SISTEM PROTEKSI RELAI DIFERENSIAL PADA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI PADA PT. PLN (PERSERO) P3B JAWA BALI AREA PELAKSANA PEMELIHARAAN SALATIGA GARDU INDUK 150 KV GEJAYAN LAPORAN PRAKTEK KERJA NYATA I Disusun Oleh : Catur Sudarmanto No. Mahasiswa : 121.041.016 Jurusan : Teknik Elektro Program Studi : Teknik Elektro Konsentrasi : Ketenagaan Jenjang : Strata-1 Fakultas : Teknologi Industri
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
SISTEM PROTEKSI RELAI DIFERENSIAL PADA
TRANSFORMATOR DISTRIBUSI PADA PT. PLN (PERSERO)
P3B JAWA BALI AREA PELAKSANA PEMELIHARAAN
SALATIGA GARDU INDUK 150 KV GEJAYAN
LAPORANPRAKTEK KERJA NYATA I
Disusun Oleh :
Catur Sudarmanto
No. Mahasiswa : 121.041.016
Jurusan : Teknik Elektro
Program Studi : Teknik Elektro
Konsentrasi : Ketenagaan
Jenjang : Strata-1
Fakultas : Teknologi Industri
INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND
YOGYAKARTA
2015
LEMBAR PENGESAHAN
SISTEM PROTEKSI RELAI DIFERENSIAL PADA
TRANSFORMATOR DISTRIBUSI PADA PT. PLN (PERSERO)
P3B JAWA BALI AREA PELAKSANA PEMELIHARAAN
SALATIGA GARDU INDUK 150 KV GEJAYAN
Praktek Kerja Nyata I merupakan salah satu syarat untuk memenuhi kurikulum Strata-
1 Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri
Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
Disusun Oleh :
Catur Sudarmanto
No. Mahasiswa : 121.041.016
Jurusan : Teknik Elektro
Program Studi : Teknik Elektro
Jenjang : Strata-1
Fakultas : Teknologi Industri
Telah diperiksa dan disetujui oleh; Yogyakarta , Juni 2015
Ketua Jurusan Teknik Elektro Dosen Pembimbing
(Ir. Muhammad Suyanto,M.T) (Slaamet Hani , ST.,MT)
NIK : 89.0760.378.E NIK : 96.1260.572
LEMBAR PENGESAHAN
SISTEM PROTEKSI RELAI DIFERENSIAL PADA
TRANSFORMATOR DISTRIBUSI PADA PT. PLN (PERSERO)
P3B JAWA BALI AREA PELAKSANA PEMELIHARAAN
SALATIGA GARDU INDUK 150 KV GEJAYAN
Praktek Kerja Nyata I merupakan salah satu syarat untuk memenuhi kurikulum Strata-
1 Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri
Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
Disusun Oleh :
Catur Sudarmanto
No. Mahasiswa : 121.041.016
Jurusan : Teknik Elektro
Program Studi : Teknik Elektro
Jenjang : Strata-1
Fakultas : Teknologi Industri
Telah Disahkan Oleh :
MANAJER SPV JARGI KENTUNGAN DAN GEJAYAN
BUDI SANTOSO NURKHOLIS
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat,
karunia serta izin-Nya lah penulis berhasil menyelesaikan laporan Praktek Kerja Nyata
(PKN) yang penulis beri judul “ SISTEM PROTEKSI RELAI DIFERENSIAL
PADA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI PADA PT. PLN (PERSERO)
P3B JAWA BALI AREA PELAKSANA PEMELIHARAAN SALATIGA
GARDU INDUK 150 KV GEJAYAN”.
Praktek Kerja nyata ini penulis laksanakan selama kurang lebih satu bulan
terhitung tanggal 4 Mei 2015 sampai 29 Mei 2015. Praktek kerja nyata merupakan
salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk memenuhi persyaratan Akademik di
Jurusan Teknik Elektro Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta. Kegiatan
ini dapat menjadi media pembelajaran bagi penulis untuk dapat menerapkan ilmunya
dibangku perkuliahan.
Selama proses pelaksanaan Kerja Praktek, tidak lupa penulis sampaikan
penghargaan dan rasa terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu
penulisan dalam melaksanakan kerja praktek dan menyusun laporan ini sehingga dapat
terselesaikan dengan baik. Oleh sebab itu perkenankanlah penulis mengucapkan
terimakasih kepada:
1. Bapak Dr. Ir. Sudarsono, MT. Selaku Rektor Institut Sains & Teknologi
AKPRIND Yogyakarta.
2. Bapak Muhammad sholeh, S.T., M.T selaku Dekan Institut Sains & Teknologi
AKPRIND Yogyakarta.
3. Ir. Muhammad Suyanto, MT. selaku ketua Jurusan Teknik Elektro dan
Pembimbing Praktek Kerja Nyata. Terimakasih atas dukungan dan bimbingan
Gambar 4.6 Contoh single line diagram relay differential transformator
Gambar 4.7 Contoh wiring diagram relay differential transformator Ynyn
4.4 Ketidak seimbangan arus relay differential
Gambar 4.8 Perbedaan karakteristik CT yang menyebabkan timbulnya ketidak seimbangan arus
Hal – hal yang mempengaruhi Iub adalah :
1. Karakteristik kelengkungan magnetik dari CT1 dan CT2, terutama pada arus
hubungan singkat yang besar menyebabkan arus sekunder tidak lagi linear
terhadap arus primer karena kejenuhan CT.
2. Burden CT1, burden CT2.
3. Adanya komponen dc pada waktu hubungan singkat mempercepat kejenuhan
CT.
Dengan melihat adanya Iub di atas, dibuatlah relay differensial dengan jenis
prosentase yang mempunyai karakteristik kerja mengikuti kemungkinan terjadinya
Iub. Karakteristik percentage differential relay ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
4.5 Karakteristik relay differential
I1-I2
Daerah kerja
(I1+I2)/
Gambar 4.9 karakteristik relay diferensial
Syarat sambungan relay differential transformator daya dapat kita lihat pada tabel di
bawah ini.
Tabel 9 Hubungan CT dan Aux. CT untuk relay Differensial
HubunganCT
Aux. CTtrafo daya Primer Sekunder
Y Y Y
Y Y Y
Y
Y
4.6 Prinsip Kerja Relay Differential Sebagai Pengaman Busbar.
Line Differential Relay atau relai diferensial saluran adalah salah satu jenis
proteksi utama pada penghantar yang bekerja berdasarkan pengukuran perbedaan
parameter arus. Prinsip kerja relai ini adalah mengkalkulasi perbandingan arus,
perbandingan skema arus seimbang dan skema tegangan seimbang.
Gambar 4.10 Line Differential Relay
Gambar 4.11 Prinsip Kerja Skema Perbandingan Arus
Gambar 4.12 Prinsip Kerja Skema Arus Seimbang
Gambar 4.13 Prinsip Kerja Skema Tegangan Seimbang
Prinsip kerjanya adalah keseimbangan arus ( membandingkan jumlah arus yang
masuk dengan arus yang keluar busbar ) artinya bila bila terjadi perbedaan antar kedua
penjumlahan arus diatas maka relay akan bekerja berdasarkan prinsipnya dapat dilihat
pada gambar 4.14 dibawah.
a. Kondisi tidak ada gangguan di bus-bar
Gambar 4.14a Keadaan tidak ada gangguan pada bus-bar
I 1 + I 2 + !3 = I 3 + I 4
CT1 =CT2 =CT3 = CT4 =
CT5. ia = I1 + I2 + I3.
Ib = I3 + I4
Dari arah arus dpt
dilihat : Id = ia – ib = 0
RELAY TIDAK BEKERJA
b. Kondisi Ada Gangguan di Bus-bar
Busbar yang menghubungkan antara dua sistem dan kedua sistem terdapat pem-
bangkit maka dapat dilihat pada gambar 4.14b dibawah,
Gambar 6.10b Keadaan ada gangguan pada bus-bar
I1 + I2 + I3 + I4 = If ; I5 = 0
CT1 = CT2 = CT3 = CT4 = CT5
Ia = i1 + i2 ; i5 = 0
Ib = i3 + i4
Dari arah arus dpt dilihat bhw :
Id = ia - ib.RELAY AKAN BEKERJA
MAKA CB 1 S.D. CB 5 LEPAS
c. Gangguan Diluar Daerah Pengamanan
Gambar 4.14c Keadaan ada gangguan pada bus-bar
I 1 + I 2 + I 3 - I 4 ; I 5 = 0
CT1 = CT2 = CT3 = CT4 = CT5.
Ia = I 1 + I 2
Dari arah sekundair dpt dilihat bahwa :
Id = ia + ib - i4 = 0
SEHINGGA RELAY TIDAK BEKERJA
BAB V
PEMBAHASAN
Transformator distribusi pada jaringan listrik pada pukul 10:00 wib dan 19:00
wib Transformator adalah XIAN SFZ 150KV/20KV. Dan kondisi Transformator
Table 10. Data Pengukuran Transformator 150KV
Hari ke
SISI 150 KV IN : 230,9 AMPER
PUKUL KV R S T MW MVAR
1 10:00 145 178 175 175 43 43
19:00 143 200 200 200 46 45
2 10:00 147 190 185 190 46 45
19:00 143 200 195 197 47 44
3 10:00 - - - - - -
19:00 145 180 175 180 43 42
4 10:00 - - - - - -
19:00 145 178 172 175 44 40
5 10:00 144 160 125 125 38 38
19:00 146 180 175 175 42 41
6 10:00 145 161 160 159 38 40
19:00 145 179 178 178 42 42
7 10:00 145 185 185 185 44 44
19:00 143 175 170 175 40 41
Tabel 11. Pengukuran Transformator I 20KVHari ke
SUHU POSISI TAB
COUNTER OLTC
SISI 20KV IN 1732 AMPER
OIL WIND .P WIND.S KV R S T
5 56 66 66 13 96934 20.4 1232 1180 1225
59 70 70 15 96938 20.4 1361 1365 1355
6 58 68 68 12 96949 20.6 1315 1265 1305
58 69 69 16 - 20.8 1307 1251 1297
3. - - - 14 - 20.7 - - -
59 71 71 - 96969 - 1299 1191 1231
4. - - - - - - - - -
60 68 69 14 96974 21 1214 1145 1191
5. 58 68 68 16 96984 20.6 1060 1045 1085
- - - 14 - 20.7 1227 1219 1221
6. 55 67 66 13 96997 20.5 1115 1086 1095
- - - - - 21 1220 1190 1226
7. 56 68 68 14 97010 20.9 1260 1290 1260
- - 15 - 20.7 1211 1167 1197
Untuk mendapatkan arus perbandingan yang sama besar rasio CT antara
primer dan sekunder transformator harus disesuaikan dengan rasio transformator itu
sendiri. Misalkan Transformator 42 MVA, 150 kV/20kV dengan hubungan YNyn0,
maka rasio CTnya :
Arus nominal sisi primer transformator adalah
Ip = 420 00 KVA150 KV √ 3
=161,66 A
Maka primer CT dipilih :
: 161, 66 * √3=280 A
Arus nominal sisi sekunder transformator adalah
: Is = 42000 KVA20 KV √ 3
=1212,4 A
Maka primer CT dipilih
: 1212,4 * √3=2099 A
Sedangkan untuk pengenal sekunder CT 1, 2 dan 5 A.
Sehingga rasio CT sisi primer dapat dipilih 300/5 dan rasio CT sisi sekunder 2000/5.
Karena arus primer tidak sama dengan arus sekunder serta arus primer belum tentu
sefasa dengan arus sekunder ( tergantung vector groupnya ) maka secara umum
diperlukan trafo arus bantu atau Aux CT.
Aux. CT berfungsi untuk :
1. Menyesuaikan arus yang akan masuk ke relay differential.
2. Menyesuaikan pergeseran sudut fasa yang akan masuk ke relay
differential. Pemasangan Aux. CT
1. Jika berfungsi untuk menyesuaikan pergeseran fasa selalu dipasang pada sisi Y
transformator dayanya, dan disisi lainnya dapat dipasang atau tidak.
2. jika berfungsi hanya penyesuaian arus dapat dipasang disisi primer maupun
sekunder, atau kedua – duanya.
3. bila CT disisi primer mempunyai sekunder 1 A dan disisi sekunder 5 A,
umumnya Aux. CT dipasang dikedua sisi.
Dari contoh di atas maka arus yang masuk ke relay adalah
sebesar : Sisi 150 kV :
I primer = 5 .162 A
300
I primer = 2,7 A
Maka arus yang masuk ke relay adalah :
I primer = 2,7 . √ 3
I primer = 4,67 A
Sisi 20 kV :
I skunder = 5 .1212 A
2000 I skunder = 3,03 A Maka arus yang masuk ke relay adalah :
I skunder = 3,03 . √ 3 I skunder = 5,24 A
Untuk menyamakan arus yang masuk ke relay antara primer dan sekunder maka
digunakan Aux. CT, dengan cara pengaturan posisi tap Aux. CT.
Tap Aux CT = x5 = 4,67 A
5,24 A
Tap Aux CT = 4,67 A5,24 A
∗¿ 5 Tap Aux CT = 4,5 A
Settigan relay differential diset sedemikian rupa dengan mempertimbangkan beberapa
hal :
1. Faktor kesalahan CT1dan CT2.
2. Perubahan rasio trafo daya karena bekerjanya on load tap changer.
3. Arus magnetisasi.
Untuk transformator daya dengan kapasitas yang besar umumnya memiliki
fasilitas tap changer yang berfungsi untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder
yang lebih baik (diinginkan) dari tegangan jaringan yang berubah-ubah. Arus sisi
sekunder CT dapat dibuat macth hanya pada satu titik dari rentang pengubahan tap.
Pada posisi lain akan timbul arus beda.
Misalkan untuk transformator daya 42 MVA mempunyai posisi tap tertinggi -
10 dan terendah +7, maka dapat diketahui besarnya arus beda akibat perubahan posisi
tap (untuk settingan relay differential dihitung arus beda pada posisi tap tertinggi).
Untuk tegangan operasi 150 kV :
In sisi primer
In sisi sekunder
Posisi tap changer
Posisi tap terendah :In primer = 148 A
I skunder CT = 5
300∗¿ 148 A . √ 3
I skunder CT = 4,27 A
Posisi tap tertinggi :
In primer = 190 A
I skunder CT = 5
300∗¿ 190 A . √ 3
I skunder CT = 5,48 A
Pada kondisi Tap tertingi Isekunder CTnya sebesar 5,48 Ampere, sementara
Tap Aux. CT telah diset pada posisi 4,5, sehingga Isekunder CT menjadi 6,05 Ampere.
Maka arus beda akibat selisih tap changer pada posisi tertinggi adalah :
Ibeda = 6,05A − 5,24A
Ibeda = 0,81 A
BAB VI
KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan.
Pada pelaksanaan penelitian ini dengan melakukan pengambilan data di PT.
PLN (PERSERO) P3B JAWA BALI AREA PELAKSANA PEMELIHARAAN
SALATIGA GARDU INDUK 150 KV GEJAYAN Yogyakarta, maka dari hasil yang
dicapai dapat diambil beberapa kesimpulan:
1. Keandala transformator selama masa operasi, sangat ditentukan oleh cara
pemilihan, penempatan, serta pemeliharaan dari transformator tersebut.
2. Karena sangat pentingnya sistem proteksi pada peralatan pengamanan
transformator distribusi sebaiknya dilakukan pengecekan secara rutin agar bila
sewaktu – waktu terjadi gangguan pada transformator distribusi dapat
mengamankan peralatan di area gardu Induk 150 KV Gejayan Yogyakarta.
3. Jika beban yang disuplai oleh transformator pada jaringan semakin besar, maka
digunakan transformator dengan kapasitas yang besar pula untuk menyuplai
beban yang besar tersebut, jika tidak sedemikian rupa, maka transformator
akan mengalami Over Load yang dapat mengakibatkan Jika beban yang
disuplai oleh transformator pada jaringan semakin besar, maka digunakan
transformator dengan kapasitas yang besar pula untuk menyuplai beban yang
besar tersebut, jika tidak sedemikian rupa, maka transformator akan mengalami
Over Load yang dapat mengakibatkan transformator terbakar.
4. Pada dasarnya sistem proteksi di gardu induk menggunakan dua atau tiga relai
yang dipasang sebgai pengaman, dan pemasangannya pun dibuat saling terikat
satu sama yang lain, adapun jika salah satu relai pada sistem proteksi tersebut
mengalami kerusakan maka relai yang lain akan menggantikan relai yang tidak
berfungsi.
DAFTAR PUSTAKA
Wahyudi, Fauzi Aditya,dkk.2010.Pengaman Surja Kawat Tanah. BALI : Universitas
Udayana
Tobing, Cristof. 2008. Rele Jarak Sebagai Proteksi Saluran Transmisi.
A.S Pabla. 1986. Sistem Distribusi Daya Listrik. Jakarta : Erlangga.Sulasno, Ir. Teknik dan Sistem Distribusi Tenaga Listrik. Badan Penerbit UNDIP Semarang. 2001
Kawaguchi, Y, et. Al . Breakdown of Transformer Oil. IEEE Trans. On Power App. Syst.Vol. PAS-91 No.1 p.9-19, 19972
Kind Deter . Pengantar Teknik Eksperimental Tegangan Tinggi. ITB Bandung. 1993
Arismunandar .Teknik Tegangan Tinggi . Pradnya Paramita, Jakarta 1990.
Kawaguchi, Y, et. Al . Breakdown of Transformer Oil. IEEE Trans. On Power App. Syst.Vol. PAS-91 No.1 p.9-19, 19972
Kind Deter . High Voltage Insulation Technology. Firedr. Vieweg & Sohn. 1985