SKRIPSI

STUDI ANALISIS KOORDINASI

OVER CURRENT RELAY (OCR) DAN GROUND FAULT RELAY (GFR)

PADA RECLOSER DI SALURAN PENYULANG PENEBEL

I DEWA GDE AGUNG BUDHI UDIANA

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR – BALI

2016

i

SKRIPSI

STUDI ANALISIS KOORDINASI

OVER CURRENT RELAY (OCR) DAN GROUND FAULT RELAY (GFR)

PADA RECLOSER DI SALURAN PENYULANG PENEBEL

I DEWA GDE AGUNG BUDHI UDIANA

0904405013

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR – BALI

2016

ii

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS

Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri,

dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk

telah saya nyatakan dengan benar.

Nama : I Dewa Gde Agung Budhi Udiana

NIM : 0904405013

Tanda Tangan : ...............................

Tanggal : 15 Juli 20162 April 2014.........

iii

STUDI ANALISIS KOORDINASI OVER CURRENT RELAY (OCR) DAN

GROUND FAULT RELAY (GFR) PADA RECLOSER DI SALURAN

PENYULANG PENEBEL

Skripsi ini Diajukan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata 1 (S1) dalam

Jurusan Teknik Elektro dan Komputer pada Fakultas Teknik Universitas Udayana

I DEWA GDE AGUNG BUDHI UDIANA

NIM. 0904405013

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN –BALI

2016

iv

v

UCAPAN

TERIMA KASIH

“Om Swastiastu”,

Pertama – tama perkenankanlah penulis memanjatkan ouji syukur ke

hadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa / Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya atas

karunia-Nya, skripsi ini dapat diselesaikan.

Pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan Terima Kasih

yang sebesar besarnya kepada Ir. I Gede Dyana Arjana, MT., selaku pembimbing

I yang dengan penuh perhatian telah memberikan dorongan, semangat,

bimbingan, dan saran selama penulis mengikuti program Sarjana. Terima kasih

sebesar-besarnya pula penulis sampaikan kepada Ir. Tjok. Gede Indra Partha,

M.Erg.,MT.selaku pembimbing II yang dengan penuh perhatian dan kesabaran

telah memberikan bimbingan dan saran kepada penulis.

Ucapan terima kasih ini juga ditujukan kepada Dekan Fakultas Teknik

Universitas Udayana yang dijabat oleh Ir. I Ngakan Putu Gede Suardana,

MT.,Ph.D,. Tidak lupa penulis ucapkan terima kasih kepada Wayan Gede

Ariastina, ST. M.Eng.Sc., Ph.D, selaku ketua jurusan Teknik Elektro dan

Komputer atas fasilitas dan kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk

menyelesaikan pendidikan di Program Studi Teknik Elektro dan Komputer.

Ungkapan terima kasih penulis sampaikan pula kepada para penguji Skripsi yaitu,

Ir. A.A. Gede Maharta Pemayun, MT., Ir. I Wayan Rinas, MT., I Made Suartika,

ST., yang telah memberikan saran, masukan sanggahan dan koreksi sehingga

skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang

tulus disertai penghargaan kepada kedua Orang Tua yaitu Drs. I Dewa Made Oka

dan Desak Putu Anom Suprawati yang telah mengasuh dan membesarkan penulis

hingga saat ini, mengajarkan penulis selalu berpikir logis dan memberikan

semangat berjuang untuk dapat menyelesaikan skripsi ini. Terima kasih kepada

kedua adik yaitu Dewa Ayu Sri Laksmi dan Dewa Ayu Tri Udiani dan keluarga

besar I Dewa Putu Sanggra yang selalu memberikan semangat dan dukungan.

vi

Terima kasih pula kepada Putu Inna Ariyanthi, S.Pd yang selalu membantu,

memberi semangat, memberikan dukungan moril, dan selalu menemani penulis

selama penyusunan skripsi ini.

Akhirnya penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar – besarnya

kepada teman – teman Elektro 09 dan group kumis tipis manis yang dengan penuh

pengorbanan turut membantu dalam segala hal dalam penyusunan skripsi ini.

Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa / Tuhan Yang Maha Esa selalu

melimpahkan rahmat-Nya kepada semua pihak yang telah membantu penulis

dalam menyelesaikan skripsi.

“Om Santih Santih Santih Om”,

Denpasar, Juli 2016

Penulis

vii

ABSTRAK

Gangguan hubung singkat menyebabkan terjadinya arus lebih yang besar

dan dapat menyebabkan gangguan pada kinerja peralatan seperti trafo distribusi

dan menyebabkan gangguan yang terjadi semakin meluas.

Dalam mengatasi hal atau gangguan tersebut dibutuhkan system proteksi

pada system distribusi. Melihat hal tersebut perlu adanya suatu koordinasi antara

komponen penunjang system proteksi tersebut yang terdiri dari Over Current

Relay (OCR), dan Ground Fault Relay (GFR) pada Recloser saluran Penyulang

Penebel.

Seeting OCR antara relay penyulang Penebel, Recloser celagi, recloser

Bakisan dan Recloser Benanamasih kurang selektif, dengan nilai waktu

koordinasi antar pengaman rata-rata masih kurang dari 0,2 detik. Maka setting

OCR dan GFR relay penyulang Penebel, recloser Celagi, Recloser Bakisan, dan

Recloser Benana direkomendasikan untuk dilakukan setting ulang.

Kata Kunci: Over Current Relay (OCR), Ground Fault Relay (GFR), Recloser,

Proteksi, Hubung Singkat

viii

ABSTRACT

Short circuit causes over current and can cause interference with the

performance of equipment such as distribution transformers and causing

widespread disruption occurred.

In the face of such interference is required or protection system on the

distribution system. Seeing need for a coordination between the supporting

component of the protection system consisting of Over Current Relay (OCR), and

Ground Fault Relay (GFR) on the feeder line Recloser of Penebel.

Setting OCR between the Relay Feeder of Penebel, Recloser Celagi,

recloser Bakisan, and Recloser Benana still less selective, with the time value of

the security coordination between the average was less than 0,2 seconds. Then the

OCR setting and GFR relay feeder of Penebel, Recloser celagi, Bakisan, and

recloser Benana recommended for re-setting.

Keywords : Over Current Relay (OCR), Ground Fault Relay (GFR), Recloser,

Protection, Short Circuit

ix

DAFTAR ISI

JUDUL ............................................................................................................. i

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS.................................................. ii

PERSYARATAN GELAR................................................................................ iii

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. iv

UCAPAN TERIMA KASIH ............................................................................ v

ABSTRAK ........................................................................................................ vii

DAFTAR ISI .................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xiii

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................. 1

1.1 Latar Belakang .................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................... 2

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................... 2

1.4 Manfaat Penelitian .............................................................................. 2

1.5 Batasan Masalah ................................................................................. 3

BAB II KAJIAN PUSTAKA ........................................................................... 4

2.1 Tinjauan Mutakhir .............................................................................. 4

2.2 Tinjauan Pustaka ................................................................................. 5

2.2.1 Pengertian Sistem Proteksi ......................................................... 5

2.2.2 Dasar – Dasar Sistem Proteksi .................................................... 6

2.2.3 Tujuan Sistem Proteksi ............................................................... 6

2.2.4 Persyaratan Sistem Proteksi ........................................................ 7

2.2.5 Daerah Pengaman ....................................................................... 9

2.2.6 Gangguan Hubung Singkat ......................................................... 10

2.2.6.1 Usaha Untuk Mengatasi Gangguan ................................. 11

2.2.6.2 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat ................. 12

2.2.6.3 Menghitung Impedansi ................................................... 13

2.2.6.3.1 Perhitungan Impedansi Sumber ........................ 14

2.2.6.3.2 Impedansi Transpormator ................................. 15

x

2.2.6.3.3 Impedansi Penyulang ....................................... 16

2.2.6.3.4 Impedansi Ekivalen jaringan ............................ 17

2.2.7 Menghitung Arus Hubung Singkat ............................................. 18

2.2.7.1 Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa .................................. 18

2.2.7.2 Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa .................................. 18

2.2.7.3 Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah .............. 19

2.2.8 Proteksi Utama dan Proteksi Cadangan ...................................... 19

2.2.8.1 OCR dan GFR ................................................................ 21

2.2.9 Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Waktu ............................. 25

2.2.10 ETAP Powerstation 12.6.0 ....................................................... 27

BAB III METODE PENELITIAN .................................................................. 32

3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ................................................................ 32

3.2 Sumber dan Jenis Data Penelitian ......................................................... 32

3.2.1 Sumber data ............................................................................... 32

3.2.2 Jenis data .................................................................................... 32

3.2.3 Prosedur Penelitian ..................................................................... 32

3.3 Tahap Penelitian................................................................................... 33

3.4 Analisis Data ........................................................................................ 33

3.5 Alur Analisis ........................................................................................ 34

BAB IV PEMBAHASAN ................................................................................. 35

4.1 Gambaran Umum System Jaringan Distribusi 20 kV Penyulang Penebel

........................................................................................................... 35

4.1.1 Diagram Segaris Penyulang Penebel ................................. 36

4.1.2 Data Jaringan Sistem Distribusi Penyulang Penebel.......... 36

4.1.3 Data Kapasitas dan Beban Gardu Distribusi Penyulang

Penebel.............................................................................. 37

4.2 Perhitungan Setting Pengaman ............................................................ 39

4.2.1 Perhitungan dan Analisis Impedansi Sumber GI Kapal ..... 40

4.2.2 Perhitungan dan Analisis Impedansi Trafo........................ 41

4.2.3 Perhitungan dan Analisis Impedansi Jaringan Distribusi ... 42

4.2.4 Perhitungan dan Analisis Impedansi Ekivalen .................. 45

xi

4.2.5 Perhitungan dan Analisis Arus Hubung Singkat ............... 46

4.3 Setting OCR dan GFR ......................................................................... 48

4.3.1 Setting arus OCR dan GFR............................................... 48

4.3.1.1 Perhitungan setting arus OCR ................................ 48

4.3.1.2 Perhitungan setting arus GFR ................................ 49

4.3.2 Setting waktu OCR .......................................................... 50

4.3.2.1 Perhitungan TMS dan Setting waktu pada OCR

recloser Benana ..................................................... 50

4.3.2.2 Perhitungan TMS dan Setting waktu pada OCR

recloser Bakisan .................................................... 51

4.3.2.3 Perhitungan TMS dan Setting waktu pada OCR

recloser Celagi ...................................................... 52

4.3.2.4 Perhitungan TMS dan Setting waktu pada OCR

penyulang Penebel ................................................. 52

4.3.3 Setting waktu GFR ........................................................... 53

4.3.3.1 Perhitungan TMS dan Setting waktu pada GFR

recloser Benana ..................................................... 53

4.3.3.2 Perhitungan TMS dan Setting waktu pada GFR

recloser Bakisan .................................................... 54

4.3.3.3 Perhitungan TMS dan Setting waktu pada GFR

recloser Celagi ...................................................... 55

4.3.3.4 Perhitungan TMS dan Setting waktu pada GFR

Relay Penyulang Penebel ....................................... 56

4.4 Simulasi dan analisis koordinasi proteksi OCR dan GFR .................... 57

4.4.1 Simulasi dan analisis koordinasi proteksi OCR dan GFR

setting existing ................................................................ 57

4.4.2 Simulasi dan analisis koordinasi proteksi OCR dan GFR

setting perhitungan ........................................................... 59

BAB V PENUTUP............................................................................................ 61

5.1 Simpulan ..................................................................................... 61

5.2 Saran ........................................................................................... 61

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 62

LAMPIRAN - LAMPIRAN

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Kapasitas dan Beban Gardu Distribusi Penyulang Penebel .... 37

Tabel 4.2 Impedansi Jaringan Penyulang Penebel ................................. 45

Tabel 4.3 Impedansi Ekivalen Penyulang Penebel ................................. 46

Tabel 4.4 Arus gangguan Hubung Singkat ............................................ 48

Tabel 4.5 Data Setting OCR dan GFR Hasil Perhitungan ...................... 57

Tabel 4.6 Data setting OCR dan GFR existing ...................................... 57

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Zona Pengaman ......................................................................... 10

Gambar 2.2 Sketsa Penyulang Tegangan Menengah ..................................... 14

Gambar 2.3 Konversi Xs dari 150 kV ke 20 kV ............................................ 15

Gambar 2.4 Sistem Pengaman pada Jaringan Distribusi ................................ 20

Gambar 2.5 Menu Untuk Membuat Project Baru.......................................... 28

Gambar 2.6 Tampilan Layar ETAP Powerstation Sebelum Perancangan ...... 28

Gambar 2.7 Tampilan Keseluruhan Layar ETAP Powerstation Sesudah

Perancangan .............................................................................. 29

Gambar 2.8 Tampilan Untuk Mengubah Propertis Dari Komponen Listrik ... 29

Gambar 2.9 Tombol Load Flow Analysis Pada Mode Toolbar ...................... 30

Gambar 2.10 Load Flow Toolbar ................................................................... 30

Gambar 4.1 Standar Operasi Penyulang Penebel........................................... 36

Gambar 4.2 Simulasi Gangguan Hubung Singkat 1 fasa-tanah di Ujung

Penyulang ................................................................................... 59

Gambar 4.3 Simulasi Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa di Ujung Penyulang .....

.................................................................................................... 60