Download - Tugas 2 (Dony Setiyawan)
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK i
LEMBAR PENGESAHAN iii
LEMBAR PERNYATAAN iv
KATA PENGHANTAR v
DAFTAR ISI viii
DAFTAR TABEL xi
DAFTAR GAMBAR xii
DAFTAR LAMPIRAN xvii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah 1
1.2. Pembatasan Masalah 4
1.3. Perumusan Masalah 4
1.4. Tujuan Penelitian 5
1.5. Kegunaan Penelitian 6
BAB II . KERANGKA TEORITIS, KERANGKA BERFIKIR DAN
HIPOTESIS PENELITIAN
2.1. Kerangka Teoritis 7
2.1.1. Penyaluran Sistem Tenaga Listrik 7
2.1.2. Sistem Distribusi Tenaga Listrik
9
2.1.3. Sistem Jaringan Distribusi Tenaga Listrik
11
A. Jaringan Distribusi Sekunder
11
B. Jaringan Distribusi Primer 14
B.1. Sistem Jaringan Distribusi Radial 15
B.2. Sistem Jaringan Distribusi Loop 16
B.3. Sistem Jaringan Distribusi Spindle 17
2.1.4. Klasifikasi Beban Dalam Jaringan Distribusi
18
A. Beban Rumah Tangga 19
B. Beban Penerangan Jalan Umum (PJU) 19
C. Konsumen Pabrik atau Industri 20
D. Konsumen Komersial 21
2.1.5. Teori Dasar Panel 22
A. Panel Transmisi 23
B. Panel Distribusi 29
2.1.6. Kode Proteksi ANSI Standard (American National
Standart Institute) 30
2.1.7. Sistem Relai Proteksi
32
A. Fungsi Sistem Proteksi 32
B. Peralatan Proteksi 33
C. Syarat Proteksi 34
2.1.8. Macam-Macam Gangguan Pada Panel Feeder Gardu Induk (GI)
36
2.1.8. Sistem Teleproteksi 39
2.1.9. Aplikasi Perhitungan Ganguan Arus Hubung Singkat 40
A. Menghitung Impedansi Sumber (XSumber) / (XS) 44
B. Menghitung Reaktansi Trafo Tenaga (Xtrafo) / (Xt) 45
C. Menghitung Impedansi Feeder 46
D. Menghitung Impedansi Ekivalen Jaringan (Zeq) 48
E. Menghitung Ganguan Arus Hubung Singkat 50
E.1. Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa 50
E.2. Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa 52
E.3. Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah 53
2.1.10. Aplikasi Perhitungan Koordinasi Ganguan Arus Hubung Singkat 55
A. Menghitung Arus Lebih pada Relai Proteksi 57
A.1. Pengaturan Nilai Relai Proteksi Panel Outgoing
Feeder 20 kV 57
A.2. Pengaturan Waktu Time Multiple Setting (Tms) 58
A.3. Pengaturan Nilai Relai Proteksi Panel Incoming
20 kV Trafo Tenaga 59
A.4. Pengaturan Waktu Time Multiple Setting (Tms) 60
2.1.11. Pemeriksaan Selektifitas Kerja Relai Arus Lebih 62
A. Pemeriksaan waktu kerja relai pada gangguan 3 Fasa 63
B. Pemeriksaan waktu kerja relai pada gangguan 2 Fasa 65
2.2. Kerangka Berpikir 68
2.2.1. Kawasan Pengamanan Seluruh Jaringan 68
2.3. Hipotesis Penelitian 71
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 72
3.2. Metode Penelitian 72
3.3. Rancangan Penelitian 73
3.3.1. Rancangan Program 73
A. Kelebihan Microsoft Office Excel 2007 dari Excel 2003 73
B. Kekurangan Microsoft Office Excel 2007 dari Excel 2003 74
C. Rumus Dasar Menghitung Kurva Invers 77
D. Formulasi Dasar pada Aplikasi Program Kurva Invers 78
E. Tampilan Menu Utama Aplikasi Program Kurva Invers 80
F. Tampilan Software Relai Proteksi MiCOM S1 Studio 86
G. Tampilan Menu Perbandingan Kurva Invers 87
H. Tampilan Menu Koordinasi Setting Proteksi 91
I. Tampilan Menu Pengujian Relai Proteksi yang
menggunakan IEC, ANSI, UK dan US Standard 94
I.1. Lembar Pengujian IEC Standard 95
I.2. Lembar Pengujian ANSI Standard 103
I.3. Lembar Pengujian UK Standard 109
I.4. Lembar Pengujian US Standard 114
3.3.2. Rancangan Pengujian 120
3.4. Instrument Penelitian 122
3.4.1. Panel Metal Clad Pix 122
3.4.2. PMT Menggunakan Ruang Hampa Udara/ Vaccum Tube 123
3.4.3. Trafo Arus Medium Voltage 124
3.4.4. Relai Proteksi MiCOM 125
3.4.5. Sekunder Injektor Omicron CMC 356 126
3.4.6. Personal Computer (PC) 126
3.5. Prosedur Penelitian 127
3.5.1. Pengaturan Relai Proteksi 127
3.5.2. Mempersiapkan Alat Sekunder Injektor 132
3.6. Teknik Analisis Data 135
3.7. Hipotesis Statistik 135
3.7.1. Hipotesis Statistik Ganguan Arus Lebih 136
3.7.2. Hipotesis Statistik Ganguan Fasa ke Tanah 136
BAB IV. HASIL PENELITIAN
4.1. Data Hasil Pengujian 138
4.1.1. Template OCC Omicron tipe CMC 356 138
4.1.2. Data Hasil Perhitungan dari Formulasi Template OCC Omicron
tipe CMC 356 140
4.1.3. Data Hasil Perhitungan dari Formulasi Aplikasi Program
Kurva Invers 145
4.1.4. Data Hasil Uji Coba 148
4.2. Pembahasan 153
4.2.1. Uji Coba Hasil Program Excel kepada Mahasiswa Praktek
Kerja Lapangan 156
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 160
5.1. Kesimpulan 160
5.2. Saran 161
DAFTAR PUSTAKA 163
LAMPIRAN 164
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Penggolongan Tarif dan Beban Tenaga Listrik 14
Tabel 2. Nilai Urutan Positif dan Negatif 47
Tabel 3. Nilai Urutan Nol 48
Tabel 4. Nilai Impedansi Z1eq (Z2eq) 49
Tabel 5. Nilai Impedansi Z0 eq 49
Tabel 6. Nilai Arus Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa 51
Tabel 7. Nilai Arus Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa 53
Tabel 8. Nilai Arus Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah 54
Tabel 9. Waktu kerja Relai untuk Gangguan 3 Fasa 67
Tabel 10. Waktu kerja Relai untuk Gangguan 2 Fasa 68
Tabel 11. Nilai baku yang telah digunakan untuk menentukan constanta (K),
alpha (α) dan L faktor pada pengaturan kurva invers 78
Tabel 12. Data Hasil Perhitungan Program untuk Ganguan Arus Lebih 136
Tabel 13. Data Hasil Perhitungan Program untuk Ganguan Fasa ke Tanah 137
Tabel 14. Data Hasil Pengujian dengan pengaturan TMS 0,25 149
Tabel 15. Data Hasil Pengujian dengan pengaturan TMS 0,5 150
Tabel 16. Data Hasil Pengujian dengan pengaturan TMS 0,75 151
Tabel 17. Data Hasil Pengujian dengan pengaturan TMS 1 152
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Sistem Penyaluran Tenaga Listrik 8
Gambar 2. Sistem satu fasa dua kawat 120 Volt 12
Gambar 3. Sistem satu fasa tiga kawat 120/240 Volt 12
Gambar 4. Sistem tiga fasa empat kawat 120/208 Volt 12
Gambar 5. Sistem tiga fasa empat kawat 120/240 Volt 13
Gambar 6. Sistem tiga fasa tiga kawat 240 Volt 13
Gambar 7. Sistem tiga fasa tiga kawat 416 Volt 13
Gambar 8. Sistem tiga fasa empat kawat 220/380 Volt 13
Gambar 9. Sistem Radial 16
Gambar 10. Sistem Loop 17
Gambar 11. Sistem Spindle 18
Gambar 12. Kurva beban harian penerangan jalan umum 20
Gambar 13. Kurva beban harian pada Industri Kecil 21
Gambar 14. Macam – macam Konsumen 21
Gambar 15. Kurva harian beban komersil. 22
Gambar 16. Gambar Panel Trasnmisi Trafo Bay 150kV / 20kV 24
Gambar 17. Gambar Panel Trasnmisi Regulasi Trafo 150kV / 20kV 25
Gambar 18. Gambar Panel Proteksi untuk pengaman jarak / distance protection 26
Gambar 19. Gambar Panel Marshalling Kiosk yang nantinya akan diletakkan
dilapangan / Switch Yard 27
Gambar 20. Gambar Panel Kontrol dan Regulasi dengan Annunciator dan
Digital Ampermeter 3 fasa 28
Gambar 21. Gambar Panel Transmisi pada Gardu Induk KIM (Kawasan
Industri Medan) 28
Gambar 22. Gambar Panel Distribusi 24kV jenis Metal Clad 30
Gambar 23. Konfigurasi Sistem Proteksi Pada Panel Feeder & Jaringan 34
Gambar 24. Blok Diagram Kerja Sistem Proteksi 36
Gambar 25. Garis Tunggal 43
Gambar 26. Konversi tegangan dari 150kV ke 20kV 45
Gambar 27. Segitiga Impedasi dan Segitiga Daya 47
Gambar 28. Relai dan Kawasan Pengamanannya 70
Gambar 29. Tampilan Microsoft Office 2003 76
Gambar 30. Tampilan Microsoft Office 2007 76
Gambar 31. Fungsi formula yang digunakan dalam membuat program kurva
Invers pada Microsoft Office Excel 2007 79
Gambar 32. Tampilan fungsi formula untuk mengetahui waktu jatuh sebuah
Pemutus Tenaga (PMT) 79
Gambar 33. Tampilan program aplikasi Invers pada halaman menu utama 80
Gambar 34. Tampilan standar Microsoft Excel 2007 81
Gambar 35. Hilangkan centangan pada menu View Show/Hide 82
Gambar 36. Tampilan pada Excel setelah centangan pada menu
view dihilangkan 82
Gambar 37. Tampilan Worksheet Tab pada layar 83
Gambar 38. Tampilan Excel Options 84
Gambar 39. Tampilan untuk menghilangkan centangan pada menu
show sheet tabs 84
Gambar 40. Tampilan layar Microsoft Excel setelah dimodifikasi 85
Gambar 41. Tampilan program MiCOM S1 Studio 86
Gambar 42. Tampilan program aplikasi perhitungan Invers dalam
likaran merah 87
Gambar 43. Perbandingan 10 jenis kurva Invers dalam satu grafik 88
Gambar 44. Perbandingan 10 jenis kurva Invers pada masing – masing
standard 89
Gambar 45. Menu untuk memasukkan data relai proteksi 90
Gambar 46. Klik panah hijau untuk kembali pada menu utama 91
Gambar 47. Tampilan layar pada menu Koordinasi Relai Proteksi 91
Gambar 48. Skema gambar Panel Feeder Incoming (setelah diperbesar) untuk
mengetahui jatuh / trip PMT 92
Gambar 49. Skema keseluruhan panel dalam sistem Jaringan Radial dan cara
menentukan koordinasi relai proteksi 94
Gambar 50. Tampilan layar untuk pengujian relai proteksi yang menggunakan
masing – masing standard yang digunakan 95
Gambar 51. Tampilan layar untuk pengujian relai proteksi yang menggunakan
IEC Standard 96
Gambar 52. Tampilan layar pada Software relai proteksi MiCOM S1 Studio
dimana relai proteksi meminta jenis standard kurva invers yang
akan dipakai 97
Gambar 53. Kursor hanya dapat diletakkan pada keterangan Project,
Customer, Feeder, Date , kolom tabel Masukkan Data
Relai Proteksi dan kolom Masukkan Nilai Setting 98
Gambar 54. Kurva yang terbentuk seperti ini jika menggunakan pengaturan
jenis kurva Standard Invers (SI – IEC) 99
Gambar 55. Kurva yang terbentuk seperti ini jika menggunakan pengaturan
jenis kurva Very Invers (VI - IEC) 101
Gambar 56. Kurva yang terbentuk seperti ini jika menggunakan pengaturan
jenis kurva Extremely Invers (EI - IEC) 102
Gambar 57. Data hasil pengujian SI – IEC yang telah dimasukkan pada kolom
yang berwarna kuning, maka pada grafik akan muncul kurva baru 102
Gambar 58. Tampilan layar untuk pengujian relai proteksi yang menggunakan
ANSI Standard 103
Gambar 59. Kursor hanya dapat diletakkan pada keterangan Project, Customer,
Feeder, Date, kolom tabel Masukkan Data Relai Proteksi dan
kolom Masukkan Nilai Setting 104
Gambar 60. Kurva yang terbentuk seperti ini jika menggunakan pengaturan
jenis kurva Moderately Invers (MI - IEEE) 105
Gambar 61. Kurva yang terbentuk seperti ini jika menggunakan pengaturan
jenis kurva Very Invers (VI - IEEE) 106
Gambar 62. Kurva yang terbentuk seperti ini jika menggunakan pengaturan
jenis kurva Extremely Invers (EI - IEEE) 106
Gambar 63. Data hasil pengujian dengan EI – IEEE yang telah dimasukkan
pada kolom yang berwarna kuning, maka pada grafik akan muncul
kurva baru 108
Gambar 64. Tampilan layar untuk pengujian relai proteksi yang menggunakan
UK Standard 109
Gambar 65. Kursor hanya dapat diletakkan pada keterangan Project, Customer,
Feeder, Date, kolom tabel Masukkan Data Relai Proteksi dan
kolom Masukkan Nilai Setting 110
Gambar 66. Kurva yang terbentuk seperti ini jika menggunakan pengaturan
jenis kurva Long Time Inverse (LTI – UK/IEC) 111
Gambar 67. Kurva yang terbentuk seperti ini jika menggunakan pengaturan
jenis kurva Short Time Inverse (STI – UK/IEC) 112
Gambar 68. Data hasil pengujian yang telah dimasukkan pada kolom yang
berwarna kuning, maka pada grafik akan muncul kurva baru 114
Gambar 69. Tampilan layar untuk pengujian relai proteksi yang menggunakan
US Standard 115
Gambar 70. Kurva yang terbentuk seperti ini jika menggunakan pengaturan
jenis kurva Long Time Inverse C08 (LTI – US) 117
Gambar 71. Kurva yang terbentuk seperti ini jika menggunakan pengaturan
jenis kurva Short Time Inverse C02 (STI – US) 118
Gambar 72. Data hasil pengujian yang telah dimasukkan pada kolom yang
berwarna kuning, maka pada grafik akan muncul kurva baru 120
Gambar 73. Instalasi Pengujian MiCOM Relai dengan sekunder injektor
Omicron CMC 356 121
Gambar 74. Jenis Panel Metal Clad 123
Gambar 76. Trafo Arus Step Down yang berada didalam panel 125
Gambar 77. Relai Proteksi MiCOM P123 125
Gambar 78. Sekunder Injektor Omicron tipe CMC 356 126
Gambar 79. Personal Computer yang dikomunikasikan dengan Relai Proteksi 127
Gambar 80. Contoh Single Line Diagram 128
Gambar 81. Contoh Schematic Diagram untuk mengatur Input Output
relai proteksi 129
Gambar 82. Cara mengatur Nilai Arus Lebih (Over Current) dengan PC 131
Gambar 83. Cara mengatur Nilai Ganguan Fasa ke Tanah (Earth Fault) 132
Gambar 84. Cara menguji Arus Lebih Tingkat 1 (150% = 7.5A) pada software
Omicron CMC 356 134
Gambar 85. Cara menguji Aus Bocor Tingkat 1 (30% = 1.5A) pada software
Omicron CMC 356 134
Gambar 86. Standard pabrikan PT. Schneider yaitu Template OCC Omicron
untuk pengujian relai proteksi dengan fungsi arus lebih dan
arus bocor 139
Gambar 87. Formulasi yang dikeluarkan oleh template OCC Omicron CMC
355 yang didalam lingkaran berwarna hijau 141
Gambar 88. Menu Export Report untuk mengubah bentuk file OCC kedalam
Microsoft Word 142
Gambar 89. Aplikasi program Excel untuk memasukkkan pengaturan nilai
setting relai proteksi kedalam program aplikasi excel 146
Gambar 90. Hasil kurva yang terbentuk dengan aplikasi program kurva invers 146
Gambar 91. Pada gambar sebelah kiri adalah formulasi yang dibuat oleh
template OCC Omicron sedangkan pada gambar sebelah kanan
adalah formulasi yang dibuat oleh aplikasi program kurva invers
dengan Microsoft Excel 2007 147
Gambar 92. Data yang didapat dengan pengaturan Time Multiple Sett 0.25 149
Gambar 93. Data yang didapat dengan pengaturan Time Multiple Sett 0.5 150
Gambar 94. Data yang didapat dengan pengaturan Time Multiple Sett 0.75 151
Gambar 95. Data yang didapat dengan pengaturan Time Multiple Sett 1 152
Gambar 96. Proses Jalannya Uji Coba 153
Gambar 97. Menjelaskan cara kerja program Excel kepada Mahasiswa PKL 158
Gambar 98. Menjelaskan kepada Mahasiswa PKL penggunaan dan cara kerja
alat uji sekunder injektor Omicron & menjelaskan cara pengujian
panel 159
Gambar 99. Proses jalannya uji coba kepada Mahasiswa PKL 159
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Surat Permohonan Penelitian ke PT. Schneider Electric 164
Lampiran 2. Surat Balasan dari PT. Schneider Electric 165
Lampiran 3. Kuesioner mengenai Uji Coba Program Aplikasi kepada
Mahasiswa PKL di PT. Schneider Electric 166
Lampiran 4. Bentuk kurva perbandingan dari Standart Invers (SI) 167
Lampiran 5. Bentuk kurva perbandingan Short Time Invers standar kurva
yang dibuat oleh PT. Areva 168
Lampiran 6. Bentuk Kurva Standart Invers (SI) dari IEC Standart yang
dihasilkan dari pengaturan Time Multiple Sett (TMS) yang
berbeda-beda 169
Lampiran 7. Bentuk Kurva Very Invers (VI) dari IEC Standart yang
dihasilkan dari pengaturan Time Multiple Sett (TMS)
yang berbeda-beda 170
Lampiran 8. Bentuk Kurva Ekstream Invers (EI) dari IEC Standart yang
dihasilkan dari pengaturan Time Multiple Sett (TMS) yang
berbeda-beda 171
Lampiran 9. Bentuk Kurva Long Time Invers (LTI) dari Areva Standart yang
dihasilkan dari pengaturan Time Multiple Sett (TMS) yang berbeda-
beda 172
Lampiran 10. Bentuk Kurva RI dari Areva Standart yang dihasilkan dari
pengaturan koefisien (k) yang berbeda-beda 173
Lampiran 11. Perbandingan Bentuk Kurva Inverse dari ANSI Standart
dengan IEC Standart yang berbeda-beda 174
Lampiran 12. Perbandingan Bentuk Kurva Time Multiple Sett (TMS) jika
menggunakan pengaturan Short Time Inverse (STI) 175
Lampiran 13. Perbandingan Bentuk Kurva Time Multiple Sett (TMS) jika
menggunakan pengaturan Moderate Inverse (MI) 176
Lampiran 14. Perbandingan Bentuk Kurva Time Multiple Sett (TMS) jika
menggunakan pengaturan Long Time Inverse (LTI) 177
Lampiran 15. Perbandingan Bentuk Kurva Time Multiple Sett (TMS) jika
menggunakan pengaturan Very Inverse (VI) dari ANSI Standart
dengan IEEE Standart
178
Lampiran 16. Perbandingan Bentuk Kurva Time Multiple Sett (TMS) jika
menggunakan pengaturan Very Inverse (VI) dari ANSI Standart
dengan IEEE Standart
179
TEORI PEMBANDING
1. “Tegangan pada generator besar biasanya berkisar di antara 13,8 kV dan 24 kV. Tetapi generator besar yang modern dibuat dengan tegangan bervariasi antara 18kV dan 24 kV. Tegangan generator dinaikkan ke tingkat yang dipakai untuk transmisi, yaitu 115 kV dan 765 kV. Tegangan tinggi standar (high voltage, HV standard) di luar negeri adalah 70 kV, 150 kV, dan 220 kV. Tegangan tinggi-ekstra standar (extra high voltage, HV standard) adalah 500 kV dan 700 kV”1.
Suhadi, dkk., Teknik Distribusi Tenaga Listrik Jilid 1, (Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, 2008), h. 5.
Tegangan generator 6.300 V atau 11.000 V. Kontrol tegangan generator dilakukan secara otomatis oleh AVR (Automatic Voltage Regulator) dimaksudkan untuk mempertahankan tegangan generator tetap 6300 V atau 11.000 V.
Patmasari,Pembakuan PLTD Bagian Empat Kontrol dan Pengaman PLTD Besar, http://physich.blogspot.com/2009/07/lampiran-standar-pltd.html ,2008
2. “Relai adalah suatu alat yang bekerja secara otomatis untuk mengatur/ memasukan suatu rangkaian listrik (rangkaian trip atau alarm) akibat adanya perubahan lain”2.
Aslimeri, dkk., Teknik Transmisi Tenaga Listrik Jilid 3, (Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, 2008), h. 372.
Relai adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi(solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup.
1
2
wadana,meri,perinsip kerja relay, http://meriwardana.blogspot.com/2011/11/prinsip-kerja-relay.html
3. Hipotesis adalah jawaban sementara terhadap rumusan masalah penelitian3.
Sugiyono, Statistika untuk Penelitian, (Bandung: CV. Alfabeta, 2007), h. 85.
3