Laporan.docx

Sistem Proteksi Rele Arus Lebih (OCR) Pada Generator dan Aplikasi

Kelompok: 1. Rangga Ahmad Madani

(157002095)

2. Nurhasanudin

(157002083)

3. Arif Rahman Hakim

(157002100)

4. Agung Hermansyah

(157002085)

PROGRAM STRATA SATU TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SILIWANGI TASIKMALAYA 2018

Kata Pengantar Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan nikmat yang tiada terhitung kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini dengan lancar tanpa hambatan yang berarti. Penulis menyusun laporan ini dengan berdasarkan studi literature dari berbagai jurnaljurnal yang telah disebutkan didalam pustaka dengan tujuan agar makalah ini dapat lebih mudah dipahami. Selain itu penulis berharap agar laporan ini menjadi bahan diskusi adik-adik kelas sehingga menambah wawasan. Meski telah penulis susun dengan maksimal namun penulis menyadari masih banyak kesalahan dalam laporan ini, baik dalam penulisan, tata bahasa, tanda baca maupun hal lainnya. Oleh sebab itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dari pembaca sekalian. Akhir kata, semoga laporan ini dapat memberi banyak manfaat untuk penulis khususnya, dan untuk mahasiswa teknik elektro Universitas Siliwangi umumnya.

Tasikmalaya, …………..2018

Penulis

i

Daftar Isi

Kata Pengantar................................................................................................................................ i Daftar Isi ......................................................................................................................................... ii Daftar Gambar .............................................................................................................................. iii BAB I ............................................................................................................................................... 1 PENDAHULUAN .............................................................................................................................. 1 1.1

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

1.2

Rumusan Masalah .......................................................................................................... 2

1.3

Batasan Masalah ............................................................................................................ 2

1.4

Tujuan ............................................................................................................................ 2

1.5

Manfaat .......................................................................................................................... 2

BAB II .............................................................................................................................................. 3 LANDASAN TEORI ........................................................................................................................... 3 2.1

Proteksi Sistem Tenaga .................................................................................................. 3

2.2

Syarat- Syarat Rele Pengaman ....................................................................................... 3

2.3

Gangguan pada Generator............................................................................................. 3

BAB III ...........................................................................................................................................10 APLIKASI .......................................................................................................................................10 3.1

Rele Arus Lebih (OCR) ..................................................................................................10

3.2

Setting Kerja Rele Arus Lebih .......................................................................................12

BAB IV ..........................................................................................................................................15 PEMBAHASAN ..............................................................................................................................15 4.1

Penerapan Rele Proteksi Pada Generator ...................................................................15

BAB V............................................................................................................................................20 KESIMPULAN ................................................................................................................................20 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................................21

ii

Daftar Gambar Gambar 2.1 Gangguan Satu Fasa Ke Tanah ...................................................................... 6 Gambar2.2 Gangguan Fasa Ke Fasa .................................................................................. 7 Gambar 3.1 Karakteristik Rele Waktu Seketika (Instantaneous Rele) ............................ 10 Gambar 3.2 Karakteristik Rele Arus Lebih Waktu Tertentu (Definite Time Rele). ......... 11 Gambar 3.3 Karakteistik Rele Arus Lebih Waktu Terbalik (Inverse Rele) ....................... 11 Gambar 3.4 Sambungan Rele GFR dan 2 OCR ................................................................ 12 Gambar 3.5 Jaringan Listrik Yang Terbagi Dalam 3 Zone ................................................ 12 Gambar 3.6 Jaringan Sistem Radial ................................................................................. 13 Gambar 3.7 Sistem Jaringan Radial Untuk Setting Waktu ............................................. 13 Gambar 3.8 Karakteristik Arus Terhadap Waktu ............................................................ 14 Gambar 4.1 Diagram alir penelitian setting rele arus lebih generator ........................... 15 Gambar 4.2 Pemodelan PadaETAP dan Pemodelan Gangguan Pada ETAP ................... 18

iii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam sistem tenaga listrik stabilitas dan keandalan merupakan hal yang paling prioritas dalam pelayanan pelanggan. Dalam pendistribusian listrik bila terjadi gangguan maka akan menyebabkan kerugian besar bagi para pelanggan, terutama bagi perusahaan industri. Karena itu untuk menjaga stabilitas dan keandalan sistem tenaga listrik sangat dibutuhkan sistem proteksi yang baik. Sistem proteksi tenaga listrik meliputi bagian pembangkit sampai dengan bagian distribusi. Sistem proteksi ini melingkupi peralatanperalatan pada bagian sistem tenaga listrik keseluruhan. Sistem proteksi sangat

dibutuhkan

pada bagian pembangkit, yaitu generator. Dimana bagian hulu yang sangat vital sebagai sumber penghasil listrik wajib mendapatkan perlindungan terhadap berbagai macam gangguan yang dapat mempengaruhi keandalannya menghasilkan listrik. Tujuan proteksi

ini

selain untuk menjaga keandalan dan stabilitas sistem tenaga listrik juga berfungsi sebagai tindakan preventif terhadap kerusakan generator, sehingga mengurangi biaya kerusakan peralatan. Kemungkinan-kemungkinan terjadinya gangguan pada generator adalah sebagai berikut. Ada beberapa jenis gangguan hubung singkat dalam sistem tenaga listrik antara lain hubung singkat 3 phasa, 2 phasa, 2 phasa ke tanah, dan satu phasa ke tanah. Sehingga hal inilah yang menjadi dasar bahwa besar arus hubung singkat hasil analisa ini dapat dijadikan salah satu pertimbangan dalam pemilihan peralatan proteksi yang tepat, sehingga

1

bila gangguan hubung singkat itu benar – benar terjadi di dalam sistem, maka peralatan proteksi dapat bekerja mengamankan bagian sistem yang terganggu sesuai yang diharapkan.

1.2 Rumusan Masalah 1. Apa jenis-jenis gangguan pada generator listrik? 2. Apa penyebab gangguan pada generator listrik? 3. Bagaimana fungsi dan cara kerja rele arus lebih? 4. Bagaimana cara setting kerja rele arus lebih? 1.3 Batasan Masalah Semua data yang dipakai pada laporan ini berdasar pada hasil studi literatur dari jurnal-jurnal. 1.4 Tujuan 1. Untuk mengenali penyebab gangguan pada generator. 2. Mengetahui jenis-jenis gangguan pada generator. 3. Mengetahui dan memahami fungsi dan cara kerja rele arus lebih. 4. Mengetahui cara setting kerja rele arus lebih. 1.5 Manfaat Menjadikan salah satu sumber bacaan mengenai rele arus lebih, dan penerapannya pada generator.

2

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Proteksi Sistem Tenaga Yang dimaksud dengan proteksi sistem tenaga listrik adalah sistem proteksi yang dilakukan kepada peralatan-peralatan listrik yang terpasang pada suatu sistem tenaga misalnya generator, motor, transformator jaringan dan lain-lain, terhadap kondisi abnormal operasi sistem itu sendiri. Yang dimaksud dengan kondisi abnormal tersebut antara lain dapat berupa: 1. Hubung singkat 2. Tegangan lebih/kurang 3. Beban lebih 4. Frekuensi sistem turun/naik 2.2 Syarat- Syarat Rele Pengaman Adapun syarat-syarat rele pengaman: 1. Kecepatan Bereaksi Saat rele mulai merasakan adanya gangguan sampai dengan pelaksanaan pembukaan pemutus tenaga. 2. Kepekaan Operasi (sensitivity) Kemampuan untuk memberikan respon bila merasakan gangguan. 3. Selektif (selectivity) Kemampuan untuk menentukan titik dimana gangguan muncul dan memutuskan rangkaian dengan membuka pemutus tenaga terdekat. 4. Keandalan (reliability) 2.3 Gangguan pada Generator Salah satu bagian besar dari sistem tenaga listrik adalah stasiun pembangkit tenaga listrik. Stasiun pembangkit tenaga listrik tersebut dapat berupa generator yang digerakkan dengan tenaga gas, tenaga air, tenaga diesel dan lain sebagainya. Pokok utama dalam pengadaan sistem tenaga listrik adalah bagian dari pembangkitnya atau

3

dalam hal ini generatornya. Apabila suatu sistem pembangkit terganggu, maka seluruh sistem tenaga listrik akan terhenti pengoperasiannya. Penyebab gangguan pada sistem pembangkit terdiri atas dua bagian yaitu: (Sunyoto :1996). 1. Gangguan dari luar generator, yaitu gangguan dalam sistem yang dihubungkan generator. a. Gangguan di luar generator Adanya hubung singkat, mechanical stress pada gulungan stator. Jika mechanical stress sudah terdapat pada gulungan stator maka operasi selanjutnya akan memperparah kondisi gulungan, kenaikan temperature walaupun perlahan-lahan selama 10 detik akan menaikkan temperature ke kondisi yang membahayakan. Gangguan ini dapat menimbulkan asimetri, vibrasi besar dan rotor menjadi overheating. Untuk proteksi generator akibat gangguan ini di gunakan Overcurrent dan Earth Fault Protection sebagai back up protection. Rele differensial digunakan untuk mendeteksi perbedaan arus pada gulungan generator atau trafo. b. Thermal Loading Pembebanan yang berlebih pada generator akan mengakibatkan kenaikan temperatur gulungan stator (overheating) sampai isolasi menjadi rusak, sehingga usia pemakaiannya menjadi lebih pendek. Temperatur naik juga disebabkan oleh adanya kegagalan sistem pendingin. Pada generator besar biasanya di pasang thermocouple pada slot stator dan sistem pendingin. Overcurrent Protection dipasang untuk mengamankan generator dan di setel pada harga tertinggi beban lebih yang masih dapat di tanggung. c. Beban Tak Seimbang (Unbalanced Loading) = Negative Phase Sequence Jika generator memikul beban tak seimbang terus menerus, atau arus yang di terimanya melebihi 10% dari rating arus, ini dapat menimbulkan bahaya pada rotor silinder dari generator. Arus tiga fase yang tidak seimbang akan mempunyai komponen-komponen dengan urutan positif, negatif dan zero pada gulungan statornya. Komponen urutan positif

4

searah dengan putaran rotor. Pada kondisi seimbang hanya ada arus urutan positif pada stator (Sunyoto : 1996). Komponen urutan negatif berputar dengan kecepatan sinkron berlawanan arah dengan putaran stator. Pada kondisi gangguan satu fase ke fase lain, dalam gulungan stator akan ada komponen urutan positif dan komponen urutan negatif. Pada komponen urutan zero (nol), tidak ada interval waktu diantara fase-fasenya. Pada kondisi gangguan satu fase ke tanah, akan menyertakan komponen urutan positif, negaif dan nol. Arus yang tak seimbang 3 fase akan menghasilkan flux memotong rotor dengan kecepatan dua kali kecepatan putar. Karena itu arus frekuensi ganda di induksikan ke rotor, bodi dan gulungan peredam (damper winding). Oleh adanya arus eddy yang besar pada rotor ini akan menaikkan temperatur rotor dengan cepat sehingga mengakibatkan overheating. Arus stator tak seimbang juga akan menimbulkan vibrasi besar dan memanaskan stator. Proteksi yang digunakan untuk mendeteksi beban tak seimbang pada generator besar digunakan Negative Squence Protection. Untuk generator kecil dipasang Overload Protection. 2. Gangguan di dalam generator. a. Gangguan Belitan Stator Gangguan pada belitan stator akan mempengaruhi gulungan jangkar (armature). Dalam hal ini generator harus segera di shutdown. Membuka sirkit bukanlah jalan yang membantu memperbaiki keadaan, sebabnya e.m.f di induksikan ke gulungan stator sendiri. Yang termasuk ganguan stator adalah: 1) Gangguan Fase ke tanah Gangguan ini umumnya terjadi di celah jangkar (armature slot). Gangguan pada titik tersebut secara langsung di hubungkan kepada Natural Earthing Resistor. Dengan arus ganguan lebih kecil dari 20 A, terbakarnya inti besi (iron core) masih belum masalah asalkan mesin segera trip dalam beberapa detik. Coil dapat diganti tanpa melapis

5

kembali laminasi inti. Bagaimanapun, earthing resistor akan dilewati arus gangguan (>200A), sehingga kebakaran yang berat pada inti stator akan terjadi. Jadi diperlukan pelapisan laminasi kembali. Bahkan dengan memasang High Speed Earth Fault Diferential Protection, kerusakan berat dapat terjadi disebakan oleh konstanta waktu dari sirkit medan (field sirkit) yang besar dan membutuhkan waktu yang relatif lama untuk menekan tuntas field flux nya. Untuk mendeteksi gangguan ini di gunakan Sensitive Earth Fault Protection. Proteksi gangguan stator hubung tanah kebanyakan di tentukan oleh jenis pentanahan titik netral. Besaran yang di gunakan untuk mendeteksi ganggaun adalah arus atau tegangan urutan nol. Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah

Gambar 2.1 Gangguan Satu Fasa Ke Tanah

Gambar 2.1 dibawah ini menunjukan keadaan saat terjadi gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah dengan impedansi pentanahan Zn.

6

Gangguan yang berhubungan dengan impedansi pentanahan. Biasanya arus gangguan ini relatif kecil yang memungkinkan dipakai untuk mensetting rele arus lebih. Nilai arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah dapat diperoleh dengan cara : 𝐼𝑓 =

3𝑉𝑓 𝑍1 + 𝑍2 + 𝑍0 + 3𝑍𝑛

Keterangan : Vf = adalah tegangan gangguan (Volt) Z1 = adalah impedansi total urutan positif (ohm) Z2 = adalah impedansi total urutan negatif (ohm) Zn = adalah impedansi pentanahan (ohm) Z0 = adalah impedansi total urutan nol 2) Gangguan antar (inter) belitan Stator

Gambar2.2 Gangguan Fasa Ke Fasa

Hubung pendek antar belitan stator dalam satu coil dapat terjadi apabila stator terbuat dari multi turn coil. Gangguan semacam ini berkembang karena adanya surge arus yang masuk dengan bagian depan gelombang yang curam, yang menyebabkan suatu tegangan tinggi melewati belitan pada jalan masuk belitan stator. Jika belitan stator terbuat dari single turn coil (gulungan tunggal), dengan satu coil per slot, tidak mungkin terjadi gangguan antar belitan. Proteksi yang di gunakan adalah Interturn Fault Protection atau Stator Earth Fault Protection.

7

Pada Gambar 2.2 diatas, dengan terjadinya gangguan dikedua fasanya, akan menimbulkan gangguan hubung singkat antar fasa. Maka dapat dicari nilai arus hubung singkat dua fasa sebesar :

Keterangan: Vf = adalah tegangan gangguan (Volt) Z1 = adalah impedansi total urutan positif (ohm) Z2 = adalah impedansi total urutan negatif (ohm) Zf = adalah impedansi gangguan (ohm) 3. Gangguan pada mesin penggerak generator. a. Gangguan Belitan Medan (Field Winding atau rotor) Gangguan rotor, termasuk gangguan antar gulungan rotor dan konduktor ke tanah umumnya disebabkan mekanikal atau temperature stress. Sistem medan umumnya tidak di hubungkan ke tanah sehingga gangguan tanah yang tunggal umumnya tidak memberikan kenaikkan arus gangguan. Gangguan tanah yang kedua akan menghubung singkat sebagian belitan dan menghasilkan sistem medan tak simetris, memberikan gaya tak seimbang pada rotor. Gaya yang semacam ini akan menyebabkan tekanan yang berlebihan pada bantalan dan distorsi poros, dan rotor akan bergetar. Proteksi rotor hubung tanah menggunakan Rele arus searah. Rele bekerja apabila salah satu (kutub positif atau negatif) dari rangkaian penguat, hubung tanah. Untuk mendeteksi ini digunakan Rotor Earth Fault Protection yaitu pada generator besar dan rotor temperature indikator untuk mendeteksi overheating karena beban tak seimbang. b. Kehilangan Eksitasi (Loss of Field)

8

Ini berakibat hilangnya sinkronisasi dan kecepatan naik sedikit. Penyebabnya karena terbukanya sakelar medan (field cirkuit breaker). Akibatnya tergantung hubungannya terhadap beban. Kehilangan eksitasi dapat terjadi karena adanya hubung singkat atau circuit terbuka dalam circuit medan atau ganguan dalam AVR (Automatic Voltage Regulator). Jika circiut breaker medan terbuka, maka beban penuh generator akan hilang dalam waktu 1 detik, tetapi generator akan tetap berputar sebagai induction generator, yang menarik daya reaktif dari bus. Untuk menghindari ini generator dirancang harus trip apabila circuit medan terbuka. Jika generator paralel dengan generator lain, mesin akan terus berjalan sebagai generator induksi. Menarik arus eksitasi (arus pemagnetan ) dari busbar, damper winding beraksi sebagai sangkar tupai. Arus pemagnetan yang di suplai dari unit lain akan mempengaruhi stabilitas unitunit itu. Hal ini akan menyebabkan overheatting belitan stator dan rotor. Medan (field) harus di pulihkan atau mesin harus di shut down sebelum kestabilan sistem hilang. Output daya ini harus di kurangi sambil berjalan sebagai generator induksi. Arus stator mungkin bertambah sampai di atas arus rating normal selama beraksi sebagai generator induksi. Arus yang tinggi ini dapat menyebabkan tegangan jatuh dan overheating belitan stator. Proteksi yang di berikan generator adalah Field Failure Protection atau Loss of Field Protection. c. Motoring of Generator (reverse power) Ini terjadi bila torsi penggerak (turbin gas) dikurangi sampai dibawah total kerugian ( losses) generator atau di stop. Daya aktif (active power) akan di tarik dari jala-jala untuk mempertahankan sinkronisasi, dan generator bekerja sebagai motor sinkron dengan turbin sebagai bebannya. Arah putaran tak berubah. Jika hal itu dibiarkan (>20detik), overheating yang serius pada blade turbin akan terjadi akibat windage gas. Sewaktu beraksi sebagai motor, daya mengalir dari busbar ke mesin dalam kondisi tiga fase seimbang. Reverse power protection diberikan untuk mengatasinya. Reverse power Rele cukup mendeteksi satu.

9

BAB III APLIKASI 3.1 Rele Arus Lebih (OCR) 1. Pengertian OCR (Over Current Relay) OCR (Over Current Relay) atau Rele arus lebih adalah Rele yang bekerja terhadap arus lebih, ia akan bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai settingnya (I set). berfungsi Untuk mengamankan peralatan terhadap gangguan hubung singkat antar fase, hubung singkat satu fase ketanah dan dapat digunakan sebagai pengaman beban lebih, Sebagai pengaman utama pada jaringan distribusi dan sub-transmisi sistem radial, Sebagai pengaman cadangan generator, transformator daya dan saluran transmisi. Pada dasarnya Rele arus lebih adalah suatu alat yang mendeteksi besaran arus yang melalui suatu jaringan dengan bantuan trafo arus. Harga atau besaran yang boleh melewatinya disebut dengan setting. 2. Jenis Rele arus lebih a. Rele Waktu Seketika (Instantaneous Rele) Rele yang bekerja seketika (tanpa waktu tunda) ketika arus yang mengalir melebihi nilai settingnya, rele akan bekerja dalam waktu beberapa mili detik (10 – 20 ms). Dapat kita lihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 3.1 Karakteristik Rele Waktu Seketika (Instantaneous Rele)

Rele ini jarang berdiri sendiri tetapi umumnya dikombinasikan dengan rele arus lebih dengan karakteristik yang lain. b. Rele arus lebih waktu tertentu (Definite time Rele) Rele ini akan memberikan perintah pada PMT pada saat terjadi gangguan hubung singkat dan besarnya arus gangguan melampaui settingnya (Is), dan jangka waktu kerja rele mulai pick up sampai kerja rele diperpanjang dengan waktu tertentu tidak tergantung besarnya arus yang mengerjakan rele, lihat gambar dibawah ini.

10

Gambar 3.2 Karakteristik Rele Arus Lebih Waktu Tertentu (Definite Time Rele).

c. Rele arus lebih waktu terbalik (Inverse Rele) Rele ini akan bekerja dengan waktu tunda yang tergantung dari besarnya arus secara terbalik (inverse time), makin besar arus makin kecil waktu tundanya.

Gambar 3.3 Karakteistik Rele Arus Lebih Waktu Terbalik (Inverse Rele)

3. Pengaman Pada Rele Arus Lebih a. Pada rele arus lebih memiliki 2 jenis pengamanan yang berbeda antara lain: Pengamanan hubung singkat fasa. Rele mendeteksi arus fasa. Oleh karena itu, disebut pula “Rele fasa”. Karena pada rele tersebut dialiri oleh arus fasa, maka settingnya (Is) harus lebih besar dari arus beban maksimum. Ditetapkan Is = 1,2 x In (In = arus nominal peralatan terlemah). b. Pengamanan hubung tanah. Arus gangguan satu fasa tanah ada kemungkinan lebih kecil dari arus beban, ini disebabkan karena salah satu atau dari kedua hal berikut: Gangguan tanah ini melalui tahanan gangguan yang masih cukup tinggi. Pentanahan netral sistemnya melalui impedansi/tahanan yang tinggi, atau bahkan tidak ditanahkan Dalam hal demikian, rele pengaman hubung singkat (rele fasa) tidak dapat mendeteksi gangguan tanah tersebut. Supaya rele sensitive terhadap gangguan tersebut dan tidak salah kerja oleh arus beban, maka rele dipasang tidak pada kawat fasa melainkan kawat netral pada sekunder trafo arusnya. Dengan demikian rele ini dialiri oleh arus netralnya, berdasarkan komponen simetrisnya arus netral adalah jumlah dari arus ketiga fasanya. Arus urutan nol dirangkaian primernya baru dapat mengalir jika terdapat jalan kembali melalui tanah (melalui kawat netral).

11

Gambar 3.4 Sambungan Rele GFR dan 2 OCR

3.2 Setting Kerja Rele Arus Lebih 1. Prinsip dasar perhitungan penyetelan arus a. Batas penyetelan minimum rele arus lebih dinyatakan bahwa “rele arus lebih tidak boleh bekerja pada saat terjadi beban maksimum”, sehingga dapat ditulis suatu persamaan sebagai berikut :

dengan : Is

: penyetelan arus

Kfk

: faktor keamanan, antara 1,1÷1,2

Kd

: faktor arus kembali

Imaks : arus maksimum yang diijinkan pada peralatan yang diamankan (diambil nilai arus nominalnya) b. Batas penyetelan maksimum rele arus lebih Yang dimaksud batas penyetelan maksimum rele arus lebih adalah “rele harus bekerja bila terjadi gangguan hubung singkat pada rel berikutnya”.

Gambar 3.5 Jaringan Listrik Yang Terbagi Dalam 3 Zone

Rele yang terdapat di A merupakan pengaman utama zone AB, sebagai pengaman cadangan untuk zone berikutnya AB dan C. Batas penyetelan maksimum : Is = Ihs 2 fase pada pembangkitan minimum

12

2. Prinsip dasar perhitungan penyetelan waktu Untuk mendapatkan pengamanan yang selektif, maka penyetelan waktu dibuat bertingkat. a. Rele arus lebih Definite time Misal suatu jaringan sistem radial seperti pada gambar dibawah:

Gambar 3.6 Jaringan Sistem Radial

Jika terjadi gangguan di titik F, maka untuk mendapatkan pengamanan yang selektif : tA > tB > tc. Karena pada rele arus lebih definite time waktu kerja rele tidak dipengaruhi oleh besarnya arus, maka untuk mendapatkan pengamanan yang baik perlu menentukan beda waktu ( tingkatan waktu ∆t ) antara dua tingkatan pengaman. Jadi untuk penyetelan waktu pada rangkaian tersebut diatas adalah : tC= t1 tB = t2 = t1 + ∆t tA= t3 = t1 + 2 ∆t Misalkan suatu jaringan listrik radial seperti pada gambar berikut ini, seting waktu di bus D dipilih yang paling cepat, dengan waktu tD = 0,2 detik. Untuk menghindari agar rele tidak bekerja saat ada pemasukan beban baru, maka beban waktu dipilih sebesar 0,5 detik. Contoh gambar jaringan listrik sistem radial untuk penyetingan waktu rele

Gambar 3.7 Sistem Jaringan Radial Untuk Setting Waktu

Sehingga rele akan bekerja dengan beda waktu sebagai berikut : tD = 0,2 detik tC = 0,2 detik + 0,5 detik = 0,7 detik

13

tB = 0,2 detik + 2 x 0,5 detik = 1,2 detik tA = 0,2 detik + 3 x 0,5 detik = 1,7 detik Karakteristik arus waktunya sebagai berikut:

Gambar 3.8 Karakteristik Arus Terhadap Waktu

b. Rele arus lebih Inverse Syarat untuk setting wakktu ( TD / Time dial atau TMS/ Time Multiple setting ) dari rele arus lebih jenis ini, harus diketahui data-data sebagai berikut : o

Besarnya arus hubung singkat pada setiap bus

o

Penyetelan / setting arusnya (IS)

o

Kurve karakteristik rele yang dipakai

Kerja rele secara keseluruhan harus cepat bereaksi dan selektif, sehingga waktu kerja rele untuk dua bus yang berurutan pada lokasi gangguan yang sama harus mempunyai beda waktu ∆t minimum 0,4 s/d 0,5 detik. Adapun untuk tempat/lokasi gangguan yang berlainan pada satu rangkaian (satu pengamanan), maka rele akan bekerja sesuai dengan arus perkaliannya.

14

BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Penerapan Rele Proteksi Pada Generator 1. Diagram Alir Penelitian Metodologi penelitian merupakan proses ataupun langkah - langkah yang bertujuan supaya penentuan setting rele dapat dilakukan secara sistematis. Metode penelitian dapat dibuat dengan diagram alir. Dan dibawah ini adalah diagram alir pemecahan masalah setting rele arus lebih pada generator.

Gambar 4.1 Diagram alir penelitian setting rele arus lebih generator

2. Hasil Dan Pembahasan

15

Pada Gambar 4.1 merupakan diagram alir penentuan setting rele arus lebih pada generator dengan urutan : a. Menghitung arus hubung singkat tiga fasa, dua fasa dan satu fasa ke tanah dengan rumus seperti yang tertulis pada landasan teori dengan mencari nilai arus terkecil diantara ketiga arus hubung singkat untuk digunakan sebagai perhitungan arus pick up pada penyetelan rele arus lebih. b. Mencari nilai arus pick up rele dengan rumus: 𝐼𝑃𝑖𝑐𝑘 𝑢𝑝 =

𝐼𝑓1𝜑 𝐼𝑠𝑒𝑡

Namun sebelumnya menentukan nilai arus nominal dengan cara: 𝐼𝑛 = 𝐼𝑏𝑎𝑠𝑒 =

𝑆𝑏𝑎𝑠𝑒 √3𝑉𝑏𝑎𝑠𝑒

Kemudian menentukan arus yang mengalir pada rele arus lebih sebesar: 𝐼𝑟𝑒𝑙𝑎𝑦 = 𝐼𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑥 𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜 𝐶𝑇 Dengan arus setting: 𝐼𝑠𝑒𝑡 𝑂𝐶𝑅 = 1.1 𝑥 𝐼𝑛 Setelah didapat semua, baru menentukan arus pick up. (Istimaroh & Hariyanto, 2013) c. Analisa Perhitungan Setting Rele Arus Lebih Menentukan setting waktu sesuai dengan karakteristik rele arus lebih normally inverse yaitu terlihat pada Tabel 3.1 standarisasi PLN 2005.

16

No 1 2 3 4

Deskripsi Definit time Standart inverse Very inverse Extremely inverse

k 0.14 13.5 80

C 0-100 0 0 0

α 0.02 1 2

Tabel 4.1 Konstanta Karakteristik Rele Arus Lebih

Maka setting waktunya : 𝑡 = 𝑇𝑀𝑆 𝑥

𝑘 +𝐶 (𝐼𝑓 /𝐼𝑠 )𝛼

Keterangan: t

= Waktu setting rele generator (detik)

TMS

= Time multiplier setting (detik)

Is

= Arus setting rele arus lebih waktu seketika (A)

If

= Arus gangguan hubung singkat (A)

No 1 2 3 4 5 6 7

Spesifikasi Rated Power Rated Voltage Rated Current Power Factor Xd Xd’ Xd”

Parameter 353 MVA 20kV 10189 A 0,85 0,525 pu 0,064 pu 0,044 pu Tabel 4.2 Data Generator PLTU Cilacap

17

Gambar 4.2 Pemodelan PadaETAP dan Pemodelan Gangguan Pada ETAP

a. Menentukan Arus Hubung Singkat Pada Generator Sesuai perhitungan dengan menggunakan software ETAP Power Station 6.0, didapatkan hasil perhitungan arus gangguan hubung singkat tiga fasa, dua fasa, dua fasa ke tanah dan satu fasa ke tanah dalam keadaan sub transient, transient dan steady-state dalam tabel 3.3. berikut. No

Gangguan

3 Fasa (kA)

2 Fasa (kA)

2 Fasa ke Tanah (kA)

1 2 3

If” If’ If

68,8 55,1 16,7

55,1 73,2 55,1

73,2 72,7 73,2

1 Fasa ke Tanah (kA) 72,7 72,7 72,7

Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Gangguan Hubung Singkat Generator

b. Menghitung Setting Rele Arus Lebih Pada Generator Dari hasil perhitungan hubung singkat pada generator diatas maka kita dapat men-set waktu OCR sebagai proteksi pada generator. Maka setting rele arus lebih pada Generator PLTU Cilacap seperti pada Tabel 4.4

No 1 2

Keterangan Arus nominal Ratio CT

Nilai 10190 A 15000 : 5 A 18

3 4 5 6

Arus yang melalui rele Arus setting rele arus lebih Arus pick up Waktu kerja rele

3,39 A 11209 A 6,14 A 0,216 detik

Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Setting Rele Arus Lebih Pada Generator

(Nurhadiyono & Efendi, 2018)

19

BAB V KESIMPULAN Over current rele berfungsi sebagai pengaman dari gangguan luar generator seperti terjadi gangguan hubung singkat pada saluran transmisi ataupun juga akibatt pembebanan berlebih yang mengakibatkan arus beban sangat tinggi. Rele pengaman harus mampu bekerja secara responsive, sensitif, selektif, dan juga andal terhadap penanganan gangguan yang terjadi. Pemilihan spesifikasi peralatan pengaman dan setting dilakukan berdasarkan spesifikasi peralatan yang akan diamankan.

20

DAFTAR PUSTAKA Liem Ek Bien dan Dita Helna, “Studi Penyetelan Relai Diferensial Pada Transformator PT Chevron Pacific Indonesia,” JETri, vol. 6, no. 2, hal. 41-68, Feb. 2007. M.Titarenko & I.Noskov “Protective Releing in Electric Power System “ GEC Alsthom “Protective Reles Application Guide“. Istimaroh, A., & Hariyanto, N. (2013). Penentuan Setting Rele Arus Lebih Generator dan Rele Diferensial Transformator Unit 4 PLTA Cirata II, 1(2), 131–141.

21