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

yang diberikan kepada saya.

4. Bapak Slamet Hani ST, MT selaku Dosen Pembimbing Kerja Praktek Nyata,

Institut Sains & Teknologi Akprind Yogyakarta.

5. Budi Santoso selaku Manajer APP Salatiga yang telah memberikan ijin untuk

melaksanakan kerja praktek di APP Salatiga.

6. Bapak Nurkholis selaku SPV JARGI Kentungan dan Gejayan dan pembimbing

lapangan kerja praktek yang senantiasa memberikan pengarahan tentang teknis

pelaksanaan kerja praktek.

7. Seluruh Staf dan karyawan PT. PLN (PERSERO) P3B JAWA BALI AREA

PELAKSANA PEMELIHARAAN SALATIGA GARDU INDUK 150 KV

GEJAYAN Yogyakarta atas kesediaan dan kerja samanya selama pelaksanaan

kerja praktek .

8. Kepada kedua orangtuaku yang telah membesarkan dan memberikan motifasi kuat

dalam melaksankan kerja praktek ini.

9. Rekan-rekan mahasiswa yang melaksanakan kerja praktek yang juga merupakan

teman sekelompok selama pelaksanaan kerja praktek

10. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Institut Sains & Teknologi

Akprind Yogyakarta yang telah memberikan masukan-masukan dalam penyusunan

laporan ini

11. Semua pihak yang telah membantu dalam pelaksanaan maupun pembuatan laporan

Kerja Praktek ini, walaupun tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Penulis menyadari laporan ini masih jauh dari sempurna dan sudah barang tentu

masih banyak kekurangannya baik segi teknik, penyajian dan bahasa. Oleh sebab itu

penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk perbaikan

dimasa yang akan dating. Dan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua

Yogyakarta, Juni 2015

Penyusun

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL................................................................................i

HALAMAN PENGESAHAN...............................................................ii

KATA PENGANTAR.............................................................................iv

DAFTAR ISI .............................................................................................vi

DAFTAR GAMBAR ............................................................................viii

DAFTAR LAMPIRAN .........................................................................ix

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang........................................................................1

1.2 Perumusan Masalah................................................................2

1.3 Maksud dan Tujuan................................................................2

1.4 Waktu dan Tempat Pelaksanaan.............................................3

1.5 Batasan Masalah.....................................................................4

BAB II TINJAUAN UMUM PERUSAHAAN

2.1 Sejarah PT.PLN (Persero) APP Salatiga.................................5

2.2 Visi, Misi dan Motto Perusahaan.............................................8

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Metode Pengumpulan Data....................................................10

3.2 Metode Analisis Data............................................................15

BAB IV LANDASAN

4 Umum……………………………………………………......16

4.1 Pengertian relai diferensial…………………………………..17

4.2 Prinsip kerja relai diferensial …………..................................17

4.3 Gangguan di luar daerah pengaman ………………………...19

4.4 Ketidak seimbangan arus relai diferensial…………………..22

4.5Karakteristik relai diferensial………………………………...23

4.6 Prinsip kerja relai diferensial sebagai pengaman busbar……23

BAB V PEMBAHASAN

5.1Perhitungan arus pembanding yang sama besar rasio CT

antara primer dan skunder transformator XIAN SVZ 150

KV / 20 KV............................................................ …...…28

BAB VI KESIMPULAN

6.1 Kesimpulan.............................................................................33

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1.Struktur Organisasi PT.PLN (Persero) APP SALATIGA.........11

Gambar 3.1 single line diagram GIS Gejayan................................................15

Gamabr 4.1 prinsip hukum khirchof ..............................................................18

Gambar 4 .2 pengawatan relai difernsial .......................................................18

Gambar 4.3 sistem pengaman relai diferensial...............................................19

Gambar 4.4 gangguan di daerah luar pengaman relai difernsial....................19

Gambar 4.5 gangguan di dalam daerah pengaman sumber dua arah .............20

Gambar 4.6 single line diagram relai diferensial transformator....................21

Gambar 4.7 wiring diagram relai diferensial transformator Ynyn.................21

Gambar 4.8 perbedaan karakteristik CT yang menyebabkan

timbulnya ketidak seimbangan arus..........................................22

Gambar 4.9 karakteristik relai difernsial .......................................................23

Gamabr 4.10 line differential relay ................................................................24

Gambar 4 .11 prinsip kerja skema perbandingan arus ...................................24

Gambar 4.12 prinsip kerja skema arus seimbang...........................................24

Gambar 4.13 prinsip kerja skema tegangan seimbang...................................24

Gambar 4.14a keadaan tidak ada gangguan bus-bar ......................................25

Gambar 4.14b keadaan ada gangguan pada bus-bar.......................................26

Gambar 4.14c keadaan ada gangguan pada bus-bar .....................................27

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1 Jumlah gardu induk yang dikelola APP Salatiga ..............................6

Tabel 2 Jumlah trafo yang dikelola APP Salatiga...........................................6

Tabel 3 Total panjang transmisi .....................................................................6

Tabel 4 Data pengukuran transformator 150 KV ..........................................10

Tabel 5 Pengukuran transformator I 20 KV ..................................................11

Tabel 6 Pengukuran pada transformator II 150 KV ......................................12

Tabel 7 Pengukuran transformator II 20 KV .................................................13

Tabel 8 Pengukuran saluran kabel tegangan tinggi 150 KV GI Gejayan.......14

Tabel 9 Hubungan CT dan Aux . CT untuk relai deferensial.........................23

Tabel 10 Data pengukuran transformator 150 KV ........................................28

Tabel 11 Pengukuran transformator I 20 KV.................................................29

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sistem keterandalan pada jaringan distribusi sangat besar peranannya untuk

memenuhi kebutuhan tenaga listrik pada setiap konsumen. Oleh karena peranannya

yang sangat penting bagi konsumen maka penyaluran listrik PT. PLN tidak boleh

terputus selama 24 jam. Hal ini akan mengakibatkan kerugian yang sangat besar bagi

konsumen. Bagian dari sistem tenaga listrik yang paling dekat dengan pelanggan

adalah sistem distribusi. Sistem distribusi merupakan hal yang banyak mengalami

gangguan, sehingga masalah dalam operasi sistem distribusi adalah mengatasi

gangguan, jumlah gangguan dalam sistem distribusi relative banyak dibandingkan

dengan jumalah gangguan pada bagian sistem yang lain seperti pada unit pembangkit,

saluran transmisi dan transformator gardu induk. Sistem distribusi tenaga listrik

merupakan suatu sistem penyalur energi listrik dari pusat pembangkit tenaga listrik

(power station) pada tingkat tegangan yang diperlukan, pada umumnya terdiri dari

beberapa bagian yaitu: Gardu induk, Jaringan Distribusi Primer, Gardu Distribusi,

Jaringan Distribusi Sekunder. Populasi penduduk yang semakin tahun terus bertambah

mengakibatkan kebutuhan akan energy listrik juga semakin bertambah.

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas adalah difokuskan pada permasalahan

bagaiman penjelasan umum mengenai jaringan transformator, gangguan dan Gardu

induk, Jaringan Distribusi Primer, Gardu Distribusi, Jaringan Distribusi Sekunder .

1.3. Maksud dan Tujuan

Praktek Kerja Nyata ini diadakan dengan berbagai tujuan dan manfaat yang

dapat diambil oleh mahasiswa, antara lain adalah :

a. Tujuan umum :

Diharapkan dengan diadakannya program praktek kerja nyata akan menambah

pengalaman kerja khususnya bagian mahasiswa dan memadukan ilmu yang

dikampus dengan kenyataan yang sebenarnya yang ada pada dunia ketenaga

kerjaan.

b. Tujuan khusus :

Untuk memenuhi salah satu syarat dalam penyusun proposal kerja

praktek yang ada pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi

Industri Insitut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.

Untuk meningkatkan keprofesionalan khususnya pada bidang keahlian

teknologi bagi mahasiswa dan memenuhi tuntutan peningkatan mutu

profesional dan sumber daya manusia (SDM) yang handal memenuhi

kebutuhan sub – sektor industri.

Untuk memperdalam pengalaman/wawasan sesuai dengan bidang yang

dipraktekkan serta untuk melatih kemampuan berfikir mengungkapkan

pendapat dan menyusun suatu laporan.

Untuk mendapatkan gambaran yang sebenarnya tentang pekerjaan yang

ada, sebagai bekal setelah selesai kuliah.

c. Manfaat Bagi Mahasisawa :

Memperoleh pengetahuan dan pengalaman tentang dunia kerja yang

sesungguhnya, khususnya di PT PLN (Persero) Penyaluran dan Pusat

Pengatur Beban Jawa Bali Area Pelaksana Pemeliharaan Salatiga

Basecamp Yogyakarta Gardu Induk 150 KV Gejayan. sehingga dapat

mempersiapkan langkah – langkah yang perlu diambil untuk

menyesuaikan diri dalam lingkungan kerjanya pada masa yang akan

datang.

Menambah keterampilan, wawasan dan pengalaman khususnya di

bidang elektro pada keahlian ketenagaan didunia kerja secara langsung.

Meningkatkan dan mengembangkan kemampuan dalam

mengumpulkan data, menganalisa dan menyimpulkan suatu

permasalahan teknik.

Memenuhi kurikulum yang telah ditetapkan oleh kampus.

1.4. Waktu dan Temapat Praktek Kerja Nyata

Pelaksanaan Praktek Kerja Nyata dilaksanakan pada 4 Mei 2015 samapai

dengan tanggal 29 Mei 2015, di kantor PT PLN (Persero) Penyaluran dan Pusat

Pengatur Beban Jawa Bali Area Pelaksana Pemeliharaan Salatiga Basecamp

Yogyakarta Gardu Induk 150 KV Gejayan.

1.5.Batasan Masalah

Dalam laporan Praktek Kerja Nyata di PT. PLN (Persero) Penyaluran dan

Pusat Pengatur Beban Jawa Bali Area Pelaksana Pemeliharaan Salatiga Basecamp

Yogyakarta Gardu Induk 150 KV Gejayan, Yogyakarta. Penulisan ini menjelaskan

mengenai sistem proteksi menggunakan rele diffrensial di PT. PLN (Persero)

Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban Jawa Bali Area Pelaksana Pemeliharaan

Salatiga Basecamp Yogyakarta Gardu Induk 150 KV Gejayan dikota Yogyakarta.

BAB II

TINJAUAN UMUM PERUSAHAAN

2.1. Sejarah PT PLN (Persero) APP Salatiga.

PT PLN (Persero) APP Salatiga merupakan salah satu unit dari PT PLN

(Persero) P3B Jawa Bali dimana dibentuk berdasarkan SK Direktur No.

1466.K/DIR/2011 tanggal 13 Desember 2011. Proses Bisnis APP Salatiga adalah

Pelaksana Pemeliharaan.

Tugas utama PT PLN (Persero) APP Salatiga adalah mengelola transmisi dan

transaksi tenaga listrik di wilayah sistem Salatiga, Yogyakarta, Surakarta secara

unggul, andal, terpercaya

Wilayah Kerja PT PLN (Persero) APP Salatiga adalah meliputi 3 (tiga) daerah

atau Basecamp yaitu Basecamp Salatiga, Yogyakarta dan Surakarta dengan jumlah

gardu induk yang dikelola sebanyak 31 (tiga puluh satu), dimana terdapat 62 Trafo

IBT Dan Trafo Distribusi (3638 MVA) serta panjang transmisi 2101,702 kms .

JUMLAH ASET DI APP SALATIGA

Dalam menjalankan fungsinya sebagai pengelola dan pemeliharaan, APP

Salatiga memiliki aset yang terpasang dan tersebar di seluruh wilayah Salatiga,

Surakarta dan Yogyakarta. Jumlah aset yang dimiliki APP Salatiga s.d tahun 2012

adalah Rp 3,935 Triliun.

Jumlah Gardu Induk yang dikelola APP Salatiga saat ini berjumlah 31 unit,

baik GIS maupun GI Konvensional baik di Grid 500 kV maupun 150 kV

Tabel 1 Jumlah Gardu Induk yang dikelola APP Salatiga

Tabel 2 jumlah trafo yang dikelola APP Salatiga

Tabel 3 total panjang transmisi

PROGRAM UNGGULAN

1. Manajemen Aset

Manajemen Aset (Asset Management/AM) merupakan bagian dari program

Metamorfosa yang sedang dikembangkan PLN Pusat. Penjabaran AM tersebut

bertujuan untuk mencapai efektivitas pembiayaan investasi (cost effectiveness of

investment) dan memaksimalkan keuntungan jangka panjang.

2. Pembentukan Tim Verifikasi Operasi Sistem Penyaluran

Sehubungan dengan terjadinya gangguan pada system penyaluran di wilayah

kerja APP Salatiga, maka perlu dilakukan verifikasi gangguan operasi system dengan

tujuan untuk mengetahui penyebab gangguan.

3. Remapping SDM

Remapping SDM merupakan langkah yang dilakukan manajemen untuk

mengoptimalkan fungsi SDM untuk mencapai target dan tujuan perusahaan

4. Code Of Conduct & Good Corporate Government

Code of conduct (tata nilai) adalah kaidah‐kaidah yang menjadi landasan bagi

kita dalam bertindak dan mengambil keputusan. Perjalanan mewujudkan Visi melalui

Misi menuntut perilaku tertentu dari para pegawai APP Salatiga. Perilaku yang

diharapkan dari setiap pegawai diwujudkan melalui core values yang perlu dijunjung

tinggi oleh setiap anggota organisasi.

5. Penyempurnaan proses bisnis

Proses bisnis merupakan sekumpulan tugas atau aktivitas untuk mencapai

tujuan yang diselesaikan baik secara berturut atau paralel oleh manusia atau sistem

baik diluar ataupun didalam organisasi, juga merupakan sebuah abstraksi yang

menggambarkan cara orang‐orang atau pihak‐pihak saling berinteraksi di dalam

sistem, untuk menangani permintaan bisnis yang dijelaskan dalam cara tertentu.

6. SMK3

Bertujuan menciptakan suatu sistem Keselamatan dan Kesehatan Kerja (K3)

di tempat kerja dengan melibatkan unsur manajemen, tenaga kerja/ pegawai, kondisi

dan lingkungan kerja yang terintegrasi dalam rangka mencegah dan mengurangi

kecelakaan dan penyakit akibat kerja serta terciptanya tempat kerja yang aman (Safe),

efisien dan produktif.

2.2. Visi, Misi dan Motto Perusahaan

PT. PLN (Persero) mempunyai visi, misi dan motto. Visi, misi dan moto perusahaan

ini adalah :

VISI:

Diakui sebagai Perusahaan Kelas Dunia yang Bertumbuh kembang, Unggul

dan Terpercaya dengan bertumpu pada potensi Insani

MISI UTAMA:

Melakukan dan mengelola penyaluran tenaga listrik Menjalankan bisnis

kelistrikan dan bidang lain yang terkait, berorientasi pada kepuasan pelanggan,

anggota perusahaan, dan pemegang saham.

Menjadikan tenaga listrik sebagai media untuk meningkatkan kualitas

kehidupan masyarakat.

Mengupayakan agar tenaga listrik menjadi pendorong kegiatan ekonomi.

Menjalankan kegiatan usaha yang berwawasan lingkungan.

Sedangkan visi dan misi PT PLN (Persero) P3B Jawa dan Bali APP Salatiga adalah :

VISI:

Menjadi unit pengelola transmisi dan transaksi tenaga listrik yang Unggul,

Andal dan Terpercaya berkelas dunia.

MISI UTAMA:

Melakukan dan mengelola penyaluran tenaga listrik tegangan tinggi secara

efisien, andal, dan akrab lingkungan;

Mengelola transaksi tenaga listrik secara kompetitif, transparan dan adil;

Motto

Listrik untuk kehidupan yang lebih baik (the electricity for a better life).

STRUKTRU ORGANISASI APP SALATIGA

Gambar 2.1 Struktur Organisasi APP SALATIGA

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Metode Pengumpulan Data

Dalam pelaksanaan penelitian / pengambilan data untuk transformator 20 kV di

PLN GIS 150KV Gejayan Yogyakarta dilakukan dalam kurung waktu 3 minggu, sbb:

1. Minggu pertama pengenalan pada perusahaan dan melihat kondisi lapangan,

serta menentukan daerah bagian yang mau diambil datanya.

2. Minggu kedua Melakukan pengukuran transformator distribusi pada jaringan

listrik pada pukul 10:00 wib dan 19:00 wib Transformator adalah XIAN SFZ

150KV/20KV. Dan kondisi Transformator

Table 4. 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 5. Pengukuran Transformator I 20KVHari ke

SUHU POSISI TAB

COUNTER OLTC

SISI 20KV IN 1732 AMPER

OIL WIND .P WIND.S KV R S T

1. 56 66 66 13 96934 20.4 1232 1180 1225

59 70 70 15 96938 20.4 1361 1365 1355

2. 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

Pada transformator 2 II merek XIAN SFZ 150KV/20KV

Tabel 6. Pengukuran Pada Transformator II 150KV

Tabel 7. Pengkuran pada transformator II 20k

Hari ke

SUHU POSISI TAB

COUNTER OLTC

SISI20KV IN 1732 AMPER

OIL WIND .P WIND.S KV R S T

1. 55 65 65 13 97228 20.7 975 985 965

57 68 68 15 97293 20.7 1163 1137 1121

2. 57 66 66 13 97288 20.6 1160 1165 1155

57 67 68 14 - 20.8 1132 1127 1131

3. - - - 14 - 20.8 - - -

58 68 68 - 97299 - 993 979 971

4. - - - - - - - - -

Hari ke

SISI 150 KV IN : 230,9 AMPER

PUKUL KV R S T MW MVAR

1

10:00 145 150 140 135 33 30

19:00 143 165 160 150 35 31

2

10:00 147 180 170 165 39 34

19:00 143 162 150 150 35 30

3

10:00 - - - - - -

19:00 145 150 140 135 34 27

4

10:00 - - - - - -

19:00 145 143 137 133 31 27

5

10:00 144 125 225 220 49 42

19:00 146 160 155 155 37 32

6

10:00 145 217 206 201 47 41

19:00 145 151 144 140 32 29

7

10:00 145 190 180 175 42 32

19:00 143 105 155 160 36 30

63 66 65 14 97315 21 897 961 919

5. 59 71 71 16 97326 20.6 1495 1500 1475

- - - 14 - 20.6 1131 1119 1121

6. 61 70 71 14 97347 20.7 1393 1418 1410

- - - - - 20.6 993 980 970

7. 58 69 69 14 97358 20.5 1240 1255 1235

- - 15 - 20.6 1153 1135 1141

3. Minggu ketiga melakukan pengukuran saluran kabel tegangan tinggi 150KV

pukul 10.00 wib dan 19.00 Wib, dengan mengambil data berupa tegangan dan

arus yang ada pada SKTT KENTUNGAN 1, SKTT Kentungan 2 Dan Koppel.

Tabel 8. Pengukuran Saluran Kabel Tegangan Tinggi 150 KV GI Gejayan

Hari ke

Waktu Sktt kentungan in 500 A Sktt kentungan II in 500A Koppel in 2000A

kv A MW MVAR KV A MW MVAR KV A KV1 10:00 150 120 -30 2 150 130 -30 -10 150 0 150

19:00 147 118 -30 - 147 118 -30 -10 147 0 1472 10:00 - - - - - - - - - -

19:00 150 148 -35 0 150 153 -35 -12 150 0 1503 10:00 - - - - - - - - - - -

19:00 148 150 -35 -2 148 180 -35 -12 148 0 1484 10:00 140 180 -40 -10 140 200 -30 -20 140 0 140

19:00 146 155 -35 -2 146 163 -34 -15 146 0 1465 10:00 149 165 -40 -5 149 175 -38 -18 144 0 149

19:00 145 162 -36 -3 145 170 -36 -15 145 0 1456 10:00 145 175 -40 -10 145 193 -40 -20 145 0 145

19:00 145 170 -35 -5 145 180 -40 -18 145 0 1457 10:00 146 180 -40 -8 146 190 -40 -18 146 0 146

19:00 144 170 -35 -5 144 180 -40 -15 144 0 144

Gambar 3.1 Single Line Diagram GIS Gejayan

3.2 Metode Analisis Data

Metode yang digunakan untuk menganalisis data penulisan karya tulis ini dengan

melakukan penelitian eksperimen, dengan bebrapa studi kasus dalam penggunaan

jaringan distribusi.Penulis melakukan pemahaman tentang dan bagaimana

mengimplementasikan kedalam bentuk karya tulis ini.

BAB IV

LANDASAN TEORI

4. Umum

Proteksi transmisi tenaga listrik sangat penting dalam proses penyaluran daya

dari satu tempat ke tempat yang lain. Ini dikarenakan prinsip dalam transmisi tenaga

listrik yang baik salah satunya adalah aman selain andal dan ekonomis. Proteksi

tenaga listrik merupakan bagian yang menjamin bahwa dalam transmisi tenaga lisrik

dapat dikatakan aman. Dapat dikatakan aman karena dalam transmisi tenaga listrik

akan diberikan suatu alat yang berfungsi untuk mengamankan transmisi dari gangguan

bahkan mengamankan manusia dari bahaya yang ditimbulkan oleh pemindahan daya

listrik dari suatu tempat ke tempat yang lain.

Proteksi transmisi tenaga listrik sangat diperlukan dalam transmisi tenaga

listrik. Dengan proteksi yang bagus, maka transmisi tidak akan rusak ketika ada

sebuah gangguan yang bersifat sementara. Jika proteksi transmisi tenaga listrik baik,

maka nilai ekonomis dapat diperoleh karena jika dalam suatu transmisi terjadi

gangguan, maka kerusakan peralatan tidak dapat menyebar keperalatan yang lain

dikarenakan ada sebuah proteksi transmisi. Nilai ekonomis dan aman dapat dipadukan

menjadi nilai andal. Andal yang dimaksud disini adalah tidak membahayakan manusia

yang berada disekitar transmisi tenaga listrik sehingga manusia yang berada disekitar

transmisi ini tidak mengalami gangguan kesehatan maupun gangguan material.

4.1 Pengertian Relai Diferensial

Relay diferensial merupakan pengaman utama pada generator, transformator

dan bus-bar, sangat selektif , cepat bekerja tidak perlu berkoordinasi dengan relay lain

dan tidak dapat digunakan sebagai pengaman cadangan untuk seksi atau daerah

berikutnya.

Relay diferensial mengamankan peralatan tersebut diatas dari gangguan

hubung singkat yang terjadi di dalam generator ataupun transformator, antara lain

hubung singkat antara kumparan dengan kumparan atau antara kumparan dengan

tangki. Relai ini harus bekerja kalau terjadi gangguan di daerah pengamanan, dan

tidak boleh bekerja dalam keadaan normal atau gangguan di luar daerah pengamanan.

Ini juga merupakan unit pengamanan dan mempunyai selektifitas mutlak. Relay

diferensial merupakan suatu relay yang prinsip kerjanya berdasarkan kesimbangan

(balance), yang membandingkan arus-arus sekunder transformator arus (CT)

terpasang pada terminal-terminal peralatan atau instalasi listrik yang diamankan.

Penggunaan relay diferensial sebagai relay pengaman, antara lain pada generator,

transformator daya, bus bar, dan saluran transmisi. Relay diferensial digunakan

sebagai pengaman utama (main protection) pada transformator daya yang berguna

untuk mengamankan belitan transformator bila terjadi suatu gangguan. Relay ini

sangat selektif dan sistem kerjanya sangat cepat.

4.2 Prinsip kerja relay diferensial

Relay diferential prinsip kerjanya berdasarkan hukum kirchof, dimana arus

yang masuk pada suatu titik, sama dengan arus yang keluar dari titik tersebut seperti

gambar dibawah..

I1 I2 I1 = I2

Gambar 4.1 Prinsip hk Khirchof

Sebagaimana disebutkan diatas, Relay diferensial adalah suatu alat proteksi

yang sangat cepat bekerjanya dan sangat selektif berdasarkan keseimbangan (balance)

yaitu perbandingan arus yang mengalir pada kedua sisi trafo daya melalui suatu

perantara yaitu trafo arus (CT). Dalam kondisi normal, arus mengalir melalui peralatan

listrik yang diamankan (generator, transformator dan lain-lainnya). Arus-arus sekunder

transformator arus, yaitu I1 dan I2 bersikulasi melalui jalur IA. Jika relay pengaman

dipasang antara terminal 1 dan 2, maka dalam kondisi normal tidak akan ada arus yang

mengalir melaluinya. Dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 4.2 Pengawatan Dasar Relay Differensial

Jika terjadi gangguan diluar peralatan listrik peralatan listrik yang diamankan

(external fault), maka arus yang mengalir akan bertambah besar, akan tetapi

sirkulasinya akan tetap sama dengan pada kondisi normal, sehingga relay pengaman

tidak akan bekerja untuk gangguan luar tersebut. Jika gangguan terjadi didalam

(internal fault), maka arah sirkulasi arus disalah satu sisi akan terbalik, menyebabkan

keseimbangan pada kondisi normal terganggu, akibatnya arus ID akan mengalir

melalui relay pengaman dari terminal 1 menuju ke terminal 2. Selama arus-arus

sekunder transformator arus sama besar, maka tidak akan ada arus yang mengalir

melalui kumparan kerja (operating coil) relay pengaman, tetapi setiap gangguan (antar

fasa atau ke tanah) yang mengakibatkan sistem keseimbangan terganggu, akan

menyebabkan arus mengalir melalui Operating Coil relay pengaman, maka relai

pengaman akan bekerja dan memberikan perintah putus (tripping) kepadacircuit

breaker (CB) sehingga peralatan atau instalasi listrik yang terganggu dapat diisolir dari

sistem tenaga listrik. Seperti gambar dibawah ini :

Gambar 4.3 Sistem Pengaman Relay Diferensial

4.3 Gangguan di luar daerah pengamanan

Gambar 4.4 Gangguan di luar daerah pengamanan relay differensial

Arau yang mengalir pada relay

adalah : id = i1 - i2 = 0

Dimana :

i1 = arus yang mengalir pada CT1 i2 = arus yang mengalir pada CT2

Maka relay tidak akan bekerja jika terjadi gangguan di luar daerah

pengamanannya

Transformator disuplai dari dua arah

Gambar 4.5 Gangguan di dalam daerah pengamanan, sumber dua arah.

G1 arus mengalir kearah gangguan. G2 arus mengalir kearah gangguan.

Sehingga : Id = i1 + i2 Maka relay akan bekerja.

Single line diagram relay differential

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