Makalah NONDETECTION ZONES (NDZ) PADA PROTEKSI GENERATOR INDUKSI SEBAGAI DISTRIBUTED GENERATION MENGGUNAKAN RELE UNDER/OVER VOLTAGE

MAKALAH SKRIPSI

NONDETECTION ZONES (NDZ) PADA PROTEKSI

GENERATOR INDUKSI SEBAGAI DISTRIBUTED

GENERATION MENGGUNAKAN RELE UNDER/OVER

VOLTAGE

Disusun oleh:

HAVID SATYAJI NUGROHO

11/319547/TK/38675

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO DAN TEKNOLOGI INFORMASI

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2015

HALAMAN PENGESAHAN

MAKALAH SKRIPSI

NONDETECTION ZONES (NDZ) PADA PROTEKSI

GENERATOR INDUKSI SEBAGAI DISTRIBUTED

GENERATION MENGGUNAKAN RELE UNDER/OVER

VOLTAGE

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh

Gelar Sarjana Teknik Program S-1

Pada Departemen Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Fakultas Teknik

Universitas Gadjah Mada

Disusun oleh :

HAVID SATYAJI NUGROHO

11/319547/TK/38675

Telah disetujui dan disahkan

pada tanggal 1 Oktober 2015

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Ir. M. Isnaeni B.S., M.T.

196510041993031003

Ir. Harnoko St., M.T.

195312261984031001

1

ISSN xxxx - xxxx

NONDETECTION ZONES (NDZ) PADA PROTEKSI GENERATOR

INDUKSI SEBAGAI DISTRIBUTED GENERATION MENGGUNAKAN

RELE UNDER/OVER VOLTAGE

Havid Satyaji N1, M.Isnaeni B.S 2, Harnoko St3

Abstract—An important requirement to interconnect generator to

distribution system is the ability of distributed generation detect any

loss of grid. Among these condition, the protection system’s ability

to detect loss of grid becomes an important issue for utilities in the

construction of distributed generation. Protection relay used in this

study is under/over voltage relay. However, the protection device is

not tottally reliable for specific operating conditions. Nondetection

zones used to determine the performance characteristics of the

under/over relay when aplied to an induction generator. This study

was done by simulation using MATLAB Simulink to determine the

characteristic of DG in the event of loss of grid and to determine the

under/over voltage’s NDZ at different load variations.

The results showed that when loss of grid happened at

underratting resistive and resistive-inductive load, the system voltage

will rise and cause the over voltage relay work and when loss of grid

happened at overratting resistive and resistive-inductive load, the

system voltage will drop and cause the under voltage relay work.

Distributed generation with larger compensation capacitive has a

wider NDZ value.

Intisari— Hal yang perlu diperhatikan saat menghubungkan

distributed generation ke dalam sistem distribusi adalah

kemampuan distributed generation mendeteksi adanya loss of grid.

Berdasarkan situasi tersebut, kemampuan sistem proteksi untuk

mendeteksi adanya loss of grid menjadi perhatian penting. Namun

peralatan proteksi tersebut tidak sepenuhnya handal untuk

kondisi operasi tertentu. Nondetection zones digunakan

mengetahui karakteristik performa rele proteksi saat

diaplikasikan pada generator induksi. Rele proteksi yang

digunakan dalam penelitian ini adalah under/over voltage relay.

Penelitian ini dilakukan secara simulasi menggunakan software

MATLAB Simulink, untuk mengetahui karakteristik DG saat

terjadi loss of grid dan untuk mengetahui nondetection zones pada

rele under/over voltage pada variasi beban yang berbeda.

Hasil penelitian menunjukan bahwa saat kondisi loss of grid

ketika beban resistif dan resistif-induktif di bawah kapasitas

maksimum, tegangan sistem akan naik dan menyebabkan rele

over voltage bekerja. Sedangkan ketika beban resistif dan resistif-

induktif di atas kapasitas maksimum generator induksi, tegangan

akan turun dan menyebabkan rele under voltage bekerja. Pada

DG dengan kapasitor terpasang yang besar, mempunyai nilai

NDZ yang lebih lebar.

Kata Kunci— Mesin Induksi, Under/Over Voltage Relay,

Distributed Generation, Loss of Grid, Nondetectional Zones

I. PENDAHULUAN

Distributed Generation (DG) adalah konsep pembangkitan

energi berskala kecil yang menghasilkan daya listrik di suatu

tempat yang lebih dekat dengan konsumen dibandingkan

dengan pembangkit listrik pusat. Salah satu keuntungan DG

adalah mengurangi pengeluaran di transmisi dan distribusi, dan

sebagai grid support. [1]

Selebihnya, dengan perencanaan dan operasi yang baik, DG

dapat memberikan beberapa keuntungan, seperti economic

savings, ramah lingkungan dan keandalan yang tinggi.

Pada pembangkit skala kecil, generator induksi sangkar

tupai banyak digunakan. Alasan utama penggunaan generator

induksi sangkar tupai adalah karena konstruksinya yang

sederhana, kemudahan untuk sinkronisasi dan perawatannya

yang mudah.

Generator induksi dioperasikan secara paralel dengan

jaringan listrik dari PLN, saat dioperasikan paralel, tegangan

dan frekuensi keluaran generator akan diatur oleh jaringan. Saat

suplai dari jaringan PLN terputus (loss of grid), maka generator

induksi akan menanggung beban sendiri yang sebelumnya

ditanggung oleh generator dan grid secara paralel. Kondisi

tersebut dinamakan islanding. Peristiwa loss of grid

diilustrasikan pada Gbr. 1

Beban yang terlalu besar ini dapat menyebabkan terjadinya

kerusakan pada mesin induksi dan kerusakan pada beban yang

terhubung dengan DG. Untuk menghindari kerusakan akibat

terjadinya loss of grid, maka generator induksi harus dilepas

dari sistem. Distributed generation harus dilepas dari sistem

dalam waktu 100 sampai 200 ms setelah loss of grid terjadi [2]

Berdasarkan situasi tersebut, kemampuan sistem proteksi

untuk mendeteksi adanya loss of grid menjadi isu penting bagi

utilitas ataupun pihak lain saat dalam pembangunan distributed

generation. Peralatan proteksi yang umum digunakan untuk

proteksi loss of grid adalah rele under/over voltage dan rele

under/over frequency.

Gbr. 1 Skema Loss of Grid pada Distributed Generation [3]

Namun peralatan proteksi tersebut tidak sepenuhnya handal

karena terdapat keterbatasan dalam operasinya. Jika

active/reactive power imbalance pada sistem kecil, rele akan

memerlukan waktu yang lebih lama untuk mendeteksi

perubahan tegangan ataupun frekuensi. Akibatnya, rele tidak

bisa memberikan proteksi loss of grid yang handal. Kondisi

operasi rele ini dinamakan nondetection zones (NDZ). [4]

1Mahasiswa, Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi

Universitas Gadjah Mada, Jl. Grafika No 2 Kampus UGM

Yogyakarta, INDONESIA 55281 (tlp: 0274-552305; e-mail:

[email protected]) 2, 3 Dosen, Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi

Universitas Gadjah Mada, Jl. Grafika No 2 Kampus UGM

Yogyakarta INDONESIA 55281 (tlp: 0274-552305; e-mail:

[email protected]; [email protected])

2

ISSN xxxx - xxxx

Nondetection zones adalah wilayah operasi dimana kondisi

loss of grid tidak terdeteksi. NDZ digunakan untuk mengetahui

keefektifan rele proteksi, sehingga NDZ menjadi sangat

penting bagi penyedia listrik atau pemilik DG untuk

mengetahui karakteristik NDZ.

Penelitian ini akan membahas tentang simulasi proteksi

generator induksi sebagai DG ketika terjadi kondisi loss of grid,

dan menentukan nondetection zones dari rele under/over

voltage. Simulasi dibutuhkan untuk mengetahui karakteristik

yang akurat dari generator induksi saat terjadi loss of grid dan

untuk mengetahui karakteristik performa rele under/over

voltage saat diaplikasikan pada generator induksi. Karakteristik

generator induksi setelah loss of grid dan NDZ bergantung pada

kondisi beban dan besar kompensasi kapasitif yang digunakan.

II. METODE PENELITIAN

Penelitian tentang nondetection zones pada under/over

voltage relay pada disribution generation sebelumnya telah

dilakukan pada [5] secara eksperimental. Penelitian secara

simulasi dilakukan untuk mengevaluasi hasil penelitian.

Penelitian ini menggunakan menggunakan metode simulasi.

Simulasi dilakukan pada software MATLAB Simulink 2013a.

Generator yang digunakan sebagai distributed generation

adalah generator induksi. Parameter generator didapat dari

pengujian tanpa beban dan pengujian rotor terkunci yang

dilakukan pada [6]. Untuk mengetahui karakteristik performa

dan unjuk kerja DG setelah terjadi loss of grid pada penelitian

dilakukan tiga skenario berikut ini:

1. Pengujian DG saat loss of grid dengan variasi beban resistif.

2. Pengujian DG saat loss of grid dengan variasi beban resistif-

induktif pf 0,8.

3. Pengujian DG saat loss of grid dengan variasi beban resistif-

induktif pf 0,5.

Dari tiga skenario yang diamati tersebut, dapat diketahui

pengaruh variasi beban yang berbeda terhadap unjuk kerja

generator induksi, yang kemudian dapat diamati pula

nondetection zones (NDZ) pada masing-masing jenis beban.

Pengamatan dan analisis hasil pengujian tersebut berdasarkan

nilai tegangan, arus, daya aktif, daya reaktif.

Gbr. 2 Single Line Diagram Pengujian

Gbr. 2 menunjukan single line diagram jaringan yang

digunakan dalam penelitian. Generator induksi menggunakan

penggerak mula constant power output, dan daya aktif keluaran

pada beban penuh sebesar 1100 watt yang diparalelkan

terhadap grid 380 V, 50 Hz. Beban dibuat constant Z dengan

besar yang divariasikan. Kapasitor terpasang pada terminal DG

sebagai penyedia daya reaktif. Untuk mendeteksi adanya loss

of grid rele under/over voltage dipasang pada sisi generator

dengan setting 0.9 p.u dan 1.05 p.u sesuai dengan [7]

Pada setiap simulasi, dilakukan loss of grid dengan

membuka CB pada sisi grid dengan jenis pembebanan yang

berbeda. Variasi beban harus mecakup pembebanan yang di

bawah rating dan di atas rating kapasitas generator induksi.

Setelah terjadi loss of grid, power imbalance diamati untuk

membuat grafik nondetection zones. Active power imbalance

disimulasikan dengan mengubah daya aktif, dan reactive power

imbalance disimulasikan dengan mengubah daya reaktif.

III. UNJUK KERJA DG SAAT KONDISI LOSS OF GRID

A. Pengujian DG Saat Loss of Grid Dengan Variasi Beban

Resistif

Untuk mengetahui karakteristik generator induksi dengan

beban resistif saat terjadi loss of grid, dilakukan simulasi

pengujian DS saat terjadi loss of grid menggunakan MATLAB

Simulink.

Simulasi yang pertama adalah dengan mensimulasikan

generator induksi dengan variasi beban resistif, yaitu beban

resistif melebihi kapasitas maksimum DG (overrating) dan

beban lebih kecil dari kapasitas maksimum DG (underrating)

pada kondisi loss of grid.

Simulasi dilakukan dengan memparalelkan generator

induksi dengan grid untuk mencatu daya. Setelah beroperasi,

pada detik ke lima (t=5s) breaker memutus saluran grid.

Kapasitor terpasang sebesar 1429 Var sesuai dengan kebutuhan

Var pada saat beban penuh. Beban divariasikan, dengan

tegangan nominal 380 V. Beban yang terpasang adalah

constant z, artinya selama load flow impedansi akan tetap.

Gbr. 3 Hasil Pengujian Simulasi DG Beban R Overrating Saat Loss of Grid

Pada Gbr. 3 dapat diketahui bahwa kebutuhan daya aktif

beban yang tidak terpenuhi oleh generator berpengaruh pada

tegangan sistem. Sehingga terjadi perbedaan antara tegangan

sistem sebelum dan sesudah loss of grid, tegangan sistem

sebelum terjadinya loss of grid sebesar 219,4 V. Hubungan

antara tegangan, daya, dan impedansi ditunjukan pada (1).

Pada beban yang lebih besar dari kapasitas generator

(overrating), berdasarkan (1) hal ini disebabkan karena setelah

loss of grid, P yang diterima beban mengalami penurunan,

sedangkan R beban tetap karena beban diatur constant z

sehingga V menjadi lebih kecil

𝑅 =𝑉𝑙𝑙

2

𝑃𝐿 (1)

Pada beban yang lebih kecil dari kapasitas generator

(underratting) terdapat daya aktif lebih pada beban. Sebelum

3

ISSN xxxx - xxxx

terjadi loss of grid daya aktif lebih akan dialirkan ke grid,

namun stelah loss of grid daya aktif seluruhnya akan diserap

oleh beban, sehingga mempengaruhi tegangan sistem.

Gbr. 4 Hasil Pengujian Simulasi DG Beban R Underrating Saat Loss of Grid

Dari Gbr. 4 diketahui bahwa tegangan setelah loss of grid

meningkat, hal ini dikarenakan penggerak mula generator

diatur constant power, keluaran daya DG relatif tetap. Setelah

terjadi loss of grid daya lebih mengalir ke beban, sehingga P

beban menjadi lebih besar, sedangkan R beban tetap, sehingga

V menjadi naik, sesuai dengan (1).

Gbr. 5 Hasil Pengujian Eksperimental DG Beban R Overrating Saat

Loss of Grid

Gbr. 5 dan Gbr. 6 adalah grafik tegangan setelah loss of grid

pada pengujian eksperimental. Jika dibandingkan dengan Gbr.

3dan Gbr. 4 diketahui bahwa perbedaan hasil penelitian tidak

terlalu signifikan, perbedaan hasil terjadi karena pada

pengujian eksperimental pengaturan eksitasi penggerak mula

dilakukan manual, sehingga tidak dapat sepenuhnya konstan

pada nilai 1000-1100 watt.

B. Pengujian DG Saat Loss of Grid Dengan Variasi Beban

Resistif-Induktif Pf 0,8.

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik

generator induksi dengan beban resistif-induktif pf 0,8 saat

terjadi loss of grid. Simulasi yang pertama adalah dengan

mensimulasikan generator induksi dengan variasi beban

resistif-induktif tanpa menggunakan U/O Voltage Relay.

Gbr. 6 Hasil Pengujian Eksperimental DG Beban R Overrating Saat

Loss of Grid

Pada awal percobaan dengan masih menggunakan kapasitor

sebesar 1429 Var, generator induksi collapse untuk semua

besaran beban. Hal ini dikarenakan kapasitor tidak cukup untuk

mensuplai kebutuhan daya reaktif generator dan beban, padahal

generator induksi membutuhkan daya reaktif untuk beroperasi,

sehingga kapasitor ditambahkan menjadi 2652 Var.

Gbr. 7 Hasil Pengujian Simulasi DG Beban RL Pf 0.8 Saat Loss of Grid

Gbr. 8 Hasil Pengujian Eksperimental DG Beban RL Pf 0.8 Saat Loss of Grid

4

ISSN xxxx - xxxx

Berdasarkan Gbr. 7 terlihat penurunan tegangan sistem

seiring dengan bertambahnya nilai P dan Q (nilai Z menurun)

hal ini dapat dibuktikan dengan (1). Dengan menurunnya nilai

Z dan P beban terukur yang tetap, maka Vln semakin kecil

Dari Gbr. 7 dan Gbr. 8 diketahui bahwa terdapat perbedaan

hasil pengujian. Tegangan pada pengujian eksperimental

memiliki nilai yang lebih kecil daripada pengujian simulasi.

Hal ini dikarenakan perbedaan penggunaan kapasitor yang

terpasang, pada simulasi terpasang 2652 Var dan pada

eksperimental terpasang 1429 Var. Dengan kebutuhan daya

reaktif generator sebesar 1363 Var dan kebutuhan daya reaktif

dari beban induktif, maka dengan kapasitor hanya sebesar 1429

Var, generator induksi kekurangan daya reaktif, akibatnya

tegangan yang dibangkitkan menjadi lebih kecil.

C. Pengujian DG Saat Loss of Grid Dengan Variasi Beban

Resistif-Induktif Pf 0,5.

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik

generator induksi dengan beban resistif-induktif pf 0,5 saat

terjadi loss of grid. Simulasi yang pertama adalah dengan

mensimulasikan generator induksi dengan variasi beban

resistif-induktif tanpa menggunakan U/O Voltage Relay. Nilai

beban reaktif 2x dari daya aktif agar beban memiliki pf 0,5.

Agar generator dapat beroperasi tanpa mendapat pembebanan

dari Var berlebih perlu diatur ulang besar Var kapasitor yang

dipasang. Besar Var minimal harus mencakup kebutuhan Var

generator induksi dan beban L, sehingga kapasitor terpasang

menjadi 2433 Var.

Gbr. 9 Hasil Pengujian Simulasi DG Beban RL Pf 0.5 Saat Loss of Grid

Gbr. 10 Hasil Pengujian Eksperimental DG Beban RL Pf 0.5 Saat Loss of Grid

Besar nilai Q generator pada beban 443 watt sampai 627 watt

pada Gbr. 9 sangat besar, sehingga menyebabkan nilai faktor

daya yang kecil (pf di bawah 0,5). Hal ini dikarenakan pada saat

loss of grid daya reaktif kapasitor hanya mengalir ke generator

induksi dan beban L, sedangkan daya reaktif pada beban L

sudah diatur sebesar 1086 Var agar besar pf 0,5, sehingga daya

reaktif lebih hanya mengalir ke generator induksi. Q generator

menjadi besar karena limpahan dari Q kapasitor, setelah loss of

grid Q kapasitor menjadi lebih besar karena setelah loss of grid

tegangan sistem meningkat, sedangkan Q kapasitor sebanding

dengan kuadrat Vll, sesuai dengan (1).

Dari Gbr. 9 dan Gbr. 10 diketahui bahwa terdapat perbedaan

hasil pengujian. Tegangan pada pengujian eksperimental

memiliki nilai yang lebih kecil daripada pengujian simulasi.

Hal ini dikarenakan perbedaan penggunaan kapasitor yang

terpasang, pada simulasi terpasang 2433 Var dan pada

eksperimental terpasang 1429 Var. Dengan kebutuhan daya

reaktif generator sebesar 1363 Var dan kebutuhan daya reaktif

dari beban induktif, maka dengan kapasitor hanya sebesar 1429

Var, generator induksi kekurangan daya reaktif, akibatnya

tegangan yang dibangkitkan menjadi lebih kecil.

IV. NONDETECTION ZONES

A. NDZ Pada U/O Voltage Relay Beban R

Dari pengujian yang telah dilakukan dapat diketahui dimana

nondetection zones (NDZ) dari rele U/O Voltage. NDZ adalah

suatu daerah dimana rele tidak mendeteksi adanya gangguan.

Menurut Standar IEC 60038 tegangan terendah sistem dan

tegangan tertinggi sistem pada kondisi operasi normal yang

direkomendasikan adalah -10% dan +5%. Sehingga rele U/O

Voltage disetting min voltage 10% dan max voltage +5%.

TABEL I

TEGANGAN SISTEM DG BEBAN RL PF 0.8 SAAT LOSS OF GRID

Untuk mengetahui batas-batas NDZ dapat menggunakan

persamaan garis linear dari data pengujian pada Tabel I.

Dari Tabel I dapat dihitung batas NDZ dengan setting +5%

dan -10%. Dengan menggunakan linear interpolasi didapat

persamaan y = -1825,29x + 2950,47 untuk 0,97≤ x ≤1,14 dan

persamaan y= -2720,81x + 3790,19 untuk 0,86 ≤ x 0,94.

Sehingga didapat nilai NDZ yang dapat dilihat pada Tabel II.

TABEL II

NDZ PADA U/O VOLTAGE RELAY BEBAN R

P beban V ln V p.u

1650 176,2 0,80

1590 180 0,82

1510 184,8 0,84

1450 189,4 0,86

1360 196,3 0,89

1300 201,2 0,91

1230 207,2 0,94

1160 213,5 0,97

1020 228,3 1,04

941 237,9 1,08

849 250,5 1,14

813 256,0 1,16

644 286,9 1,30

439 343,4 1,56

Eksperimental

P Beban (W) ΔP (p.u) P Beban (W)

5% 1,05 987,56 -0,090 846,245

-10% 0,9 1315,53 0,230 1147,31

Setting V p.uSimulasi

5

ISSN xxxx - xxxx

Grafik nondetection zones U/O voltage relay pada beban R

dapat dilihat pada Gbr. 11. Karena beban yang digunakan

berupa beban R maka NDZ hanya berupa bidang ΔP.

Gbr. 11 Nondetection Zones Pada U/O Voltage Relay Beban R

B. NDZ Pada U/O Voltage Relay Beban RL Pf 0.8

Dari pengujian yang telah dilakukan dapat diketahui dimana

nondetection zones (NDZ) dari rele U/O Voltage. NDZ adalah

suatu daerah dimana rele tidak mendeteksi adanya gangguan.

Menurut Standar IEC 60038 tegangan terendah sistem dan

tegangan tertinggi sistem pada kondisi operasi normal yang

direkomendasikan adalah -10% dan +5%. Sehingga rele U/O

voltage disetting min voltage 10% dan max voltage +5%.

Gbr. 12 Nondetection Zones Pada U/O Voltage Relay Beban RL Pf 0,8

Untuk mengetahui batas-batas NDZ dapat menggunakan

persamaan garis linear dari data pengujian pada Tabel III.

TABEL III

NDZ PADA U/O VOLTAGE RELAY BEBAN RL PF 0.8

Grafik nondetection zones U/O voltage relay diperlihatkan

pada Gbr. 12.

C. NDZ Pada U/O Voltage Relay Beban RL Pf 0.5

Dari Tabel IV diketahui bahwa rele bekerja/trip pada setiap

besar beban. Sehingga dilakukan percobaan lagi pada variasi

beban yang berbeda. Pada percobaan ini kapasitor yang

digunakan sebesar 3826 Var. Hasil percobaan dapat dilihat

pada Tabel V.

TABEL IV TEGANGAN SISTEM DG BEBAN RL PF 0.5 SAAT LOSS OF GRID

TABEL V

PENGUJIAN ULANG TEGANGAN SISTEM DG BEBAN RL PF 0.5 5 SAAT LOSS OF GRID

Untuk mengetahui batas-batas NDZ dapat menggunakan

persamaan garis linear dari data pengujian pada Tabel V. Dari

data tersebut dapat dihitung batas NDZ dengan setting +5% dan

-10%. Dengan menggunakan linear interpolasi didapat

persamaan y = -1688,61 + 2760,29 untuk 0,899≤ x ≤ 1,16

dan persamaan y= -2791,2 + 3821,61 untuk 0,83 ≤ x 0,94.

Sehingga didapat nilai NDZ yang dapat dilihat pada Tabel VI.

TABEL VI

NDZ PADA U/O VOLTAGE RELAY BEBAN RL PF 0.5

Gbr. 13 Nondetection Zones Pada U/O Voltage Relay Beban RL Pf 0.5

Eksperimental

P (W) Q (Var) ΔP (p.u) ΔQ (p.u) P (W)

+5% 1,05 985 739 -0,09 -0,068 515,525

-10% 0,90 1340 1005 0,22 0,17 851,45

Setting Vll (p.u)Simulasi

No Beban (W) Tegangan (V) V (p.u) Waktu Kerja (s)

1 443 337,1 1,53 5,004

2 501 320,8 1,46 5,004

3 544 310,2 1,41 5,004

4 583 300,9 1,37 5,005

5 627 291,2 1,32 5,005

No Beban (W) Tegangan (V) V (p.u) Waktu Kerja (s)

1 443 337,1 1,53 0,003

2 501 320,8 1,46 0,004

3 544 310,2 1,41 0,004

4 583 300,9 1,37 0,005

5 627 291,2 1,32 0,005

6 700 275,8 1,25 0,006

7 800 255,8 1,16 0,006

8 900 242,3 1,10 0,008

9 1000 228,3 1,04 --

10 1100 217,1 0,99 --

11 1200 206,9 0,94 --

12 1300 198,6 0,90 --

13 1400 190,6 0,87 0,009

Eksperimental

P (W) Q (Var) ΔP (p.u) ΔQ (p.u) P (W)

+5% 1,05 988 1711 -0,089 -0,153 411,036

-10% 0,90 1316 2279 0,239 0,414 525,888

Setting Vll (p.u)Simulasi

6

ISSN xxxx - xxxx

Grafik nondetection zones U/O voltage relay diperlihatkan

pada Gbr. 13. Jika dibandingkan dengan nondetection zones

pada beban Pf 0,8 pada Gbr. 12 terlihat bahwa NDZ pada beban

RL pf 0,8 lebih lebar jika dibandingkan dengan NDZ pada Pf

0,5. NDZ yang lebar dapat menimbulkan rele kurang sensitif

dalam mendeteksi loss of grid.

Perbandingan nondetection zones pada rele U/O voltage

dengan beban pf 1, pf 0,8 dan pf 0,5 diperlihatkan pada Gbr. 14.

Pada beban pf 1, kapasitor yang dipasang adalah 1429 Var,

pada beban pf 0,8 kapasitor yang dipasang sebesar 2652 Var,

sedangkan pada beban 0,5 kapasitor yang dipasang sebesar

3826 Var. Semakin induktif beban (pf semakin kecil), semakin

besar kebutuhan daya reaktif. Pada gambar tersebut terlihat

jelas bahwa kompensasi kapasitor berpengaruh terhadap

nondetection zones. Semakin besar kapasitor yang terpasang

maka semakin lebar nilai NDZ nya, sehingga rele kurang

sensitif dalam mendeteksi loss of grid.

Gbr. 14 Perbandingan Nondetection Zones Pada U/O Voltage Relay Beban Pf 1, Pf 0.8, Pf 0.5

V. KESIMPULAN

Pada pengujian DG saat terjadi loss of grid dengan variasi

beban resistif dan resistif-induktif. Pada beban underrating,

tegangan sistem mengalami kenaikan. Pada beban overrating,

tegangan sistem mengalami penurunan. Pada pengujian DG

saat terjadi loss of grid dengan variasi beban resistif-induktif.

Besar kompensasi kapasitor mempengaruhi tegangan sistem,

semakin besar kapasitor semakin kecil tegangan sistem.

Rentang nilai NDZ dengan setting rele U/O voltage +5%

dan -10% untuk masing-masing pengujian adalah untuk beban

resistif adalah ΔP [-0.09, 0.23]. NDZ untuk beban induktif pf

0,8 adalah ΔP ¬[-0.09, 0.224] – ΔQ [-0.068, 0.17]. NDZ untuk

beban induktif pf 0,5 adalah antara ΔP [-0.089,0.239] – ΔQ [-

0.153, 0.414]. Besar kompensasi kapasitor mempengaruhi

NDZ, semakin besar kompensasi kapasitor NDZ menjadi

semakin lebar, sehingga rele kurang sensitif dalam mendeteksi

loss of grid.

Hasil pengujian pada beban R pada percobaan simulasi dan

eksperimental hampir sama, perbedaan tidak terlalu signifikan.

Namun pada pengujian pf 0.8 dan pf 0.5, hasil pengujian

menunjukan perbedaan yang signifikan, pperbedaan hasil

pengujian diakibatkan adanya perbedaan besar nilai kapasitor

yang terpasang, yang menyebabkan nilai tegangan berbeda.

REFERENSI

[1] P. Daly och J. Morrison, ”Understanding the Potential

Benefits of Distributed Generation on Power Delivery

System,” Rural Electric Power Conference, 2001, pp.

A2/1-A213, 2001.

[2] N. Jenkins, R. Allan, P. Crossley, D. Kirschen och G.

Strbac, ”Embedded Generation,” The Institution of

Electrical Engineers,, 2000.

[3] M. Redferm, O. Usta och B. J.I, ”Loss of Grid Protection

for an Embedded Generator,” 1993.

[4] P. C. M. Meira, D. Salles, A. P. Grilo, W. Freitas och

Jose C. M. Vieira, ”Investigation of the Islanding

Detection of Induction Generators”.

[5] L. A. Kanigara, Penentuan Non Detection Zone (NDZ)

Pada Under/Over Voltage Relay Pada Distributed

Generation Saat Kondisi Loss Of Grid, Yogyakarta:

Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, UGM, 2015.

[6] R. Ridho, Rancang Bangun Simulator PLTMH

Menggunakan Motor Induksi Sebagai Generator Yang

Terhubung Ke Jaringan, Yogyakarta: Jurusan Teknik

Elektro dan Teknologi Informasi, UGM, 2012.

[7] International Standard, IEC 60038 Standard Voltages,

Edition 6.2 red., Geneva: IEC Central Office, 2002.

[8] M. Redferm, O. Usta och G. Fielding, ”Protection

Against Loss of Utility Grid Supply for a Dispersed

Storage and Generation Unit,” IEEE Transactions on

Power Delivery, vol. 8, pp. 948-954, July 1993.

[9] S. Chapman, Electric Machinery Fundamental-5th

Edition, New York: McGraw-Hill, 2012.