ANALISA DAN PENGATURAN ULANG RELAI JARAK PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI 150 KV KERAMASAN BUKIT ASAM

Mikrotiga, Vol 1, No. 3 November 2014

ISSN : 2355 - 0457

|9

ANALISA DAN PENGATURAN ULANG RELAI JARAK PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI 150 KV KERAMASAN – BUKIT ASAM Antonius Hamdadi1*, Fikriansyah1 1

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya, *Email : [email protected]

Abstrak--- Salah satu Proteksi Utama ( Main Protection) pada sistem proteksi jaringan transmisi saluran udara tegangan tinggi (SUTT) 150 KV adalah Relai Jarak ( distance relay ) . Agar dapat melakukan setting relai jarak yang baik dan benar.Maka diperlukan analisa perhitungan sesuai dengan standar perhitungan yang telah ditetapkan. Pada perhitungan analisa relai jarak ini di hitung impedansi jaringan Z 1 , Z2 , Z0 , Zom,Kodan Kom. Dengan hasil Z1 = 0,208 < 60 0 ohm/km, Z2 = 0,208 < 60 0 ohm/km, , Z0 = 0,523<54 0 ohm/km, Zom = 0,556 < 68 0 ohm/km Ko =0,62 < 68 0dan Kom =3,53 < 52,510.Untuk perhitungan Zona Setting relai jarak dihitung zona 1 zona 2 dan zona 3. Untuk standar waktu (t) setting untuk zona 1 di setting 0 detik, zona 2 di setting 0,4 detik dan untuk zona 3 di setting 1.2 detik. Dari hasil penelitian untuk GI keramasan – Simpang Tiga mendapatkan kesimpulan bahwa setting zona 1 dan zona 2 dari hasil perhitungan dengan lapangan tidak terlalu jauh, sehingga setting masih bisa di pakai. untuk zona 3 terdapat perbedaan maka perlu dilakukan peninjauan kembali agar relai jarak bekerja dengan baik. Kata kunci: Proteksi, Relai Jarak, Zona Setting

Abstract ----Distance relay is one of the main protections for overhead high voltage line transmission 150 KV. In this study, we will analyze the calculation of distance relay setting. Firstly, impendences of network, Z1 , Z2 , Z0 , Zom. Ko and Kom, are calculated. The obtained results are Z1 = 0,208 < 60 0 ohm/km, Z2 = 0,208 < 60 0 ohm/km, , Z0 = 0,523 < 54 0 ohm/km Zom = 0,556 < 68 0 ohm/km Ko=0,62 < 68 0and Kom =3,53 < 52,510. Then, the zone between distance relays are divided in zone 1, 2 and 3. The last, the setting time for each zones are determined. Setting time for the first Zone is 0 sec, second zone is 0,4 sec and the third zone is 1.2 sec. In this work, the calculation result and the actual condition of distance relay in 1st and 2nd zone are similar in Keramasan – Simpang Tiga substation but there is a difference in the 3rd zone. Hence, the further observation is needed to ensure the distance relay works well. Key words. Protection, Distance Relay, Setting Zone

I.

PENDAHULUAN

Relai proteksi merupakan jantung dari proteksi sistem transmisi tenaga listrik. Relai proteksi berfungsi untuk mendeteksi kondisi abnormal sistem jaringan transmisi listrik Salah satu proteksi Utama (Main Protection) pada peralatan proteksi dalam sistem proteksi jaringan transmisi tegangan tinggi 150 KV adalah Relai Jarak (distance relay ) Untuk mendeteksi adanya gangguan di saluran udara tegangan tinggi (SUTT) 150 KV di perlukan analisa perhitungan untuk mengatur settingan relai jarak. Sehingga relai jarak yang terpasang dapat terjamin keandalannya.Pada jurnal ilmiah ini batasan masalah hanya ditinjau sistem transmisi 150 𝐾𝑉 gardu induk Keramasan-Bukit Asam. Tujuan penulisan adalah menghitung nilai setting relai jarak sesuai data yang ada sekarang kemudian membandingkan dengan setting yang telah terpasang Untuk Tahanan Saluran Transmisi dari suatu konduktor ( kawat penghantar ) berlaku rumus[1-4]:

𝑅= 𝜌

𝑙

(1)

𝐴

Keterangan : 𝜌 = 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑖𝑣𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑙 = Panjang Kawat 𝐴 = Luas Penampang Kawat Untuk konduktor Pilin lebih dari 2 lapis maka panjang kawat dikalikan dengan 1.02. untuk mencari 𝑅𝑡2 adalah [1-4]: 𝑅𝑡2 = 𝑅𝑡1 [

𝑇0 + 𝑇2 𝑇0 + 𝑇1

]

(2)

𝑅𝑡2 = Tahanan pada temperatur 𝑡2 (Ohm) 𝑅𝑡1 = Tahanan pada temperatur 𝑡1 (Ohm) 𝑇2 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟 2 ( 0C) 𝑇1 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟 1 ( 0C) Untuk bermacam resistivitas konduktor dan harga dapat dilihat pada tabel 1 dan2.




ISSN : 2355 - 0457

| 10

TABEL 1 RESITIVITAS(𝜌) BAHAN KONDUKTOR STANDAR [4]

TABEL 2 HARGA – HARGA 𝛼 UNTUK BAHAN – BAHAN KONDUKTOR

Untuk Saluran ganda fasa tiga dengan 2 bundle konduktor dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berkut[1-5]:

STANDAR [4]

𝐷𝑒𝑞 𝐻/𝑚𝑖𝑙𝑒 𝐷𝑆𝐿 𝑋 = 2. 𝜋. 𝐹. 𝐿 𝛺/𝑚𝑖𝑙𝑒

𝐿 = 2 𝑋 10−7 𝐿𝑛

Sedangkan untuk bermacam konduktivitas dapat dilihat dalam tabel3.

𝐷𝑒𝑞 = 12√𝑑12 𝑑13 𝑑15 𝑑16 𝑑23 𝑑24 𝑑26 𝑑34 𝑑35 𝑑45 𝑑46 𝑑56 𝐷𝑆𝐿 = √𝐷𝑠 𝑋 𝑑 6 𝐷𝑠 = √( 𝑟 ′ )3 𝑑14 𝑑25 𝑑36 (4) 1

d16

6

a d

d

TABEL 3

d12

KONDUKTIVITAS, RESISITIVITAS DAN TEMPERATUR (T0) PADA SUHU 200 C [1]

d56 d25

2

5

b d

d

d45

d23 d34

3

4

c d

Gambar 2.Saluran ganda fasa tiga dengan 2 bundle konduktor [1]

Menentukan Impedansi Urutan Nol (𝑍0 ) [2] 𝑍0 = 𝑍0(𝑎) − Untuk perhitungan konduktor dengan Induktansi Phasa tunggal dengan dua jalur kabel berlaku rumus [15]: 𝐷 𝐿 = 2 𝑋 10 𝐿𝑛 ′ 𝐻/𝑚 𝑟 𝑋 = 2. 𝜋. 𝐹. 𝐿 𝛺/𝑚𝑖𝑙𝑒 𝐺𝑀𝑅 = 𝑟 ′ 𝑟′ = 𝑘 . 𝑟

𝑍0(𝑎𝑔) 2 𝑍0(𝑔)

)

𝑍𝑜(𝑎) = 𝑅 + 𝑅𝑒 + 𝑗(𝑋𝑒 + 𝑋 − 2𝑋𝑑) 𝑋𝑑 = 0.2794 𝑙𝑜𝑔10 𝐺𝑀𝐷

−7

𝑘 r

𝑅𝑒 = 0.00477𝑓 (3)

= merupakan faktor GMR = Radius Konduktor

3

𝑓

𝜌

2

60

𝑓

𝑋𝑒 = 0.0794 𝑙𝑜𝑔10 𝑋 4.665 𝑋 106

𝑍𝑜(𝑔) = 3𝑅𝑔 + 𝑅𝑒 + 𝑗(𝑋𝑒 + 3𝑋𝑔 ) 𝑍𝑜(𝑎𝑔) = 𝑅𝑒 + 𝑗(𝑋𝑒 − 3𝑋𝑑 )

1

d12

2

Gambar 1. Induktansi Phasa tunggal dengan dua jalur kabel [1]

𝑋𝑑 =

1 3

(𝑋𝑎𝑔 + 𝑋𝑏𝑔 + 𝑋𝑐𝑔 )

(5)

Untuk perhitungan Impedansi Gandengan Urutan nol (𝑍0𝑚 )[2]: 𝑍0𝑚 = 𝑍0𝑚(𝑎) −

𝑍0(𝑎𝑔) 2 𝑍0(𝑔)

)

𝑍𝑜𝑚(𝑎) = 𝑅𝑒 + 𝑗(𝑋𝑒 − 3𝑋𝑑3 ) TABEL 4 FAKTOR GMR ( 𝑘 ) [6]

𝑋𝑑3 =

𝑋𝑑 16 +𝑋𝑑 25 +𝑋𝑑 34 +2 (𝑋𝑑 15 + 𝑋𝑑 14 +𝑋𝑑 24 ) 3

. (6)


Relai jarak adalah relai yang bekerja dengan membandingkan Arus dan Tegangan pada lokasi yang sama. Relai akan bekerja jika nilai 𝑍𝐹 lebih kecil dari 𝑍𝑠𝑒𝑡𝑡𝑖𝑛𝑔 [7-8]. . 𝑉 𝑍𝐹 = 𝐹 (7)

ISSN : 2355 - 0457

| 11

Karakteristik quadrilateral adalah Merupakan kombinasi dari 3 macam komponen yaitu Reaktansi, Berarah, Resistif. Dengan setting jangkauan resitif cukup besar maka karakteristik relai quadrilateral dapat mengantisipasi gangguan tanah dengan tahanan tinggi

𝐼𝐹

𝑍𝐹 𝑉𝐹 𝐼𝐹

= = =

Impedansi Gangguan (Ohm) Tegangan Gangguan (Volt) Arus gangguan ( Ampere ).

Berdasarkan karakteristik kerjanya relai jarak dibagi menjadi[7]: a)

Relai jarak Jenis Impedansi. Merupakan lingkaran dengan titik pusatnya di tengah – tengah. Sehingga mempunyai sifat tidak berarah ( non directional )

Gambar 6. Karakteristik quadrilateral [7]

Untuk analisa dan setting relai jarak pertama – tama ditetapkan dulu nilai impedansi primer kemudian di hitung impedansi sekunder [7-10]: 𝑍𝑃𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟 = 𝐶𝑇𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜 = 𝑃𝑇𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜 =

𝐶𝑇𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜 𝑃𝑇𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜

X 𝑍𝑆𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟

𝐼𝑃𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟 𝐼𝑆𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟 𝐸𝑃𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟 𝐸𝑆𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟

(8)

Penyetelan 𝑍𝑜𝑛𝑎 1 𝑍𝑜𝑛𝑎 1 disetel sebesar 80 % dari panjang saluran yang di amankan. 1.

Gambar 3. Karakteristik relai impedansi dengan diagram R – X [7]

𝑍𝑜𝑛𝑎 1 = 0.8 . 𝑍𝐴𝐵 b) Relai jarak Jenis Mho Karakteristik Relai Mho merupakan suatu lingkaran yang melalui titik pusat. Relai jarak jenis Mho tidak perlu ditambahkan lagi relai Arah karena relai telah berarah.

Waktu kerja relai seketika 𝑡 = 0 2. Penyetelan 𝑍𝑜𝑛𝑎 2 Untuk penyetelan zona 2 berlaku rumus : 𝑍𝑜𝑛𝑎 2𝑀𝑎𝑥 = 0.8 (𝑍𝐴𝐵 + 𝑘. 0.8𝑍𝐵𝐶 )

X

(9)

(10)

Waktu kerja relai 𝑡2 = 0.4 s/d 0.8 detik Daerah Kerja R

3. Penyetelan 𝑍𝑜𝑛𝑎 3 Untuk 𝑍𝑜𝑛𝑎 3 berlaku rumus :

Gambar 4. Karakteristik relai jarak Mho [3]

c)

Relai jarak Jenis reaktansi Karakteristik reaktansi adalah Mempunyai sifat non directional. Untuk aplikasi di SUTT ( saluran udara tegangan tinggi ) perlu di tambah relai directional. Relai ini hanya mengukur komponen reaktif dari impedansi jaringan [7]. X

Daerah kerja Relai

R

𝑍𝑜𝑛𝑎 3𝑀𝑎𝑥 = 0.8 (𝑍𝐴𝐵 + 𝑘. 1.2 . 𝑍𝐵𝐶 )

(11)

Waktu kerja relai 𝑡3 = 1. 2 s/d 1.6 detik Keterangan : 𝑍𝐴𝐵 =Impedansi saluran yang diamankan 𝑍𝐵𝐶 =Impedansi saluran transmisi saluran berikutnya 𝑘 =faktor Infeed 4. Penyetelan Starting Digunakan untuk mendeteksi adanya gangguan dan menentukan jenis gangguan dan memilih fasa yang terganggu

Gambar 5. Karakteristik reaktansi [7]

a.

Starting Arus Lebih [7]

d) Relai jarak Jenis quadrilateral 𝐹𝑎𝑠𝑎 − 𝐹𝑎𝑠𝑎 =1.2.𝐶𝑇

(12)


𝐹𝑎𝑠𝑎 − 𝑁𝑒𝑡𝑟𝑎𝑙 =0.1.𝐶𝑇 b.

ISSN : 2355 - 0457

(13)

| 12

Zona 3 = 4.5 Ω < 770 dengan t = 0.8 detik Rasio Trafo tegangan (PT) = 150 KV / 100 V Rasio Trafo Arus yang di gunakan ( CT ) = 1600A/ 5A

Starting Impedansi[7] c. GI Simpang tiga Ke GI Prabumulih :

5.

𝑍𝑠 𝑚𝑖𝑛 = 1.25 𝑥 𝑍𝑜𝑛𝑒 3

(14)

𝑍𝑆 𝑀𝑎𝑥 = 0.5 𝐾𝑉/ (𝐶𝐶𝐶 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝐶𝑇 . √3)

(15)

Faktor Kompensasi Urutan Nol (𝐾0 )[7]: 𝐾0 =

6.

1 3

(

𝑍0 − 𝑍1 𝑍1

)

(16)

Zona 1 = 1.37 Ω < 770 dengan t = 0 detik Zona 2 = 2.06 Ω < 770 dengan t = 0.4 detik Zona 3 = 4.51 Ω < 770 dengan t = 0.8 detik Rasio Trafo tegangan (PT) = 150 KV / 100 V Rasio Trafo Arus yang di gunakan ( CT ) = 1600A/5A Di bawah ini merupakan gambar data saluran yang akan di hitung :

Faktor Kompensasi Gandengan urutan Nol (𝐾0𝑚 )[7] 𝐾0𝑚 =

𝑍0𝑚

(17)

𝑍1

II. METODOLOGI PENELITIAN Penelitian di lakukan di PT. PLN (Persero) P3B Sumatera Selatan GI 150 KV Keramasan. Dimulai tanggal 3 Oktober 2014 sampai dengan 30 oktober 2014. Adapun pengumpulan data meliputi Data Primer dan Data sekunder. Data Primer yaitu Pengumpulan data dilakukan dengan langsung observasi ke lapangan di PT. PLN (Persero ) P3B Sumatera Selatan GI 150 𝐾𝑉 Keramasan . Data sekunder yang terdiri dari Studi Literature Dan BimbinganKonsultasiyaitu Proses pencarian dan pengumpulan sumber –sumber yang berupa bahan-bahan literatur baik buku , jurnal –jurnal maupun modul training dan melakukan konsultasi dan diskusi dengan orang yang berkaitan dengan masalah yang dibahas baik dosen pembimbing, karyawan PT. PLN ( Persero) ataupun teman sesama mahasiswa.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN Adapun data yang telah di dapat di PT. PLN ( Persero ) UPT Palembang Gardu induk Keramasan adalah Relai jarak DR 21 Type D 60 buatan General Electric (GE)dengan Karakteristik Mho dan quad, Jumlah Zona adalah 5 Zona. Pembacaan(Reach)0.02Ω – 500Ω dan Akurasi Pembacaan adalah ± 5 %dengan data settingan sebagai berikut: a. GI Keramasan ke GI Simpang Tiga : Zona 1 = 1.14 Ω < 770 dengan t = 0 detik Zona 2 = 2.05 Ω < 770 dengan t = 0.4 detik Zona 3 = 4.84 Ω < 770 dengan t = 0.8 detik Rasio Trafo tegangan (PT) = 150 KV / 100 V Rasio Trafo Arus yang di gunakan ( CT ) = 1600 A/ 5A

Gambar 7. Data saluran

TABEL 5 DATA SALURAN

1. Data Spesifikasi kabel ACSR 2 X 330 mm2 : 1. Jumlah Konduktor =2 2. Diameter Seluruh = 25.3 mm 3. Radius ( 𝑟 ) = 0,01265 m 4. Spacing = 40 Cm 5. Jumlah Pilin = 37 buah 2. Data Spesifikasi Kawat Tanah / GSW 55 mm2 (Ground Steel Wire ): 1. Diameter Seluruh = 9.6 mm 2. Radius ( 𝑟 ) = 0,048 m 3. Jumlah Pilin = 7 Buah 4. Resistivity(𝜌) 𝑝𝑎𝑑𝑎 200 𝑐 = 12 𝜇𝛺𝑐𝑚 = 12 𝑋 10−6 𝛺 . 𝑐𝑚 untuk tahanan DC pada 200 C dengan konduktor ACSR 330 mm2 berdasarkan rumus 1 dan 2 adalah : 𝑙

105

𝐴

330 𝑋 10−3

𝑅20 ͦ= 𝜌20 ͦ = 2.83 𝑋 10−6 X

𝑂ℎ𝑚/𝐾𝑚

𝑅20 ͦ= 0.08575 Ohm/ km untuk konduktor pilin (stranded conductor ) lebih dari 2 lapis maka di kalikan dengan faktor 1.02

b. GI Simpang Tiga Ke GI Keramasan : Zona 1 Zona 2

= 1.14 Ω < 770 = 1.85 Ω < 770

𝑅20 ͦ= 1.02 𝑋 0.08575 = 0.087465 Ohm/ km dengan t = 0 detik dengan t = 0.4 detik

𝑅50 ͦ = 𝑅20 ͦ [

𝑇0 + 𝑇2 𝑇0 + 𝑇1

]


ISSN : 2355 - 0457

𝐿 = 2 𝑋 10−7 𝐿𝑛

Berdasarkan Tabel 1.2 harga 𝛼20 = 4.03 X 10-3: 𝑇0 = (

1 𝛼𝑡1

) − 𝑇1 = ( 𝑇0 + 𝑇2

𝑅50 ͦ = 𝑅20 ͦ [

𝑇0 + 𝑇1

1

| 13

𝐷𝑒𝑞 𝐻/𝑚𝑖𝑙𝑒 𝐷𝑆𝐿 𝑋 = 2. 𝜋. 𝐹. 𝐿 𝛺/𝑚𝑖𝑙𝑒

) − 20 = 228,1389575

0.00403

] = 0.087465 [

228,13895750 + 500 228,13895750 +200

Dengan : 𝐷𝑒𝑞 = 12√𝑑12 𝑑13 𝑑15 𝑑16 𝑑23 𝑑24 𝑑26 𝑑34 𝑑35 𝑑45 𝑑46 𝑑56 𝐷𝑆𝐿 = √𝐷𝑠 𝑋 𝑑 meter 6 𝐷𝑠 = √( 𝑟 ′ )3 𝑑14 𝑑25 𝑑36 meter

]

𝑅50 ͦ =0.098033914 Ohm / Km Rdc 500 C adalah 0.098033914 Ohm / Km

1

Untuk tahanan DC pada suhu 200 C konduktor kawat tanah / GSW ( Ground Steel Wire ) 55 mm2adalah:

d 40 cm

2

Gambar 9. Jarak dua bundle konduktor 𝑙

𝑅20 ͦ= 𝜌20 ͦ = 12 𝑋 10

−6

𝐴

X

105 55 𝑋 10−3

𝑂ℎ𝑚/𝐾𝑚

𝑅20 ͦ= 2,181818 Ohm/ km Berdasarkan Tabel 1.3 steeladalah 1800 C maka : 𝑅50 ͦ

𝑇0 + 𝑇2

= 𝑅20 ͦ [

𝑇0 + 𝑇1

harga

]= 2,181818[

𝑇0

untuk

1800+ 500 1800 +200

bahan

Rg = 2,5090907 Ohm / Km Berikut adalah Data geometri saluran ganda fasa tiga dengan 2 bundle konduktor. 7m

𝑟 ′ = 0.7678. r meter 𝑟 ′ = 0.7678 X 0.012655 = 0,009716509

meter

Jarak-jarak antar konduktor adalah : 𝑑12 = 𝑑23 = 𝑑45 = 𝑑56 = 4.3 𝑑13 = 𝑑46 = 8.6 𝑑15 = 𝑑24 = 𝑑26 = 𝑑35 = 8.906 𝑑16 = 𝑑34 = 7.8 𝑑14 = 𝑑36 = 11, 610 𝑑25 = 7,8

meter meter meter meter meter meter

]

=2,5090907 Ohm / Km

g

Berdasarkan tabel 2.4 untuk Faktor GMR ( 𝑘 ) dengan jumlah pilin alumunium 37 buah adalah 0.7678 maka :

g’

12

𝐷𝑒𝑞 = √4.34 𝑋 8.62 𝑋 8.0964 𝑋7.82 𝐷𝑒𝑞 = 6,581807265

4.1 m

1

d16

6

7.8 m

a

0.4 m

0.4 m

4.3 m d12

d25

4.3 m

5

7.8 m

b

0.4 m

0.4 m

4.3 m

6

d56 2

d45 4.3 m

d23 3

c

d34

meter meter

𝐷𝑠 = √( 𝑟 ′ )3 𝑑14 𝑑25 𝑑36 6 𝐷𝑠 = √( 0,009716509)3 11, 610 X 7.8 X11,610 𝐷𝑠 = 0.314326962

meter meter meter

𝐷𝑆𝐿 = √𝐷𝑠 𝑋 𝑑 𝐷𝑆𝐿 = √0.314326962 𝑋 0.4 𝐷𝑆𝐿 = 0,354585370256586

meter meter meter

4

7.8 m 0.4 m

0.4 m

Gambar 8. Data geometri saluran transmisi saluran ganda dengan 2 bundle konduktor

TABEL 6 JARAK ANTAR KAWAT KONDUKTOR

𝐿 = 2 𝑋 10−7 𝐿𝑛

6,581807265 0,354585370256586 −7

𝐿 = 5,84223102236816 𝑋 10 𝐿 = 0,000940014971499037 f 𝑋 𝑋 𝑋 𝑋

H/m H/m H/mile

= 50 Hz = 2. 𝜋. 𝐹. 𝐿 Ω/mile = 2 𝑋 3.14 𝑋 50 X0,00094001497149903 = 0,295164701050698 Ω/mile = 0,183406490291872 Ω/km

𝑅 𝑑𝑐 𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑅50 ͦ

= 0.098033914 Ω/km

Maka Berikut rumus yang digunakan :

𝑍1 = 𝑍2 𝑍1 = 0.098033914 + j 0,183406490291872 𝑍1 = 0.208 < 620 𝑂ℎ𝑚/𝐾𝑚


ISSN : 2355 - 0457

Untuk perhitungan Induktansi konduktor ( 𝑋𝑔 ) kawat tanah / GSW ( Ground Steel Wire) g

d 7m

Untuk dua bundle konduktor berlaku rumus : 𝐷𝑒𝑞

H / mile

𝐷𝑆𝐿

𝐷𝑆𝐿 = √𝐷𝑠 𝑋 𝑑 𝐷𝑠 = 𝑟 ′ 𝑟 ′ = k .r

2

𝑓

0.0794 𝑙𝑜𝑔10 𝑋 4.665 𝑋 106 60

𝜌

𝑓 6 100 10 50

𝑍𝑜(𝑎) = 𝑅 + 𝑅𝑒 + 𝑗(𝑋𝑒 + 𝑋 − 2𝑋𝑑) 𝑍𝑜(𝑎) = 0,315817514 + 𝑗1,69371383329187

meter meter meter

Berdasarkan tabel 2.4 untuk Faktor GMR ( k ) dengan pilin 7 buah adalah 0.7256 maka : meter

𝑍𝑜(𝑔) = 3𝑅𝑔 + 𝑅𝑒 + 𝑗(𝑋𝑒 + 3𝑋𝑔 ) 𝑍𝑜(𝑔) = 6,9595765 + 𝑗2,5107668174Ohm/Km Untuk mencari 𝑍𝑜(𝑎𝑔) berlaku Rumus : 𝑍𝑜(𝑎𝑔) = 𝑅𝑒 + 𝑗(𝑋𝑒 − 3𝑋𝑑 )

′

𝑟 = 0.7256. 𝑟 𝑟 ′ = 0,7256 . 0,048 = 0,00348288 𝐷𝑆𝐿 = √𝐷𝑠 𝑋 𝑑= √0,00348288 𝑋 7 𝐷𝑆𝐿 = 0,156141474310 𝐷 𝐿 = 2 𝑋 10−7 𝐿𝑛 𝑒𝑞 H/mile 𝐷𝑆𝐿

𝐿 = 2 𝑋 10−7 𝐿𝑛

7

meter meter meter meter

H/m

0,156141474310

𝐿 = 0,00122377416775 𝑋 𝑋 𝑋 𝑋

3

𝑋𝑒 = 0.006985 𝑙𝑜𝑔10 𝑋 4.665 𝑋 𝑋𝑒 = 2,8879 𝑂ℎ𝑚 𝑃𝑒𝑟 𝑀𝑖𝑙𝑙 𝑋𝑒 = 1,794454423 𝑜ℎ𝑚/𝑃𝑒𝑟 𝐾𝑚 𝑋𝑑 = 0.2794 𝑙𝑜𝑔10 𝐺𝑀𝐷 𝑋𝑑 =0.2794 𝑙𝑜𝑔10 6,581807265 𝑋𝑑 = 0,2286456379 Ohm / Mill 𝑋𝑑 = 0,1420735400 Ohm / Km

g'

Gambar 10. Jarak kawat tanah / GSW

𝐿 = 2 𝑋 10−7 𝐿𝑛

𝑋𝑒 =

| 14

H/mile

𝑋𝑑 𝑋𝑑 𝑋𝑑

= (𝑋𝑎𝑔 + 𝑋𝑏𝑔 + 𝑋𝑐𝑔 ) 3 = 0,004103703096 Ohm / Mill =0,00254991799 Ohm / Km

𝑍0 = 𝑍0(𝑎) −

Rg = 2,2472643 𝛺/𝑘𝑚 𝑋𝑔 = 0,238770798149447 𝛺/𝑘𝑚 Untuk menentukan impedansi Urutan 𝑍0 𝑑𝑎𝑝𝑎𝑡 ditentukan menggunakan rumus : 𝑍0

= 𝑍0(𝑎) −

𝑍𝑜(𝑎) 𝑍𝑜(𝑔) 𝑍𝑜(𝑎𝑔)

= 𝑅 + 𝑅𝑒 + 𝑗(𝑋𝑒 + 𝑋 − 2𝑋𝑑) = 3𝑅𝑔 + 𝑅𝑒 + 𝑗(𝑋𝑒 + 3𝑋𝑔 ) = 𝑅𝑒 + 𝑗(𝑋𝑒 + 3𝑋𝑑 )

)

𝑋 = 0,183406490291872𝛺/𝑘𝑀 𝑅50 ͦ = 0.098033914 𝛺/𝑘𝑀 𝜌 ( 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑖𝑣𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑏𝑢𝑚𝑖 ) = 100 𝑂ℎ𝑚/𝑚 𝐷𝑒𝑞 = 𝐺𝑀𝐷 =6,581807265 𝑅𝑒 = 0.00477𝑓

𝑍0(𝑎𝑔) 2 𝑍0(𝑔)

)

𝑍0 = 0,523 < 54 0 Ohm/ Km Nol Untuk Impedansi Gandengan Urutan nol (𝑍0𝑚 ) 𝑍0𝑚 = 𝑍0𝑚(𝑎) − 𝑅𝑒 𝑋𝑒

𝑍0(𝑎𝑔) 2 𝑍0(𝑔)

)

= 0.2177836 𝑂ℎ𝑚/𝑘𝑚 = 1,794454423 𝑜ℎ𝑚/𝑃𝑒𝑟 𝐾𝑚

𝑍𝑜(𝑎𝑔) = 0.2177836 + 𝑗1,786804669Ohm / Km 𝑍𝑜(𝑔) = 6,9595765 + 𝑗2,5107668174Ohm/Km

Dimana 𝑓 merupakan frekuensi 50 Hz 𝑅𝑒 = 0.00477𝑋 50 𝑅𝑒 = 0.2862 𝑂ℎ𝑚/𝑀𝑖𝑙𝑙 𝑅𝑒 = 0.2177836 𝑂ℎ𝑚/𝐾𝑚

1

Maka untuk Nilai impedansi nol (𝑍0 ) adalah :

maka nilai Rgdan 𝑋𝑔 adalah :

𝑍0(𝑔)

= 0.004657 𝑙𝑜𝑔10 4,119 = 0,00286308537 = 0.004657 𝑙𝑜𝑔10 8,4095 = 0,00430665470 = 0.004657 𝑙𝑜𝑔10 12,706 = 0,0051413692

𝑍𝑜(𝑎𝑔) = 𝑅𝑒 + 𝑗(𝑋𝑒 − 3𝑋𝑑 ) 𝑍𝑜(𝑎𝑔) = 0.2177836 + 𝑗1,786804669Ohm / Km

= 2. 𝜋. 𝐹. 𝐿 Ω/mile = 2 𝑋 3.14 𝑋 50 X 0,00122377416775 Ω/mile = 0,384265088674134 Ω/mile = 0,238770798149447 Ω/km

𝑍0(𝑎𝑔)2

𝑋𝑎𝑔 𝑋𝑏𝑔 𝑋𝑐𝑔

𝑋𝑑 34 𝑋𝑑 15

𝑍𝑜𝑚(𝑎) = 𝑅𝑒 + 𝑗(𝑋𝑒 − 𝑋𝑑3 ) 𝑋𝑑 16 = 0.004657 𝑙𝑜𝑔10 7,8 = 0,0041544845 𝑂ℎ𝑚 / 𝑀𝑖𝑙𝑒 𝑋𝑑 25 = 0.004657 𝑙𝑜𝑔10 7,8 = 0,0041544845 𝑂ℎ𝑚 / 𝑀𝑖𝑙𝑒 = 0.004657 𝑙𝑜𝑔10 7, = 0,0041544845 𝑂ℎ𝑚 / 𝑀𝑖𝑙𝑒 = 0.004657 𝑙𝑜𝑔10 8.906


𝑋𝑑 14 𝑋𝑑 24

𝑋𝑑3 =

ISSN : 2355 - 0457

| 15

𝐸𝑃𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟

150 KV

= 0,0044226722𝑂ℎ𝑚 / 𝑀𝑖𝑙𝑒 = 0.004657 𝑙𝑜𝑔10 11.6 = 0,0049589236 𝑂ℎ𝑚/𝑀𝑖𝑙𝑒 = 0.004657 𝑙𝑜𝑔10 8.906 = 0,0044226722𝑂ℎ𝑚 / 𝑀𝑖𝑙e

𝑃𝑇𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜 =

𝑋𝑑 16 + 𝑋𝑑 25 + 𝑋𝑑 34 + 2 (𝑋𝑑 15 + 𝑋𝑑 14 + 𝑋𝑑 24 ) 3

Impedansi Sekunder saluran:

𝐸𝑆𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟

=

0.10 KV

= 1.5 𝐾𝑉= 1500 𝑉

Data untuk Ratio Arus (𝐶𝑇𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜 ): 𝐶𝑇𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜 =

𝐼𝑃𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟 𝐼𝑆𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟

𝐶𝑇𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜

=

1600 A 5A

= 320 𝐴

𝑍𝑠𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟 =

𝑋𝑑3 = 0,00829984403 𝑂ℎ𝑚/𝐾𝑚

𝑍𝑠𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟 = 0.2133333 X 𝑍(𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟)

𝑍𝑜𝑚(𝑎) = 0.2177836 + 𝑗1,78615457897 Maka nilai 𝑍0𝑚 :

𝑃𝑇𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜

X 𝑍(𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟) =

320 𝐴

𝑋𝑑3 = 0,01335732983 𝑂ℎ𝑚/𝑀𝑖𝑙𝑒

1500 𝑉

X 𝑍(𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟)

Untuk 𝑍𝑠𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟 saluran 𝑍12 : 𝑍12 = 0.472654176 + 𝑗0,8842638238Ω/km

𝑍0𝑚 = 𝑍0𝑚(𝑎) −

𝑍0(𝑎𝑔) 2 𝑍0(𝑔) 0

Untuk 𝑍𝑠𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟 saluran 𝑍23 :

)

𝑍0𝑚 = 0,556 < 68 Ohm/ Km

𝑍23 = 1.244377146 + j2,3280397131Ω/km

Untuk perhitungan zona pengamanan relai jarak : t3

GI Mariana GI Keramasan

t1

Zona 3

Zona 3

t2

Zona 2

Zona 2

GI Simpang Tiga

Zona 1

GI Prabumulih

Zona 1

1

2 F1

3

F2

𝑍 = 0,41827803241 + j0,782534357355 Ω/km

Zona 1

Perhitungan Relai jarak GI Keramasan ke GI Simpang Tiga :

t1 Zona 2 t2

Zona 3

Untuk 𝑍𝑠𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟 saluran 𝑍( 𝐾𝑒𝑟𝑎𝑚𝑎𝑠𝑎𝑛−𝑀𝑎𝑟𝑖𝑎𝑛𝑎 ) :

F3

Zona 1 Zona 2

Untuk 𝑍𝑠𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟 saluran 𝑍34 : 𝑍34 = 1,685660471 + j3,1536134601 Ω/km

Zona 3 t3

G

G

G

Gambar 11. Perhitungan zona pengamanan relai jarak

𝑍𝑆𝑎𝑙𝑢𝑟𝑎𝑛 = 0.098033914 + j 0,183406490291872 Untuk Panjang Saluran 𝑍12 dengan panjang 22.6 Km : 𝑍12 = 22.6 ( 0.098033914 + j 0,183406490291872 )

𝑍12 = 2.215566456 + j 4,14498668059631Ω/km Untuk Panjang saluran 𝑍23 dengan panjang 59.5 Km 𝑍23 = 59.5 ( 0.098033914 + j j 0,183406490291872)

𝑍23 = 5.833017883 + j10,9126861723664Ω/km

Zona 1 = 0,8 Z12 =0,80 62 0 Waktu kerja relai dibuat seketika t = 0 𝑍𝑜𝑛𝑎 2 = 0.8 ( 𝑍12+ 𝑘. 0.8𝑍23 ) 𝑍𝑜𝑛𝑎 2 = 2,5 < 620 waktu 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝑍𝑜𝑛𝑎 2 𝑡2 = 0.4 𝑍𝑜𝑛𝑎 3 = 0.8 (𝑍12 + 𝑘. 1.2 . 𝑍𝐵𝐶 ) 𝑍𝑜𝑛𝑎 3 = 3.33 < 620 Waktu kerja relai untuk 𝑍𝑜𝑛𝑎 3 𝑡3 = 1. 2 Untuk Perhitungan GI Simpang Tiga ke Keramasan :

Untuk Panjang saluran 𝑍34 ( Prabumulih – Bukit Asam) dengan panjang 80.6 Km :

𝑍𝑜𝑛𝑎 1 = 0.8 . 𝑍12 𝑍𝑜𝑛𝑎 1 = 0.80 < 620

𝑍34 = 80.6 ( 0.098033914 + j j 0,183406490291872 )

Waktu kerja relai𝑍𝑜𝑛𝑎 1 𝑡 = 0 .

𝑍34 = 7,9015334684 + j14,7825631175 Ω/km Untuk Panjang saluran 𝑍 (Keramasan – Mariana) dengan panjang 20 Km :

𝑍𝑜𝑛𝑎 2 = 0.8 ( 𝑍12+ 𝑘. 0.8𝑍(𝑘𝑒𝑟𝑎𝑚𝑎𝑠𝑎𝑛−𝑀𝑎𝑟𝑖𝑎𝑛𝑎 ) ) 𝑍𝑜𝑛𝑎 2 = 1,37 < 620 Waktu kerja relai untuk 𝑍𝑜𝑛𝑎 2 𝑡2 = 0.4

𝑍 = 1,96067828 + j3,66812980583744 Ω/km

𝑍𝑜𝑛𝑎 3 = 0.8 (𝑍12 + 𝑘. 1.2𝑍(𝑘𝑒𝑟𝑎𝑚𝑎𝑠𝑎𝑛−𝑀𝑎𝑟𝑖𝑎𝑛𝑎 ) ) 𝑍𝑜𝑛𝑎 3 = 1,92 < 660

Data untuk Ratio Tegangan (𝑃𝑇𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜 ):

Waktu kerja relai untuk 𝑍𝑜𝑛𝑎 3 𝑡3 = 1. 2

𝑍 = 20( 0.098033914 + j 0,183406490291872 )


Perhitungan Relai jarak GI Simpang Tiga ke GI Prabumulih : 𝑍𝑜𝑛𝑎 1 = 0.8 𝑋 𝑍23 𝑍𝑜𝑛𝑎 1 = 2.11 < 620 𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑡 = 0 𝑍𝑜𝑛𝑎 2 = 0.8 ( 𝑍23+ 𝑘. 0.8𝑍34 ) 𝑍𝑜𝑛𝑎 2 = 4,40 < 620 waktu 𝑡2 = waktu 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝑍𝑜𝑛𝑎 2 𝑡2 = 0.4 𝑍𝑜𝑛𝑎 3 = 0.8 (𝑍23 + 𝑘. 1.2𝑍34 ) 𝑍𝑜𝑛𝑎 3 = 5,54 < 620 Waktu kerja relai untuk 𝑍𝑜𝑛𝑎 3 𝑡3 = 1. 2 Keterangan : Faktor k :1 Faktor kompensasi urutan nol (𝐾0 )dan faktor kompensasi gandengan urutan nol (𝐾0𝑚 ) 𝑍1 = Z2 = 0.098033914 + j 0,183406490291872Ω/km

𝑍0 = 0,309002487766+ j 0,42212186263 Ω/km 𝑍0𝑚 = 0,2109685737 + 𝑗0,5145626083 Ω/km 𝐾0 =

𝑍0 − 𝑍1

𝐾0𝑚 =

3 𝑍1 𝑍0𝑚 𝑍1

𝑚𝑎𝑘𝑎 𝐾0 = 0,62 < 620 maka𝐾0𝑚 = 3.53 < 52,510

Untuk perhitungan Fungsi Starting : 𝐶𝐶𝐶 𝐶𝑇𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜

= 1600 𝐴 = 320 𝐴

1. 𝐹𝑎𝑠𝑎 − 𝐹𝑎𝑠𝑎 = 1.2 . 𝐶𝑇 = 1.2 X 320 𝐴 = 384 A 2. 𝐹𝑎𝑠𝑎 − 𝑁𝑒𝑡𝑟𝑎𝑙 = 0.1 𝑋 𝐶𝑇=0.1 𝑋 320 𝐴 = 32 𝐴

IV. KESIMPULAN 1. Setting impedansi 𝑍𝑜𝑛𝑎 1 dan 𝑍𝑜𝑛𝑎 2 relai jarak baik dari data PLN ( Persero) UPT Palembang Gardu Induk Keramasan dengan analisa perhitungan yang di lakukan perbedaanya tidak terlalu jauh. Sehingga setting yang terpasang masih bisa di pakai 2. Setting impedansi 𝑍𝑜𝑛𝑎 3 antara hasil Analisa dan dari data setting PLN (Persero ) UPT Palembang Gardu Induk Keramasan terdapat perbedaan sehingga perlu peninjauan kembali setting untuk 𝑍𝑜𝑛𝑎 3 sehingga mendapatkan setting relai jarak yang semakin baik 3. Setting waktu 𝑍𝑜𝑛𝑎 1 𝑑𝑎𝑛 𝑍𝑜𝑛𝑎 2 baik dari studi maupun dari data setting PLN telah sesuai dengan standar setting waktu relai jarak yang di tentukan 4. Setting waktu untuk 𝑧𝑜𝑛𝑎 3 antara hasil Analisa dan dari data setting dari PLN terdapat perbedaan sehingga perlu peninjauan kembali setting waktu 𝑍𝑜𝑛𝑎 3 sehingga mendapatkan setting waktu yang semakin baik.

ISSN : 2355 - 0457

| 16

DAFTAR PUSTAKA [1]

Overbye,J.T. Sarma,S.M,Glover,J.D.. POWER SYSTEM ANALYSIS & DESIGN. Canada: Cengage Learning,2010 [2] ___________.Short Line Parameter calculations Positive and zero Sequenceimpedance. San Diego USA : Edsa Micro Corporation,2008 [3] GE Digital Energy.D 60 Line Distance Protection System UR Series Instruction Manual. Canada : General Electric.2013 [4] Hutauruk,T.S. Transmisi Daya Listrik, Jakarta :Erlangga,1996. [5] Stevenson,W.D.,Graigner , J.J.. POWER SYSTEM ANALYSIS. Singapore : Mc Graw-Hill.1994 [6] ____________.Network Protection & Automation Guide, Gride :Alstom,2011 [7] __________. Pelatihan O & M relai Proteksi Jaringan.P3B : PT. PLN (Persero), 2006 [8] Arpipsah,M..Studi Rele jarak pada Transmisi 150 KV Cawang Jatiliuhur. Palembang : FakultasTeknik Universitas Sriwijaya.1991 [9] Setiawan Heri ..Setting Rele Overall Diferential GT 1,1 PLTGU Grati dan rele jarak GITET grati pada Bus 500 kV, Surabaya : Insititut Teknologi Surabaya ,2012. [10] Susanti Niken. Evaluasi Setting rele jarak PD3A 6000 sebagai proteksi terhadap gangguan pada saluran udara teganggan tinggi 150 KV Keramasan-Bukit Asam, Palembang :Fakultas Teknik :Universitas Sriwijaya,1999.


ISSN : 2355 - 0457

| 17

ANALISA DAN PENGATURAN ULANG RELAI JARAK PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI 150 KV KERAMASAN BUKIT ASAM

Recommend Documents