
tC = t1
tB = t1 + Δt
tA = tB + Δt
Hal – hal yang mempengaruhi Δt adalah :
- Kesalahan rele waktu di C dan B adalah 0,2 detik
- Waktu pembukaan PMT sampai hilangnya bunga api 0,06 – 0,14 detik
- Faktor keamanan sebesar 0,05 detik
- Kelambatan rele arus lebih pembantu dan arus over travel 0,005 detik.
Sehingga nilai Δt ditentukan sebesar 0,4 – 0,5 detik dan untuk rele dengan ketelitian
yang lebih nilai Δt ditentukan sebesar 0,2 – 0,4 detik.
Setelan waktu kerja standar inverse didapat dengan menggunakan kurva
waktu dan arus. Secara matematis dapat ditentukan dengan rumus :
Dimana :
tms = factor pengali terhadap waktu
Ifault = Arus gangguan (Ampere)
Iset = Arus setting (Ampere)
tset = Waktu setting (detik)
α dan β = konstanta
Untuk menguji selektifitasnya, nilai setelan waktu ini diuji dengan
menggunakan rumus :
Untuk setelan waktu pada penyulang, nilai waktu selektifitasnya ditentukan
sebesar 0,7 - 0,9 detik. Waktu pada incoming feeder dibuat lebih besar agar pada saat
terjadi gangguan hubung singkat, rele pada penyulang bekerja sebagai proteksi yang
pertama dan bila gangguan tersebut tidak bisa diatasi maka rele pada incoming feeder
yang bekerja. Untuk selanjutnya nilai setelan rele tersebut dikoordinasikan dengan
Overload shedding. Dalam hal ini, tset pada Overload shedding diatur lebih besar
dibanding tset OCR. Hal ini dilakukan agar tidak terjadi salah kerja antara Overload
shedding dengan rele arus lebih.
BAB IV
PERHITUNGAN DAN ANALISA OVERLOAD SHEDDING (OLS)
4.1. Umum
Gardu Induk Bukit Siguntang memiliki satu buah transformator yang
bertegangan 70/20 KV dengan daya sebesar 15 MVA dan melakukan interkoneksi
dengan PLTG Musi 2 yang masing-masing transformatornya memiliki tegangan
sebesar 6,3/20 KV dan daya sebesar 6,5 MVA. Diagram satu garis dari sistem saluran
distribusi GI Bukit Siguntang dan PLTG Musi 2 dapat dilihat pada Gambar 4.1
berikut.
Gambar 4.1 Diagram satu garis interkoneksi
GI Bukit Siguntang dan PLTG Musi 2
Pada sistem tenaga listrik di atas terjadi pemutusan daya dari PLTG Musi 2
yang mengakibatkan terjadinya beban lebih di sisi GI Bukit Siguntang. Sehingga,
perlu adanya proteksi yang khusus mengatasi beban lebih tersebut. Dalam hal ini
PLN memasang suatu pengaman dari jenis rele arus lebih yang khusus bekerja pada
saat terjadi beban lebih di sisi GI Bukit Siguntang. Pengaman ini lebih dikenal
dengan nama Over Load Shedding (OLS). Pada saat terjadi beban lebih OLS akan
memerintahkan PMT pada penyulang untuk melakukan pemutusan (trip). Sehingga
pada penggunaannya, setting OLS pada GI Bukit Siguntang ini akan dikoordinasikan
dengan setelan rele arus lebih (OCR). Dimana, setelan rele arus lebih ini didapat
dengan menggunakan hasil perhitungan arus gangguan hubung singkat pada tiap
penyulang di sisi GI Bukit Siguntang. Perhitungan arus hubung singkat pada
penyulang di sisi GI Bukit Siguntang akan dilakukan pada 100% dari panjang
penyulang dimana aliran daya dari PLTG Musi 2 diputus.
4.2. Data Jaringan
Data sistem meliputi data pembangkitan, transformator, dan data saluran. Data
ini didapat dari PT. PLN (Persero) P3B Sumatera UPT Palembang, PT. PLN
(Persero) WS2JB Sumatera Selatan, dan PT.Pura Daya Prima Palembang.
4.2.1. Data Sistem 70 KV Sisi GI Bukit Siguntang
Data sistem 20 KV pada Gardu Induk Bukit Siguntang meliputi :
MVA base = 15 MVA
MVAsc3 = 217,775 MVA
MVAsc1 = 6,353 MVA
4.2.2. Data Transformator
Data transformator untuk GI Bukit Siguntang dan PLTG Musi 2 dapat kita
lihat pada tabel 4.2 sebagai berikut
Tabel 4.2 Data transformator
DataTrafo sisi GI
Bukit Siguntang
Trafo sisi PLTG Musi 2
PLTGMusi 2 I
PLTGMusi 2 II
PLTGMusi 2 III
Kapasitas 15 MVA 6.5 6.5 6.5
Tegangan 70/20 6,3/20 6,3/20 6,3/20
Impedansi 7,3 % 8 % 8 % 8 %
CT Ratio 600 : 5 600 : 5 600 : 5 600 : 5
4.2.3. Data Saluran
Tabel 4.3 Data Saluran untuk Tegangan Menengah 20 KV
PenyulangPanjang
Penyulang (km)
Arus Maksimum (Ampere)
Z Saluran (ohm / km )
CT RatioZ1L = Z2L Z0L
Domba 10,03 125 0.225+j 0.321 0.373+j1.608 200 : 5
Kancil 12,50 260 0.225+j 0.321 0.373+j1.608 400 : 5
Rusa 2,10 220 0.225+j 0.321 0.373+j1.608 400 : 5
Avtur 19.65 86 0.225+j 0.321 0.373+j1.608 200 : 5
Premix 17,33 85 0.225+j 0.321 0.373+j1.608 100 : 5
Premium 24,04 166 0.225+j 0.321 0.373+j1.608 200 : 5
Residu 2,10 220 0.225+j 0.321 0.373+j1.608 300 : 5
Tahanan Pentanahan = 40 Ω
Jenis kabel yang dipakai adalah AAAC 150 mm2 dengan jari-jari 7,875 mm.
Sehingga dapat diketahui nilai
Z1 = 0.225+j0.321 Ω/km
Z0 = 0.373+j1.608 Ω/km
Nilai-nilai impedansi penghantar jenis lainnya dapat kita lihat pada lampiran 1.
4.3. Perhitungan Impedansi
4.3.1. Impedansi Dasar
4.3.2. Impedansi Sumber Pada GI Bukit Siguntang
Untuk sisi 70 KV dengan Kapasitas Sumber 15 MVA
a. Impedansi Sumber Urutan Positif
ISC3 =
ISC3 (pu) =
ISC3 =
b. Impedansi Sumber Urutan Negatif
c. Impedansi Sumber Urutan Nol
ISC1 =
ISC1 (pu) =
ISC1 =
4.3.3. Impedansi Transformator Pada GI Bukit Siguntang
= j 0,073 pu
Belitan pada transformator ini adalah hubungan Y-Y , sehingga :
4.3.4. Impedansi Saluran
Impedansi Saluran x panjang saluran
4.3.4.1 Pada Penyulang GI Bukit Siguntang
a. Penyulang Domba
Panjang saluran = 10,03 km
= (0,085 + 0,121) pu
= (0,140 + 0,605) pu
b. Penyulang Kancil
Panjang saluran = 12,50 km
= (0,105 + 0,150) pu
= (0,175 + 0,754) pu
c. Penyulang Rusa
Panjang saluran = 2,10 km
= (0,018 + 0,025) pu
= (0,029 + 0,127) pu
4.4. Perhitungan Gangguan Hubung Singkat
4.4.1. Perhitungan Pada GI Bukit Siguntang
a. Rangkaian urutan positif
b. Rangkaian urutan negative
c. Rangkaian urutan nol
4.4.1.1. Pada Penyulang Domba di 100% Panjang Saluran
- Gangguan Dua Phasa ( 2 )
= 100 % x (0,085 + j 0,121) = (0,085 + j 0,121) pu
Z1eq =
= (j 0,0689) + (j0,073) + (0,085 + j 0,121)
= (0,085 + j 0,2629) pu
Z2eq = Z1eq = (0,085 + j 0,2629) pu
- Gangguan Dua Phasa ( 2 )
Z2eq = Z1eq = (0,085 + j 0,2629) pu
- Gangguan Tiga Phasa ( 3 )
Z1eq = (0,085 + j 0,2629) pu
4.4.1.2. Pada Penyulang Kancil Pada 100% Panjang Saluran
- Gangguan Dua Phasa ( 2 )
= 100 % x (0,105 + j 0,150) = (0,105 + j 0,150) pu
Z1eq =
= (j 0,0689) + (j0,073) + (0,105 + j 0,150)
= (0,105 + j 0,2919) pu
Z2eq = Z1eq = (0,105 + j 0,2919) pu
- Gangguan Tiga Phasa ( 3 )
Z1eq = (0,105 + j 0,2919) pu
4.4.1.3. Pada Penyulang Rusa Pada 100% Panjang Saluran
- Gangguan Dua Phasa ( 2 )
= 100 % x (0,018+ j 0,025) = (0,018+ j 0,025) pu
Z1eq =
= (j 0,0689) + (j0,073) + (0,018+ j 0,025)
= (0,018+ j 0,1669) pu
Z2eq = Z1eq = (0,018+ j 0,1669) pu
- Gangguan Tiga Phasa ( 3 )
Z1eq = (0,018+ j 0,1669) pu
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Pada 100% Panjang Saluran
Penyulang Panjang Saluran (km)
Arus Gangguan Hubung Singkat (A)
2 phasa 3 phasa
Domba 10,03 1357,18 1567,14
Kancil 12,50 1208,82 1395,82
Rusa 2,10 2232,51 2579,41
4.5. Koordinasi Dengan Relai Arus Lebih (OCR)
4.5.1. Setting pada Incoming sisi GI Bukit Siguntang
Setting Arus
Karakteristik rele invers :
kd = 1 dan KFK = 1,1 Ratio CT = 600 : 5 Ampere
Imax = Ibeban =
Iset (pri) = x Imax
= x 433 Amp.
= 476.3 Amp.
Iset (sek) = Iset (pri) x
= Amp
= 3.97 Amp.
Setting Waktu (Tms)
t = 0,6 + Δt = 0,6 + 0,3 = 0,9 detik
Arus gangguan diambil pada arus gangguan 2 phasa ( I f2Δ ) di incoming feeder
sisi 20 KV.
Z1eki = Z1eki = Z1S + Z1T
= (j 0,0689) + (j 0,073)
= (j 0,1419)
= 0.224
4.5.2. Setting pada Penyulang Domba
Setting Arus
Karakteristik rele invers :
kd = 1 dan KFK = 1,1 Ratio CT = 200 : 5 Ampere Imax = 125 Ampere
Iset (pri) = x Imax
= x 125 Amp.
= 137,5 Amp.
Iset (sek) = Iset (pri) x
= Amp.
= 3,44 Amp.
Setting Waktu (Tms)
t = 0.3 detik
Ifault = Ihs2ø pada 100 % panjang penyulang
= 1357,18 A
= 0.100
4.5.3. Setting pada Penyulang Kancil
Setting Arus
Karakteristik rele invers :
kd = 1 dan KFK = 1,1 Ratio CT = 400 : 5 Ampere Imax = 260 Ampere
Iset (pri) = x Imax
= x 260 Amp.
= 286 Amp.
Iset (sek) = Iset (pri) x
= Amp.
= 3,575 Amp.
Setting Waktu (Tms)
t = 0.3 detik
Ifault = Ihs2ø pada 100 % panjang penyulang
= 1208,82 A
= 0,063
4.5.4. Setting pada Penyulang Rusa
Setting Arus
Karakteristik rele invers :
kd = 1 dan KFK = 1,1 Ratio CT = 400 : 5 Ampere Imax = 220 Ampere
Iset (pri) = x Imax
= x 220 Amp.
= 242 Amp.
Iset (sek) = Iset (pri) x
= Amp.
= 3,025 Amp.
Setting Waktu (Tms)
t = 0.3 + Δt = 0,3 + 0,3 = 0,6 detik
Ifault = Ihs2ø pada 100 % panjang penyulang
= 2232,51 A
= 0,195
Daerah Pengaman C.T ratioPengaman OCR
tsetSetting PLN Hasil perhitungan
Iset tms Iset tmsIncoming Feeder OCR 600/5 0,9 433 0,300 476,3 0.224Penyulang Domba OCR 200/5 0,3 125 0,175 137,5 0.100Penyulang Kancil OCR 400/5 0,3 260 0,075 286 0.063Penyulang Rusa OCR 400/5 0,6 220 0,175 242 0.195
4.6. Setting Over Load Shedding (OLS)
Seperti sudah dijelaskan sebelumnya bahwa OLS adalah pengaman
jenis Rele Arus Lebih yang khusus bekerja pada saat terjadi beban lebih, yang
kemudian akan memerintahkan PMT pada penyulang untuk melakukan
pemutusan (trip). Setting OLS pada GI Bukit Siguntang ini, kemudian akan
dikoordinasikan dengan setelan Rele Arus Lebih (OCR) yang telah dihitung
sebelumnya. Koordinasi ini dilakukan agar pada saat terjadi gangguan hubung
singkat di penyulang, OCR lebih dahulu bekerja dibanding OLS. Sehingga,
waktu pemutusan beban lebih diset lebih besar dibanding waktu pemutusan
hubung singkatnya.
4.6.1. Setting Overload Shedding (OLS) Di Incoming Feeder GI Bukit Siguntang
Setting Arus
Untuk setelan OLS di Incoming Feeder arus setting diusahakan
mendekati arus nominal trafonya yaitu sebesar 433 ampere, tetapi diset tidak
melebihi nilai tersebut. Dengan menggunakan safety factor sebesar 0,95
didapat arus setting sebagai berikut :
Iset (pri) = 0,95 x 433 Ampere
= 411,35 ampere
Iset (sek) = Iset (pri) x
= 411,35 x Ampere
= 3,43 Ampere
Setting Waktu (Tms)
Dengan menggunakan karakteristik rele definite :
Dimana,tms yang digunakan adalah tms pada OCR di incoming feeder dan
arus gangguan diambil pada saat semua beban pada penyulang dalam keadaan
maksimum dan semua pembangkit di PLTG Musi 2 dalam keadaan off (tidak
ada aliran daya dari PLTG Musi 2). Sehingga beban lebih yang terjadi di GI
Bukit Siguntang adalah penjumlahan beban-beban pada penyulang di kedua
sisi kecuali penyulang yang menjadi ekspress feeder. Hal tersebut dapat
dijelaskan sebagai berikut :
a. Penyulang Domba , Imax = 125 Ampere
b. Penyulang Kancil , Imax = 260 Ampere
c. Penyulang Avtur , Imax = 86 Ampere
d. Penyulang Premix , Imax = 85 Ampere
e. Penyulang Premium , Imax = 166 Ampere
Total beban yang menyebabkan beban lebih pada GI Bukit Siguntang adalah :
If = 125 Ampere + 260 Ampere +86 Ampere + 85 Ampere + 166 Ampere
= 722 Ampere
Sehingga, setting waktu OLS maksimum yang menyebabkan beban
lebih adalah sebagai berikut :
t =
t = 2,7715 detik
Untuk meminimalisasikan kerusakan dan waktu gangguan, maka
waktu yang diambil untuk pelepasan beban pada penyulang adalah lebih kecil
dari waktu maksimum yang menyebabkan beban lebih dan lebih besar dari
waktu setting hubung singkat (OCR).
Dalam hal ini, untuk menentukan pelepasan beban pada penyulang
dipengaruhi oleh beberapa hal, antara lain :
- Daerah yang dipadamkan harus seminimal mungkin.
- Pelepasan beban diusahakan tidak terjadi pada penyulang yang memiliki
beban-beban penting.
- Pelepasan beban dilakukan secara bertahap untuk menghindari pelepasan
beban yang berlebihan.
Berdasarkan pertimbangan di atas, maka penyulang yang mengalami
pelepasan beban dapat dilihat dari tabel 4.5 berikut :
Tabel 4.5 Setting Pelepasan Beban Lebih (OLS)
No. Tahap pelepasan Imaks(Ampere)
Waktu setting(detik)
1. Penyulang Domba 125 1
2. Penyulang Kancil 260 1,5
Dari tabel 4.5, dapat kita ketahui bahwa pelepasan beban pertama
terjadi pada penyulang Domba dengan waktu setting pelepasan beban 1 detik
dan pelepasan beban kedua terjadi pada penyulang Kancil dengan waktu
setting pelepasan beban 1,5 detik. Sehingga selisih waktu (Δt) sebesar 0,5
detik. Selisih waktu ini menyebabkan pelepasan beban terjadi secara bertahap
dan rele bekerja lebih selektif. Namun waktu untuk keseluruhannya tetap
singkat.
NB : Beban pd rusa sdh t’masuk beban2 pd pnyulang PLTG Musi 2 atau beban
pd rusa sdh dialirkan ke beban2 PLTG Musi2 dan beban residu diabaikan,
karena tidak ada sumber daya u/ dialirkan ke GI Bukit Siguntang.
NB : Pd Pelepasan I diambil 1 detik, karena sdh melwati bts wktu setting short
sircuit 0,9 detik dan semakin cpat wktu pemutusan, maka keandalan semakin
baik. Kedua beban tersebut sdh dpt mengatasi beban lebih pd GI Bukit
Siguntang Sehingga Penyulang rusa tidak perlu mengalami pemutusan beban.
Gambar 4.2 Koordinasi Over Load shedding (OLS)
4.5.4 Setting Waktu Pemutusan Beban di Penyulang
Untuk selanjutnya, nilai tms digunakan untuk koordinasi setting waktu
pemutusan pada penyulang. Pada keadaan sistem tidak mengalami beban puncak,
maka over load tidak terlalu besar. Sehingga, pemutusan tidak terjadi di setiap
penyulang. Hal ini akan berbeda pada saat terjadi beban puncak, dimana pemutusan
dapat terjadi pada tiap penyulang. Periode pemutusan beban tersebut diperlihatkan
oleh gambar 3.3 berikut.
Gambar 3.3 Sistem pemutusan beban
Dari gambar 3.3 dapat dihitung setting waktu pemutusan pada masing –
masing penyulang pada sisi GI Bukit Siguntang dimana timer pada setiap penyulang
disetting 0,05 lebih lambat daripada waktu pemutusan sebelumnya.
Δt = 0,05
t1 = t = tOLS
t2 = t1 + Δt
t3 = t2 + Δt
Tabel 4.6 Setting Waktu Kerja Koordinasi OCR dan OLS
Ifault Waktu kerja OCR
Incoming Domba Kancil Rusa Avtur Premix Premium OLS
0 -0.03136 -0.01526 -0.0098 -0.0161 -0.0147 -0.01526 -0.00952 -0.0004250 -0.71131 -0.7619 -0.28589 -0.51858 -1.16006 -1.22661 -0.76523 -0.01007884
100 -1.02032 -2.40359 -0.47122 -0.91895 13.23286 11.34506 7.07765 -0.01484429150 -1.37283 8.76134 -0.76418 -1.69109 1.58709 1.6066 1.00228 -0.02060661200 -1.82274 2.02871 -1.37486 -4.23111 0.97442 0.99587 0.62127 -0.0285148250 -2.44823 1.26865 -3.64719 24.74351 0.74899 0.76819 0.47924 -0.04068887300 -3.40769 0.97039 10.24815 3.73885 0.62952 0.64687 0.40355 -0.06262252350 -5.09778 0.80904 2.42155 2.17356 0.55449 0.57045 0.35587 -0.11539124400 -8.97553 0.70692 1.45573 1.59387 0.50246 0.51734 0.32275 -0.43062465450 -27.6212 0.63594 1.07617 1.28971 0.46396 0.47799 0.29820 0.30416932500 32.27415 0.58342 0.87228 1.10129 0.43415 0.44749 0.27917 0.12023516550 10.88303 0.54279 0.74443 0.97251 0.41024 0.42301 0.26390 0.077665600 6.77569 0.51029 0.65644 0.87855 0.39058 0.40286 0.25133 0.05866739650 5.02736 0.48361 0.59196 0.80673 0.37406 0.38592 0.24076 0.04787629700 4.05672 0.46124 0.54255 0.74988 0.35994 0.37143 0.23172 0.04090028750 3.43789 0.44218 0.50337 0.70365 0.34752 0.35888 0.22389 0.03600864800 3.00808 0.42569 0.47148 0.66524 0.33697 0.34786 0.21701 0.03238108850 2.69159 0.41128 0.44497 0.63275 0.32747 0.3381 0.21093 0.0295785900 2.44842 0.39853 0.42254 0.60487 0.31897 0.32938 0.20548 0.02734452950 2.25546 0.38717 0.40329 0.58064 0.31133 0.32152 0.20058 0.025519331000 2.0984 0.37697 0.38657 0.55936 0.30439 0.31439 0.19614 0.023998081050 1.96792 0.36774 0.37188 0.5405 0.29808 0.30791 0.19209 0.022709131100 1.85768 0.35935 0.35887 0.52365 0.29229 0.30195 0.18837 0.021601811150 1.76321 0.35167 0.34725 0.50849 0.28696 0.29647 0.18495 0.020639291200 1.68128 0.34461 0.3368 0.49476 0.28203 0.2914 0.18179 0.019794121250 1.60949 0.3381 0.32735 0.48226 0.27745 0.28669 0.17886 0.019045441300 1.54601 0.33207 0.31874 0.47082 0.27319 0.28231 0.17612 0.018377081350 1.48944 0.32645 0.31087 0.46031 0.26922 0.27822 0.17357 0.017776351400 1.43868 0.32122 0.30364 0.45061 0.26549 0.27438 0.17117 0.01723311450 1.39284 0.31632 0.29697 0.44162 0.26198 0.27077 0.16892 0.016739141500 1.35122 0.31173 0.2908 0.43327 0.25868 0.26737 0.16680 0.01628781550 1.31324 0.30741 0.28506 0.42548 0.25556 0.26416 0.16480 0.015873561600 1.27842 0.30334 0.27972 0.41819 0.25261 0.26112 0.16290 0.015491821650 1.24637 0.29949 0.27472 0.41136 0.24981 0.25824 0.16111 0.015138741700 1.21676 0.29584 0.27004 0.40494 0.24716 0.25551 0.15940 0.014811051750 1.18932 0.29238 0.26564 0.39889 0.24463 0.25291 0.15778 0.014505991800 1.16378 0.2891 0.26149 0.39318 0.24222 0.25043 0.15623 0.014221161850 1.13997 0.28597 0.25759 0.38778 0.23992 0.24806 0.15475 0.013954521900 1.11769 0.28299 0.25389 0.38265 0.23773 0.24579 0.15334 0.01370429
1950 1.09682 0.28015 0.25039 0.37779 0.23562 0.24363 0.15199 0.013468922000 1.07719 0.27743 0.24707 0.37317 0.23361 0.24155 0.15069 0.013247042050 1.0587 0.27482 0.24391 0.36876 0.23168 0.23956 0.14945 0.013037482100 1.04125 0.27233 0.24091 0.36456 0.22982 0.23765 0.14826 0.012839162150 1.02475 0.26993 0.23804 0.36055 0.22803 0.23581 0.14711 0.012651162200 1.00913 0.26763 0.2353 0.35671 0.22632 0.23404 0.14601 0.012472642250 0.99429 0.26542 0.23268 0.35304 0.22466 0.23233 0.14494 0.012302862300 0.9802 0.26329 0.23018 0.34951 0.22306 0.23069 0.14392 0.012141162350 0.96678 0.26124 0.22778 0.34613 0.22152 0.22909 0.14292 0.011986922400 0.95399 0.25926 0.22548 0.34288 0.22003 0.22756 0.14197 0.011839632450 0.94179 0.25735 0.22327 0.33976 0.21859 0.22608 0.14104 0.011698772500 0.93013 0.25551 0.22114 0.33675 0.21719 0.22464 0.14015 0.01156393
