Transcription

MATERI SEMINAR TUGAS AKHIR“ Koordinasi Sistem Proteksi Trafo 30 MVA di Gardu Induk 150 kV Krapyak “KOORDINASI SISTEM PROTEKSI TRAFO 30 MVADI GARDU INDUK 150 KV KRAPYAKolehNama : Sugeng PriyonoNIM : L2F303519Abstrak - Tenaga listrik merupakan salah satu kebutuhan pokok saat ini, oleh karenanya tenaga listrik harus tersediasecara ekonomis dengan memperhatikan mutu baik tegangan maupun frekwensi dan keandalan Untuk menjagakelangsungan tenaga listrik diperlukan sistem proteksi yang sesuai dengan kebutuhan,Fungsi proteksi adalah untuk melokalisir gangguan jadi hanya daerah yang terganggu saja yang dibebaskan darirangkaian tenaga listrik dan juga harus mempertimbangkan tingkat keamanan terhadap peralatan, stabilitas tenaga listrikdan juga keamanan terhadap manusiaSistem proteksi harus memenuhi persyaratan yaitu Cepat, Aman / stabil, Peka, Andal dan Selektip sehingga apabilaterjadi gangguan maka proteksi akan bekerja sesuai dengan fungsinya sebagai pengaman.Tugas Akhir ini merupakan perhitungan dan analisis penyetelan koordinasi rele proteksi transformator distribusi 30MVA di gardu induk 150 kV Krapyak, sehingga dari hasil perhitungan dan setting yang benar diharapkan apabila terjadigangguan rele proteksi akan bekerja dengan baik sesuai dengan fungsi proteksi sebagai pengaman.I. PENDAHULUANLatar BelakangProteksi pada sistem tenaga listrik merupakanbagian yang sangat penting dalam usaha dibidangketenaga listrikan. Persyaratan yang harus terpenuhipada sistem proteksi yaitu :1. Cepat2. Aman,/ stabil3. Peka4. Andal dan dapat dipercaya5. Selektip1.2 TujuanTujuan pembuatan tugas akhir ini adalah menghitungdan menganalisis penyetelan koordinasi rele proteksiOCR & GFR trafo 30 MVA di Gardu Induk Krapyak,sehingga didapat setting yang benar dan proteksi trafoakan bekerja dengan baik.1.3 Pembatasan MasalahDalam Tugas Akhir ini ditekankan pada :1. Menghitung dan menganalisa penyetelankoordinasi rele proteksi OCR & GFR trafo 30MVA di Gardu Induk Krapyak.2. Rele differential dan rele – rele yang lain hanyadibahas fungsinya saja.3. Data – data yang diperlukan untuk pembahasantugas akhir ini diperoleh dari PT PLN ( Persero )Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban RegionJateng & DIY yang berkantor di Jl.JenderalSudirman km.23 Ungaran.I.1II. DASAR TEORI2. Pada gambar 2.1 menjelaskan proses energi listrikdisalurkanTrafo Step RELUpT.TRELT.MRELT.TGGSaluranTransmisiTrafo PSPusat ListrikTrafo inganTeganganRendahKonsumenGambar 2.1. Skema Penyaluran Energi Listrik DariPembangkit Ke KonsumenGardu induk adalah suatu instalasi tenaga listrik sebagaipusat beban yang berfungsi untuk : Mentransformasi energi tenaga listrik. Pengukuran. Pengaturan dayaGardu Induk 150 kV dilengkapi peralatan yaitu : Transformator PMT (Pemutus Tenaga ) LA ( LIGHTNING ARRESTER ) Trafo Arus Trafo tegangan PMS ( Pemisah ). Batere.2.1 Jenis Gangguan pada transformatora. Gangguan internal1. Terjadi busur api (arc).2. Gangguan pada sistem pendingin3. Arus sirkulasi pada transformator.b. Gangguan External yaitu :1. External short circuit2. Overload.2.3. Pengamanan transformatora. Pengaman Differensialb. Pengaman Arus Lebih ( OCR )Jenis karakteristik Over Current Relay ( OCR ) yaitu :o Definite, karakteristiknya mempunyai setting aruswaktu yang pasti.o Standart Inverse, karakteristiknya mempunyai settingarus minimum dan waktu kerja yang berubah – ubahtergantung arus gangguan.o Karakteristik inverse yang lain adalah very inverse,extremely inverse.Rumus karakteristik menurut standart IEC ( InternationalElectric Commition ) ditunjukkan pada persamaandibawah ini :1 / 12

MATERI SEMINAR TUGAS AKHIR“ Koordinasi Sistem Proteksi Trafo 30 MVA di Gardu Induk 150 kV Krapyak “Standart inverset 0 ,14.TMS Ihs 0 , 02 1 Iset .[ 2.22 ]Very inverset t 0 , 80.TMS Ihs 2 1 Iset t 0,3 – 0,5 detik2.5. Rumus – Rumus Arus Hubung Singkat [ 1 ]1. Hubung singkat 3 phasaEI3Ø .[ 2.37 ]Z1 Z f. . .[ 2.23 ]Extremely inverse. . .[ 2.24 ]0 , 80 Ihs 2 Iset 1 .TMSLong time inverse120 . .[ 2.25 ]t .TMS Ihs Iset 1 Keterangan :T waktu kerja rele dengan satuan detikIhs arus hubung singkat dengan satuanAmperIset arus setelan rele dengan satuanAmper.TMS Time Multiple Setting ( karakteristikkerja rele yang diinginkan sesuaidengan hasil perhitungan ).c. Proteksi gangguan tanahd. Proteksi gangguan tanah terbatas2.4. Dasar penyetelan rele1. Penyetelan arus phasa dengan waktu tundaImax Iset 0,8 Ihs 2Ø min .[ 2.29 ]Bila Imax tidak diketahui, dapat digunakan Inpenghantar2. Penyetelan arus gangguan tanah ( GFR ) dengantundawaktuIset GFR 10% InCT . .[ 2.34 ]Iset GFR 0,8 Ihs 1Ø-G . .[ 2.36 ]Iset GFR untuk pola pengaman dengan pentanahanlangsung harus memperhatikan ketidakseimbanganbeban sehingga :Iset GFR 30 – 50% Ib maksimumIset GFR untuk pola pengamanan dengan pentanahantahanan tinggi ( 500 Ω ) biasanya :Iset 1 - 5 amper disisi primer3. Penyetelan waktu kerjaa.Rele paling ujung disetel minimum tapi tidak bolehbekerja karena pengaruh luar seperti getaranmekanis.b.Rele di sisi hulu disetel dengan penambahan waktu t terhadap rele di sisi hilir.c.Tidak trip karena inrush currentIset paling ujung 0,2 - 0,5 detikIset di sisi hulu tset ujung tGambar Rangkaian ekivalen gangguan tiga phasa2.Hubung singkat phasa-phasaIØ- Ø E 3.[ 2.38 ]Z1 Z 2 Z fGambar 2.18. Rangkaian ekivalen gangguan dua phasa3. Hubung singkat phasa-tanah3EI1Ø-tn Z1 Z 2 Z 0 3 Z.[ 2.39 ]fGambar 2.19. Rangkaian ekivalen gangguan satu phasa ke tanahKeterangan :I3Ø Arus hubung singkat 3 phasa dalamAmperIØ- Ø Arus hubung singkat phasa-phasadalam AmperI1Ø-tn Arus hubung singkat phasa-tanahdalam AmperE Tegangan phasa tegangan phasaphasa 3 dalam voltZ1 Impedansi urutan positif rangkaiandalam ΩZ2 Impedansi urutan negatif rangkaiandalam ΩZ0 Impedansi urutan nol rangkaiandalam ΩZf Impedansi gangguan dalam Ω2 / 12

MATERI SEMINAR TUGAS AKHIR“ Koordinasi Sistem Proteksi Trafo 30 MVA di Gardu Induk 150 kV Krapyak “III. GARDU INDUK 150 KV KRAPYAK3.1 Transformator 3 di GI. KrapyakDari gambar single line diagram gardu induk 150 kVKrapyak terlihat bahwa transformator 3melayanipenyulang KPK.1, KPK.2, KPK.7, KPK.12 dan PS(Pemakaian sendiri untuk GI ), penyulang – penyulang 20kVmerupakan jaringan tegangan menengah yang terbuatdari jenis kawat terbuka ACSR (Alluminium ConductorSteel Reinforced ) sehingga sering mengalami gangguan,baik gangguan oleh alam ( petir, hujan, angin ), pohondan juga manusia.3.2. Proteksi Transformator DistribusiDari gambar 3.1 single line diagram GI Krapyak,akan dibahas masalah koordinasi rele proteksitransformator 3 yang mempunyai kapasitas 30 MVA,koordinasi rele proteksi transformator distribusi dapatdilihat pada gambar 3.2.Bus 150 kVOCR / GFRREFDIFFREFOCR / GFRBus 20 kVib 20 MVAdasarkVds . 3zb 150ib 150kVdP 2MVAdasar Gambar 3.3. Diagram rele proteksi trafo3.3.Perhitungan Penyetelan Rele ProteksiTransformator 3 GI 150 kV gunakan sofware MATHCAD, data GI. 150 kVKrapyak arus hubung singkat tiga fasa di bus 150 kV26659,33 Amper, arus hubung singkat satu fasa23448,73 Amper dan MVA hubung singkat 6176.46Amper, sedangkan impedansi sumber urutan lihat tabel3.1: .( 3.3 )MVAdasarkVdP . 33. 10TeganganMVADasarKVdasarImpedansi(zb)Arus ( I )Sisi 20 kV100204 ΩSisi 150 kV150225 ΩSisi 20 kV10010020-2887 A( Amper )Sisi 150 kV100150-384.9 A( Amper )3.4. Data Teknik GI Krapyaka.Nama Gardu Induk : Gardu Induk 150 kV Krayakb Trafo 3 : 30 MVA merk BBC, Tegangan 150 /22 kV. Dengan penyulang KPK.1, KPK.2,KPK.7, KPK.12 dan PS, Impedansi 12,5 %,Vektor group YNyn0 ( d11 )Kapasitas S : 30 MVA , kV primer:150 kVsekunder : 20 kV, Vektor group YNyn0 ( d11 )Impedansi : 12,5 % Xt : 0,125MVAdasarSXt1 0,416 pu ( per unit ), Xt2 : Xt1Xt0 Xt1Nisbah CT perbandingan arus primer dan arussekunder dari CT ( trafo arus ) :CT sisi 150 kVCT150 150 : 1 ACT netral 20 kVCTN20 1000 : 1 ACT sisi 20 kVCT20 1000 : 1 ACT penyulangCTp 400 : 1 ACT netral 150 kVCTN150 150 : 1 AArus nominal trafo 3Sisi 150 kVIn 150 : S . 10 3150 . 3Tabel 3.1Impedansiurutan positipR1(pu)X1(pu)0.0031j 0.0140Impedansi urutannegatipR2(pu)X2 (pu)0.0031j 0.0143Impedansi urutan nolR0 (pu)0.0037X0 (pu)j 0.0197Dalam perhitungan penyetelan rele proteksi dipergunakan besaran per unit, maka diperlukan besaran dasarsebelum melakukan perhitungan untuk tegangan adalahtegangan nominal operasi dan MVA dasar adalah 100,maka didapat besaran arus dan impedans lihat tabel 3.3zb 20 . ( 3.4 )Tabel 3.2 besaran arus dan impedansiXt1 : 0,1255.OCR / GFR. 10 3 ( 3.2 )kVds 2MVAdasar .( 3.1 )In 150 115,47 A ( primer )Sisi 20 kVIn 20 : S . 10320 . 3In 20 866,025 A ( primer )e. Tegangan Gardu Induk : 150 kVf. Arus hubung singkat tiga fasa di bus 150 kV Krapyaksebesar 26659.33 Amper, arus hubung singkat satu fasa23448.73 Amper dan MVA hubung singkat6176.46 Amper.g. Impedans sumber di bus 150 kV:Imp.urutan positif R1 0.0031 X1 0.0140Zs1 R1 j.X1 puImp.urutan negatif R2 0.0031 X2 0.01433 / 12

MATERI SEMINAR TUGAS AKHIR“ Koordinasi Sistem Proteksi Trafo 30 MVA di Gardu Induk 150 kV Krapyak “Zs2 R2 j.X2 puImp.urutan nolR0 0.0037 X0 0.0197Zs0 R0 j.X0 puh. Data Penyulang 20 kVKonduktor fasa yang digunakan pada penyulang adalahjenis ACSR (Alluminium Conductor Steel Rainforced )240 mm2, sedangkan netralnya jenis ACSR 150 mm2,adapun konstanta impedans urutannya adalah sebagaiberikut :Imp.urutan positif R1p 0.1380 ΩX1p j.0.3200 ΩImp.urutan positif R2p 0.1380 ΩX2p j.0.3200 ΩImp.urutan positif R0p 0.15640 ΩX0p j.1.0604 ΩPanjang jaringan p 0.20 kmZL1 R1p X1p[ZL1] 0.348ZL 1 p ZL1 .Kemampuan hantar arus SUTT adalah Insutt 600 A( primer )3.5. Perhitungan Arus hubung SingkatPerhitungan arus hubung singkat tergantung dari tipegangguan yang terjadi di instalasi tenaga listrik, tipegangguan yang diperhitungkan dalam penyetelan releadalah sebagai berikut :a. hubung singkat 3 fasa dan 2 fasa di bus 20 kVHubung singkat 3 fasa dan 2 fasa di bus 20 kV trafoditunjukan pada gambar 3.4 dan rangkaian ekivalenyang ditunjukan pada gambar 3.5 dan gambar.3.6Bus 150 kVpzb20F1ZL2p ZL1pZL0 R0p X0p[ ZL0 ] 1.201Bus 20 kVpZ L 0 p ZL0.zb20Gambar 3.4 diagram satu garis trafo danlokasi hubung singkat di bus 20 kv ( F1 )ZLp ZL1p ZL2p ZL0pi.Data Impedans trafoXtp1 0.5.Xt1 puXts1 0.5.Xt1 puXtt1 0.5.Xt1 pu Xtp2 0.5.Xt1 puXts2 0.5.Xt1 pu Xtt2 0.5.Xt1 puXtp0 0.5.Xt1 puXts0 0.5.Xt1 puXtt0 0.5.Xt1 puj.Data Saluran Udara Tegangan Tinggi ) 150 kVKonduktor fasa pada penyulang jenis ACSR( Alluminium Conductor Steel Rainforced ) 240 /40 mm2, netralnya jenis ACSR 150 / 30 mm2Konstanta impedans urutannya sebagai berikut :Imp.urutan positif R1p 0.1370 ΩX1p j.0.3966 ΩImp.urutan positif R2p 0.1370 ΩX2p j.0.3966 ΩImp.urutan positif R0p 0.2870 ΩX0p j.0.3966 ΩImpedans urutan SUTT positif ( Zsutt1 ), impedans iurutan negatif ( Zsutt2 ), impedans urutan nol( Zsutt0 ) dalam per unit ( pu ) :Zsutt1: 0.137 j.0.3966 Zsutt1 p Zsutt1.pzb150(0.2870 j.1.19)Z sutt0 : zb150Zsutt 0 p Zsutt0 .pzb150pupzb150Xtp1.iXts1.iZL1p I1EV1Gambar 3.5. Rangkaian ekivalen hubung singkat 3 fasaDari rangkaian diatas dan sesuai dengan persamaan ( 2.37 ),maka didapat arus hubung singkat 3 fasa adalah sebagaiberikut :I 3F 20 p : E Zs1 j.Xtp1 j.Xts1 ZL1 p .ib 20 .[ 3.5][dan nilai arus hubung singkat 2 fasa adalah 0,867 x nilaiarus hubung singkat 3 phasa hasil perhitungannya lihattabel.ZS1Xtp1.iXts1.iZL1p I1EZS2Xtp2.iXts2.iV1ZL2pIpuZsutt2: 0.137 j.0.3966 Zsutt 2 p Zsutt2 .ZS1V2puGambar 3.6 Rangkaian ekivalen hubung singkat 2 fasaNilai arus hubung singkat 2 fasa adalah 0,867 x nilai arushubung singkat 3 phasa maka didapat :I2f20p : 0,867. I3f20p[ I2f20o] 5,811 x 103 A ( primer )4 / 12

MATERI SEMINAR TUGAS AKHIR“ Koordinasi Sistem Proteksi Trafo 30 MVA di Gardu Induk 150 kV Krapyak “E.ib150 Zs1 j.Xtp1 j.Xts1 ZL1p [I3f150o] 893,708 A ( primer )I2f150p : 0,867. I3f150p [ I2f150o] 774,845 AI2f150p nilai arus hubung singkat 2 fasa yang terjadi disisi 20 kV trafo sepanjang penyulang yang dirasakan disisi 150 kV trafo, sedangkan indek 0 adalah gangguan dinol km atau di bus 20 kV.Pada gambar 3.7 ditunjukkan grafik arus hubung singkat3 fasa yang dirasakan di sisi 150 kV trafo dan sisi 20 kVtrafo yang terjadi di 0 sampai 15 km panjang penyulang( p panjang penyulang )I 3F150p : Gangguan di bus 20 kV arus yang melalui netral trafo sisi20 kV adalah :If 20 p : [ If20o ] 7,346 x 103 A ( primer )Kotribusi arus urutan nol yang melalui belitan primertrafo sisi 150 kV pada arus dasar 20 kV ( If1Ф20p )adalah : Xtt 0 . j If 1 20 p : . If 20 Zso Xtp0.j Xtt0.j 41.08 109600 Xtt 0 . j If 1 20150 p : . If 20150 p Zso Xtp 0 . j Xtt 0 . j 8400I3f20p.[ If1Ф200 ] 3,507 x 103 A ( primer )Kontribusi arus urutan nol yang melalui belitan primertrafo sisi 150 kV pada arus dasar 150 kV :41.2 10I3f150p3.E.ib20 Zso Xtpo. j . Xtto. j Xts0.j Zs2 Xtp 2. j Zs1 Xtp1. j Xts1. j ZLp Zso Xtpo. j Xtto. j 72006000[ If1Ф201500 ] 467,624 A ( primer )Hubung singkat 1 phasa di bus 150 kV trafo ditunjukkanpada gambar 3.9 dan rangkaian ekivalen pada gambar3.1048003600240012000F202468101214161820Bus 150 kVpGambar 3.7 grafik arus hubung singkat 3 fasasisi 20 kV & 150 kV trafoPada gangguan di 20 km dari bus 20 kV trafo yangditunjukkan pada gambar 3.7 sebesar :[I3f2020] 1,345 x 103 A ( primer ) adalah arusgangguan 3 phasa pada 20 kV[I3f15020] 179,383 A ( primer ) adalah arus gangguan3 phasa pada 150 kVb. hubung singkat 1 phasaHubung singkat 1 phasa di bus 20 kV trafo ditunjukkanpada gambar 3.4 dan rangkaian ekivalen pada gambar 3.8Xtp1.jZS1 E-Xts1.jBus 20 kVGambar 3.9 diagram satu garis trafo danlokasi hubung singkat di bus 150 kV ( F2 )ZS1Zsutt1.p iZsutt 2.pZL2pI2ZSoZS2V1Xtso.iZL0pIf20oI0V23ZfZSoV0Gambar 3.8 Rangkaian ekivalen hubung singkat1 fasa ke bar 3.10 Rangkaian ekivalen hubung singkat 1fasa ke tanah di bus 150 kV dengan belitantertiary ( delta )5 / 12

MATERI SEMINAR TUGAS AKHIR“ Koordinasi Sistem Proteksi Trafo 30 MVA di Gardu Induk 150 kV Krapyak “Arus hubung singkat 1 fasa ke tanah sebagaiberikut:If150p : 3.E.ib150 Zso Zsutt0p . Xtpo. j Xtt0. j Zs1 Zsutt1p Zs2 Zsutt2p Zso Zsutt0p Xtp0. j Xtt0. j [ If1500 ] 2,401 x 103 A ( primer )Arus yang melalui netral SUTT sisi 150 kV denganmemperhitungkan belitan tertiary trafo adalah : Xtp0. j Xtt0. j If 150sutttrfp: .If 150p Zso Zsutt0 p Xtp0. j Xtt0. j [ If150sutttrf0 ] 2,292 x 103 A ( primer )Arus yang melalui netral trafo sisi 150 kV denganadanya belitan tertiary ( delta ) pada saat terjadi hubungsingkat satu fasa ke tanah di bus 150 kV adalah : Zso Zsutt0 p If 150trfp : .If 150p Zso Zsutt0p Xtp0.j Xtt0.j If150trf0 ] 1,103 x 103 A ( primer )Arus If150trf adalah yang dipakai untuk mengkoordinasikan rele arus lebih satu fasa ke tanah atau GFR yangdipasang di sisi primer trafo dengan GFR yang dipasangdi SUTT.3.6. Setelan OCR dan GFR Penyulang 20 kVPenyetelan rele proteksi OCR dan GFR menggunakanarus nominal penyulang sebesar 400 Amper dan rasio CTpenyulang adalah 400/1 A , settingnya adalah :a. OCR penyulang 20 kV.Penyetelan arus rele OCR ( Isetp ) 120 % x arusnominal penyulang atau nisbah primer CT penyulangdengan waktu 0,5 detikBesaran arus gangguan 2 fasa di bus 20 kV yang dipakaiuntuk perhitungan. Arus nominal rele ( InRyp ) 1Amper ( sekunder ), I2f20m [I2f200 ] Ihs 2 phasaIhs Arus hubung singkatI2f20m 5,811 x 103 A ( primer )If20m adalah arus hubung singkat 2 phasaSetelan arus Isetp : 1,2.400Isetp 480 A (primer )IsetpIsp : CTpIsp 1,2TappA ( sekunder ): IspInRypTapp 1,2Tapp adalah tap setelan rele OCR sama besaranpenyetelan sekunder.Waktu kerja yang diinginkan ( tp ) untuk gangguan 2 fasadi bus 20 kV.tp : 0,5 detik I 2 F 20 m 0 , 02 1Isetp TMSp : .tp0 ,14TMSp 0,183 TMS adalah penyetelan karakteristik,p penyulangPilih TMSp : 0,185 ( karena TMSp yang tersedia 0,0.025, 0.05,.1 )Waktu kerja aktual :tp : 0 ,14.TMSp I 2 f 20 m 0 , 02 1 Isetp tp 0,506 detikb.GFR PenyulangPenyetelan arus rele GFR ( Isetpg ) adalah 50 %x arus nominal penyulang atau nisbah CT penyulangdengan waktu 0,5 detik. Besaran arus gangguan 1 fasa dibus 20 kV yang dipakai perhitungan.Setelan arusIsetpg : 0,5 . 400 Isetpg 200 A (primer )IspgIsetpCTp: Ispg 0,5 A ( sekunder )Tappg: IspgInRypTappg 0,5Tapp adalah tap setelan rele GFR sama besaranpenyetelan sekunder.Waktu kerja yang diinginkan ( tpg ) untuk gangguan 1fasa di bus 20 kV.tpg 0,5 detik If20m [ If200 ] If20m 7,346 x 103 ATMSpg I 2 F 20 m Isetpg: 0 ,14 0 , 02 1 . tpgTMSpg 0,267 TMS adalah penyetelan karakteristik,pg penyulangPilih TMSpg : 0.26 ( karena TMSpg yang tersedia 0,0.025, 0.05,.1 )Waktu kerja aktual :tp : 0 ,14.TMSpg I 2 f 20 m 0 , 02 1 Isetpg tpg 0,5 detik3.7.Setting OCR dan GFR sisi Incoming 20 kV TrafoSetting rele proteksi OCR dan GFR menggunakan arusnominal trafo sisi sekunder 866 Amper, dan rasio nisbah CTtrafo adalah 1000 / 1 Amper,a. OCR sisi Incoming 20 kV trafoSetting arus rele OCR ( IsetS ) adalah 120 % x arusnominal sisi sekunder trafo atau nisbah primer CT sisisekunder dengan waktu 1,0 detik. Besaran arus gangguan 2fasa di bus 20 kV yang dipakai untuk perhitungan.Arus nominal rele ( InRyS ) 1AmperSetting arus InRyS: 1 Ampere (arus nominal rele )IsetS : 1,2. In20 IsetS 1,039 x 103 A ( primer )6 / 12

MATERI SEMINAR TUGAS AKHIR“ Koordinasi Sistem Proteksi Trafo 30 MVA di Gardu Induk 150 kV Krapyak “IspIsetSCTS: IsS 1,039 A ( sekunder )Tapp: IsSInRySTapS 1,039tSgpilih TapS : 1,00IsS: TapSpenyetelan arus sebenarnya :IsetS : TapS.InRyS.CT20IsetS 1 x 103 A ( primer )TapS adalah tap setelan rele OCR sisi 20 kV trafo samadengan besaran penyetelan sekunder.tS : 1,0 detikI2f20m : [ I2f200 ]2f20m 5,811 x 103 ATMSS I 2 F 20 m 0 , 02 1 IsetS : . tS0 ,14TMSS 0,25TMS adalah penyetelan karakteristik,S sekunder trafoPilih TMSS : 0,25 ( karena TMSp yang tersedia 0,0.025, 0.05,.1 )Waktu kerja aktual :tS : 0 ,14.TMSS I 2 f 20 m 0 , 02 1 IsetS tS 1 detikb. GFR sisi Incoming 20 kVPenyetelan rele GFR untuk arus ( IsetSg ) adalah 50 % xarus nominal sisi sekunder trafo atau nisbah primer CTsisi sekunder trafo, dengan waktu 1,0 detik. Besaran arusgangguan 1 fasa di bus 20 kV sebagai perhitungan.Setelan arus InRySg : 1 A ( arus nominal rele )IsetSg : 0,5 .In20IsetSg 433,013 A ( primer )IsSgTapSg: IsetSCT 20IsSg: InRySgIsSg 0,433 A ( sekunder )TapSg 0,433pilih TapSg : 0,40 IsSg : TapSgpenyetelan arus aktual :IsetSg : TapSg . InRySg . CT20IsetSg 400 A ( primer )TapSg adalah tap setelan rele GFR sisi 20 kV trafosama besaran penyetelan sekunderWaktu kerja yang diinginkan ( tSg ) untuk gangguan1 fasa di bus 20 kV.tSg : 1 detikIf20m : [ If200 ]3If20m 7,346 x 10 ATMSSgTMSSg 0,41 TMS adalah penyetelan karakteristik, Sg sekunder trafo. Pilih TMSSg 0.4 ( karena TMSSg yangtersedia 0, 0.025, 0.05,.1 )Waktu kerja aktual : I 2 F 20 m IsetSg : 0 ,140 , 02 1. tSg: 0 ,14 I 2 f 20 m IsetSg 0 , 02 1 .TMSSgtSg 1,097 detik3.8. Setting OCR dan GFR sisi 150 kV TrafoSetting rele proteksi OCR dan GFR menggunakankarakteristik rele StandartInverse IEC, sedangkan arusnominal trafo adalah 115 Amper dan rasio nisbah CT trafoadalah 150 / 1 Amper.a. OCR sisi 150 kV trafoSetting rele OCR untuk arus ( IsetP ) adalah 120 % x arusnominal sisi primer trafo atau rasio primer CT sisi primer,dengan waktu 1,5 detik untuk besaran arus gangguan 2 fasadi bus 20 kV sebagai perhitungan.Arus nominal rele ( InRyP ) 1 Amper .Setting arus InRyP: 1 Ampere (arus nominal rele)IsetP : 1,2. In150 IsetP 138,564 A (primer )IsetPIsP : CT 150IsP 0,924 A ( sekunder )TapP: IsPInRyPTapP 0,924pilih TapP : 0,9IsP: TapPsetting arus sebenarnya :IsetP : TapP.InRyP.CT150IsetP 135 A ( primer )TapP adalah tap setelan rele OCR sisi 150 kVtrafo sama dengan besaran setting sekunder.Waktu kerja yang diinginkan ( tS ) untuk gangguan 2 fasa dibus 20 kV, tP : 1,5 detik,2f150m : [ I2f1500 ]I2f150m 774,845 ATMSP I 2 f 150 o 0 , 02 1 IsetP : . tP0 ,14TMSP 0,381TMS adalah penyetelan karakteristik,P primer trafoPilih TMSP : 0,38 ( karena TMSp yang tersedia 0, 0.025,0.05,.1 )Waktu kerja aktual :0 ,14tP : .TMSP I 2 f 150 o 0 , 02 1 IsetP tP 1,476 detikb. GFR sisi 150 kVSetting rele GFR untuk arus ( IsetPg ) adalah 50 % xarus nominal sisi primer trafo atau rasio primer CT.7 / 12

MATERI SEMINAR TUGAS AKHIR“ Koordinasi Sistem Proteksi Trafo 30 MVA di Gardu Induk 150 kV Krapyak “Sisi primer trafo, dengan waktu 1,5 detik untuk besaranarus gangguan 1 fasa di bus 150 kV sebagai perhitungan.Setting arus InRyPg : 1 A ( arus nominal rele )IsetPg : 0,5 .In150IsetPg 57,735 A (primer)IsetPIsPg: IsPg 0,385ACT 150: (sekunder) TapPgIsPgInRyPgTapPg 0,385pilih TapPg : 0,40IsPg : TapPgSetting arus aktual :IsetPg : TapPg . InRyPg . CT150IsetPg 60 A ( primer )TapPg adalah tap setelan rele GFR sisi 150 kV trafosama dengan besaran setting sekunder.Waktu kerja yang diinginkan ( tPg ) untuk gangguan1 fasa di bus 150 kV, dan arus yang digunakan untukperhitunganadalah arus yang melalui belitan tertiary trafo( If150trf ). tPg : 1,5 detikIf150trfm: [ If150trf0 ]If150trfm 2,292 x 103 ATMSPg If 150 m IsetPg150: 0 , 14 0 , 02 1Issuttg: IsetsuttgCT 150: IssuttgInRysuttgTapsuttg 0,8Tapsuttg adalah tap setting rele GFR SUTT 150 kVsama dengan besaran setting sekunder.Waktu kerja yang diinginkan ( tsuttg ) untuk gangguan1 fasa di bus 150 kV, tsuttg : 1,0 detikIf150sutttrfm : [ If150sutttrf0 ]If150sutttrfm 4,771 x 103 A 0 , 02 1 .tsuttgTMSsuttg 0,546 TMS adalah penyetelan karakteristik,suttg suttPilih TMSsuttg : 0.55 ( karena TMSPg yang tersedia 0,0.025, 0.05,.1 )Waktu kerja aktual :0 ,14tsuttg : IF 150 sutttrfm Isetsuttg 0 , 02 1 .TMSsuttgtsuttg 1,007 detik3.6.6. Grafik Koordinasi Penyetelan ReleHasil perhitungan penyetelan rele dapatditunjukkan dalam grafik koordinasi rele sebagai berikut :a.grafik koordinasi OCR0 ,14.TMSP I 2 f 20 p 0 , 02 1 IsetP t1 p : 0 ,14.TMSS I 2 f 20 p 0 , 02 1 IsetS t 2 p : 0 ,14.TMSp I 2 f 20 p 0 , 02 1 Isetp . tPgIssuttg 0,8 A ( sekunder )TapsuttgTMSsuttgt 3 p : TMSPg 0,574 TMS adalah setting karakteristik,Pg primer trafo Pilih TMSPg : 0.55 ( karenaTMSPg yang tersedia 0, 0.025, 0.05,.1 )Waktu kerja aktual :0 ,14tPg : .TMSPg IF 150 sutttrfo 0 , 02 1 Isetsuttg tPg 0,958 detik3.6.5. Setting GFR SUTT 150 kVSetting rele GFR untuk arus ( Isuttg ) adalah 20 %x arus nominal SUTT atau rasio primer CT SUTT,dengan waktu 1,0 detik untuk besaran arus gangguan 1fasa di bus 150 kV sebagai perhitungan.Setting arus InRysuttg : 1 A (arus nominal rele)Isetsuttg : 0,2 .In sutt Isetsuttg 120 A (primer) IF 150 sutttrfm Isetsuttg: 0 ,14Grafik koordinasi setting OCR Trf.1098t1p7t2p65t3p4321002468101214161820pOCR sisi 150 kV TrafoOCR sisi 20 kV TrafoOCR PenyulangGambar 3.11 grafik koordinasi penyetelan rele OCR penyulang,I2f1500 ] 713,373 A[ I2f200 ] 5,352 x 103 A[ I2f15020 ] 152,785 AI2f2020 ] 1,146 x 103 AIsetP 135 AIset S 1 x 103 AIsetp 480 ATMSP 0,35TMSS 0,25TMSp 0,1758 / 12

MATERI SEMINAR TUGAS AKHIR“ Koordinasi Sistem Proteksi Trafo 30 MVA di Gardu Induk 150 kV Krapyak “a. grafik koordinasi GFR0 ,14.TMSpg If 20 p 0 , 02 1 Isetpg t 4 p : t 5 p : 0 ,14.TMSSg If 20 p 0 , 02 1 IsetSg Koordinasi GFR Trafo1098t4 p76t5 p5t6 p4321002468101214161820pGFR sisi 150 kV TrafoGFR sisi 20 kVGFR PenyulangGambar 3.12 Grafik koordinasi penyetelan rele GFRsisi penyulang & sisi 20 kV trafo[ If200 ] 6,814 x 103 A[ If2020 ] 813,178 AIsetSg 400 AIset pg 200 ATMSSg 0,4TMSpg 0,25IV.HASIL PERHITUNGAN DAN ANALISA4.1 Hasil PerhitunganHasil perhitungan setting rele proteksi trafo 3 yangberkapasitas 30 MVA, dengan tegangan transformasi 150/ 20 kV dan impedans tegangan ( Xt ) 12,5 % di GarduInduk 150 kV Krapyak adalah sebagai berikut :a. Setting dan koordinasi OCR trafo:Arus hubung singkat 3 phasa sisi 20 kV trafoyang dipakai sebagai dasar perhitungan adalah[ I3f200 ] 6,173 x 103 A ( primer )Arus hubung singkat 3 phasa sisi 150 kV trafoyang dipakai sebagai dasar perhitunganadalah [ I3f1500 ] 823,037 A ( primer )Setting penyulang Isetp 480 A ( primer )Isp 1,2A ( sekunder )Tapp 1,2TMSp 0,175standart inverse IECSetting sisi 20 kV trafoIsetS 1 x 103 A ( primer )IsS 1 ( primer )TapS 1TMSp 0,25standart inverse IECSetting sisi 150 kV trafoIsetP 135 A ( primer )IsP 0,9A ( primer )TapP 0,9TMSP 0,35standart inverse IECGrafik koordinasi setelan OCR trafo dengan gradingwaktu 0,5 detik ditunjukan pada gambar 4.10 ,14.TMSP I 2 f 20 p 0 , 02 1 IsetP t 1 p : b. grafik koordinasi GFR 150 trafo dengan SUTT0 ,14.TMSS I 2 f 20 p 0 , 02 1 IsetS t 2 p : tsuttgp : tPgp : 0 ,14 If 150 sutttrfp Isetsuttg 0 , 02 1 .TMSsuttg0 , 14 I 2 f 20 p Isetp t 3 p : 0 ,14.TMSPgIf 150 trfp 0 , 02 1IsetPg .TMSp0 , 02 1Grafik koordinasi setting OCR Trf.109Koordinasi GFR Trafo85t7 pt8 61820p02468101214161820pGFR sisi 750 kV TrafoGFR sisi 20 kVGambar 3.13 grafik koordinasi penyetelan rele GFR sisi 150 kV trafodan SUTT 150 kVOCR sisi 150 kV TrafoOCR sisi 20 kV TrafoOCR PenyulangGambar 4.1 Koordinasi OCR penyulang ,sisi 20 kV & 150 kVtrafo. Setting dan koordinasi GFR trafo9 / 12

MATERI SEMINAR TUGAS AKHIR“ Koordinasi Sistem Proteksi Trafo 30 MVA di Gardu Induk 150 kV Krapyak “Arus hubung singkat 1 phasa sisi 20 kV trafo yangdipakai sebagai dasar perhitungan adalah[ I1f200 ] 6,814 x 103 A ( primer )Arus hubung singkat 1 phasa sisi 150 kV trafo yangdipakai sebagai dasar perhitungan adalah [ I1f150trf0 ] 1,288 x 103 A ( primer )Setting penyulang Isetpg 200 A ( primer )Ispg 0,5A ( sekunder ) Tappg 0,5TMSpg 0,25standart inverse IECSetting sisi 20 kV trafo IsetSg 400 A ( primer )IsSg 0,4 A ( primer )TapSg 0,4TMSpg 0,4standart inverse IECSetting sisi 150 kV trafo IsetPg 60 A ( primer )IsPg 0,4A ( primer )TapPg 04TMSPg 0,675 standart inverse IECGrafik koordinasi setelan GFR penyulang dan sisi20 kV trafo dengan grading waktu 0,5 detik ditunjukanpada gambar 4.2t 4 p : 0 ,14.TMSpgIf 20 p 0 , 02 1Isetpg Setting GFR SUTT 150 kVIsetsuttg 120 A ( primer )Issuttg 0,8A ( primer )Tapsuttg 0,8TMSsuttg 0,55 standart inverse IEC Grafikkoordinasi setelan GFR sisi 150 kV trafo dengan GFRSUTT 150 kV dengan grading waktu 0,5 detikditunjukan pada gambar 4.3tsuttgp: tPgp: 0 ,14 If 150 sutttrfp Isetsuttg 0 ,14 If 150 trfp IsetPg 0 , 02 1 .TMSsuttg.TMSPg0 , 02 1Koordinasi GFR Trafo54.54t7 pt8 p3.532.521.5t 5 p : 0 ,14If 20 p IsetSg 1.TMSSg0 , 020.5 1087654321068101214161820Gambar 4.3 Koordinasi penyetelan GFR sisi 150 kV trafodan SUTT 150 kV9t6 p4GFR sisi 750 kV TrafoGFR sisi 20 kV10t5 p2pKoordinasi GFR Trafot4 p002468101214161820pGFR sisi 150 kV TrafoGFR sisi 20 kVGFR PenyulangGambar 4.2 Koordinasi penyetelan rele GFR penulangdansisi 20 kV trafoc. Setting dan koordinasi GFR sisi 150 kV trafo danSUTT 150 kV. Arus hubung singkat 1 phasa di bus150 kV dipakai sebagai dasar perhitungan, karenaadanya belitan tertiary dan impedans urutan nolSUTT 150 kV. Arus urutan nol yang melalui belitantertiary dipakai dasar perhitungan GFR sisi 150 kVtrafo adalah [ If150trf0 ] 1,288 x 103 A (primer )Setting GFR sisi 150 kV trafoIsetPg 60 A ( primer )IsPg 0,4A ( sekunder )TapPg 0,4TMSPg 0,675 standart inverse IEC4.2 AnalisaDari gambar 4.1 koordinasi setting OCR penyulang, sisiincoming 20 kV&sisi 50 kV trafo dapat dijelaskan bahwasesuai dengan perhitungan setting dan koordinasi rele OCRproteksi trafo dengan grading waktu kerja rele 0,5 detikkarena adanya beberapa faktor : Variasi dari kurva ideal sehingga toleransi errorwaktu yang digunakan 0,2 detik. Overshoot yang terjadi misalnya akibat pergerakanpiringan pada rele induksi 0,05 detik. Waktu operasi PMT 0,15 detik Celah kontak rele sehingga diperlukan waktu untukperpindahan ketika gangguan hilang 0,1 detik. Total perbedaan waktu 0,4 detik.Dengan grading waktu kerja rele 0,5 detikdimaksudkan apabila ada gangguan di sisi penyulang danrele proteksi di penyulang gagal kerja, maka diharapkan releproteksi pada sisi incoming 20 kV akan bekerja sebagaiback up proteksi dengan waktu tunda 0,5 detik dari relepenyulang. Rele sisi incoming 20 kV trafo juga di back updengan rele sisi 150 kV trafo dengan waktu tunda 0,5 detikdari waktu kerja rele sisi incoming 20 kV trafo.Dari gambar 4.2 koordinasi setting rele GFR penyulangdan sisi incoming 20 kV trafo dapat dijelaskan bahwa sesuaidengan perhitungan setting dan koordinasi rele GFRproteksi trafo untuk penyulang dan sisi incoming 20 kV10 / 12

MATERI SEMINAR TUGAS AKHIR“ Koordinasi Sistem Proteksi Trafo 30 MVA di Gardu Induk 150 kV Krapyak “trafo dengan grading waktu 0,5 detik, GFR sisi incoming20 kV trafo sebagai back up jika terjadi gangguan satuphasa ke tanah pada penyulang dan rele penyulang 20 kVgagal kerja. Untuk GFR sisi 150 kV trafo tidakdikoordinasikan dengan GFR incoming 20 kV trafo tapidikoordinasikan dengan GFR SUTT, karena trafomempunyai belitan tertiary ( delta ) yang memasuk arusurutan nol jika terjadi gangguan satu phasa ke tanah padasistem atau SUTT.Dari gambar 4.3 koordinasi setting rele GFR sisi 150kV trafo dan SUTT 150 kV dapat dijelaskan bahwasesuai dengan perhitungan setting dan koordinasi releGFR proteksi trafo sisi 150 kV dan SUTT 150 kV, jikaterjadi gangguan satu phasa ke tanah pada sistem atauSUTT 150 kV, maka rele sisi 150 kV SUTT saja yangakan beker

Tujuan pembuatan tugas akhir ini adalah menghitung dan menganalisis penyetelan koordinasi rele proteksi OCR & GFR trafo 30 MVA di Gardu Induk Krapyak, sehingga didapat setting yang benar dan proteksi trafo akan bekerja dengan baik. 1.3 Pembatasan