Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana ISSN: 2086 ‐ 9479

## Analisa Gangguan Rele Differential Busbar di GISTET 500 kV Durikosambi Jakarta Barat

## Miftahul Khoiri
Fakultas Teknik/Teknik Elektro
Universitas Mercu Buana Jakarta, Indonesia
miko.alfattah@gmail.com Muslim Fakultas Teknik/Teknik Elektro Universitas Mercu Buana Jakarta, Indonesia mus2828@gmail.com
Abstrak— Tenaga listrik merupakan salah satu sumber energi  yang  sangat  penting  untuk  kelangsungan  hidup manusia.  Keandalan  sistem  tenaga  listrik  akan  menjadi prioritas  utama  dalam  sistem  penyaluran  tenaga  listrik dari  pembangkit  menuju  konsumen.  Gardu  induk merupakan salah satu sub sistem penyaluran tenaga listrik dari tegangan ekstra tinggi menuju tegangan rendah yang kemudian  disalurkan  ke  konsumen.  Busbar  merupakan bagian  utama  pada  instalasi  di  Gardu  Induk  yang berfungsi  sebagai  titik  pertemuan  peralatan-peralatan listrik  lainnya  untuk  menerima  dan  menyalurkan  tenaga listrik  atau  daya  listrik.  Untuk  memenuhi  keandalan sistem pada Gardu Induk, tentunya pada busbar memiliki pengaman  atau  sistem  proteksi  dari  gangguan.  Rele proteksi  busbar  bekerja  berdasarkan  prinsip  rele differential dimana membandingkan arus yang masuk dan arus keluar pada CT1 terhadap CT2. Di GISTET 500 kV Durikosambi  menggunakan  sistem  double  busbar  dengan konfigurasi  satu  setengah PMT  (3 PMT).  Gangguan  pada GISTET  500  kV  Durikosambi  terjadi  pada  saat  manuver pemberian tegangan IBT 2 yang terhubung dengan beban sistem  500/150  kV.  Gangguan  terbaca fasa  ke tanah  yang mengakibatkan rele differential busbar bekerja. Dari hasil Analisa,  rele  differential  busbar  bekerja  dikarenakan adanya  pembacaan  arus  yang  tidak  seimbang  sehingga mengakibatkan  trip  Busbar  A  yang  terhubung  dengan IBT 2.
Kata  Kunci—  Busbar,  GISTET  500  kV  Durikosambi, Relay Differential.

## I. P ENDAHULUAN
Tenaga  listrik  merupakan  energi  primer  yang  sangat penting  untuk  kelangsungan  hidup  manusia.  Suatu  sistem tenaga  listrik  tidak  selamanya  berfungsi  ideal,  karena kenyataannya  selalu  terjadi  suatu  kondisi  abnormal  (seperti
adanya  gangguan).  Gangguan  yang  umumnya  terjadi  pada suatu  sistem  transmisi  khususnya  Gardu  Induk  adalah gangguan-gangguan hubung singkat, seperti gangguan hubung singkat  phasa  ke  tanah,  maupun  gangguan  hubung  singkat antar  phasa.  Fungsi  dari  sistem  proteksi  adalah  untuk mengidentifikasi  gangguan  dan  memisahkan  bagian  jaringan yang  terganggu  dari  bagian  lain  yang  masih  normal  (tidak terganggu)  serta  sekaligus  mengamankan  bagian  yang  masih normal tersebut dari kerusakan atau kerugian yang lebih besar. Sistem  proteksi  menjadi  hal  yang  sangat  penting  untuk menghindari  kerusakan  terhadap  peralatan  yang  diakibatkan oleh  gangguan.  Seperti  terjadi  gangguan  di  Gardu  Induk  Gas Insulated  Substation  Tegangan  Ekstra  Tinggi  (GISTET)  500 kV  Durikosambi  di  Jakarta  Barat  yang  menyebabkan trip/padam  Busbar  A  sehingga  mengakibatkan  sistem  di GISTET  500  kV  Durikosambi  blackout  atau  tidak  dapat menyalurkan  beban.  Untuk  mengatasi  hal  tersebut,  diperlukan investigasi dan perlakuan khusus terhadap instalasi di GISTET 500  kV  Durikosambi  agar  gangguan  tersebut  tidak  terulang kembali.

## II. LANDASAN TEORI

## A. Busbar Pada Gardu Induk
Pada  Gardu  Induk,  busbar  merupakan  peralatan  utama sebagai penyalur daya ke konsumen melalui jaringan transmisi dan peralatan lainnya. Busbar berfungsi sebagai titik pertemuan peralatan  -peralatan  pada  masing-masing  bay  di  gardu  induk meliputi  trafo  tenaga,  SUTT  (Saluran  Udara  Tegangan Tinggi/Ekstra Tinggi), SKTT (Saluran Kabel Tegangan Tinggi) dan peralatan listrik lainnya untuk menerima dan menyalurkan tenaga  listrik  atau  daya  listrik.  Terdapat  beberapa  konfigurasi busbar  di  gardu  induk  menurut  susunannya  yang  meliputi single busbar, double busbar, dan double busbar dengan sistem satu setengah PMT (Pemutus Tenaga).[1]
Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana ISSN: 2086 ‐ 9479

## B. Gangguan Busbar
Gangguan yang  terjadi  pada  busbar  adalah  gangguan yang bersifat  destruktif  atau  dapat  merusak  peralatan.  [2]  Apabila terjadi  gangguan  pada  busbar,  maka  kemungkinan  terjadi kerusakan  pada  peralatan  instalasi  yang  sangat  besar,  baik peralatan  pada  Gardu  Induk  itu  sendiri  maupun  peralatan instalasi lain dikarenakan gangguan dapat meluas.
Secara  umum  gangguan  busbar  yang  muncul  adalah gangguan  fasa  ke  tanah  dan  ada  juga  gangguan  antar  fasa. Gangguan  yang  lainnya  disebabkan  kesalahan  manusia  dan adanya  kerusakan  peralatan.[3]  Gangguan-ganguan  tersebut diklasifikasikan  menjadi  oleh  2  faktor  yaitu  gangguan  sistem dan gangguan non sistem.
• Gangguan  Sistem  :  adalah gangguan  yang  terjadi  pada sistem tenaga listrik yang umumnya disebabkan adanya pengukuran  arus  dan  tegangan  yang  tidak  normal seperti gangguan hubung singkat, gangguan beban lebih (over  load)  yang  terbaca  pada  rele  proteksi  sehingga menyebabkan PMT (Pemutus Tenaga) trip/padam.
• Gangguan  Non-Sistem  :  adalah  gangguan  yang menyebabkan  PMT  (Pemutus  Tenaga)  trip  yang disebabkan  karena  hal-hal  diluar  sistem  tenaga  listik, seperti  :  adanya  kerusakan  pada  peralatan  utama,  mal- function peralatan utama, kabel kontrol yang terkelupas atau oleh sebab interferensi, dan lain sebagainya.

## C. Rele Differential Busbar
Pada  prinsipnya  sistem  proteksi  busbar  merupakan  suatu sistem  yang  berfungsi  untuk  mengamankan  gangguan  pada busbar  itu  sendiri.  Sebagai  media  pengaman,  busbar  memiliki daerah  proteksi  sesuai  dengan  zona  pengamannya.  Proteksi utama  busbar  menggunakan  rele  differential  dimana  rele bekerja  membandingkan  arus  masuk  dan  arus  keluar.  Apabila terdapat  perbedaan  arus  yang  terbaca  pada  CT  satu  terhadap CT  lainnya  maka  akan  mendeteksi  adanya  gangguan  yang dapat mengirim perintah trip PMT pada seluruh instalasi yang terhubung dengan busbar.[2]
Berdasarkan  jenisnya  Rele  Proteksi  Busbar  ada  2  (dua) jenis yaitu :
• Rele  Busbar  High  Impedance  (menggunakan  ratio  CT yang sama)
• Rele  Busbar  Low  Impedance  (bisa  menggunakan  ratio CT yang berbeda)
Daerah  kerja  rele  proteksi  busbar  adalah  daerah  di  antara semua trafo arus (CT) bay yang tersambung di busbar tersebut. Sistem proteksi busbar harus bekerja tanpa tunda waktu apabila terjadi  gangguan  di  dalam  zona  proteksiannya.  Namun,  untuk gangguan yang terjadi di luar zona proteksiannya (di luar area warna  hijau),  proteksi  busbar  tidak  boleh  bekerja  (rele  harus stabil).[4]
Gambar 1. Daerah Proteksi Busbar
Komponen  yang  menyusun  suatu  sistem  proteksi  diferensial busbar adalah :
• Bus Zone
Bus  zone merupakan  bagian  dari  diferensial  busbar  yang berfungsi  untuk  menentukan  busbar  yang  terganggu.  Apabila Gardu  Induk  mempunyai  lebih  dari  satu  busbar, maka  sistem proteksi busbar di Gardu Induk tersebut mempunyai beberapa zona  proteksi  tergantung  dari  jumlah  busbar  yang  dimiliki (satu zona mengamankan satu busbar).
• Check Zone
Check  zone berfungsi  untuk  memastikan  bahwa  rele proteksi  busbar  akan  bekerja  dengan  benar  pada  saat  terjadi gangguan internal  dan tidak akan bekerja pada saat  gangguan eksternal.  Check  zone  bekerja  dengan  cara  membandingkan semua  arus  pada  bay  yang  tersambung  dalam  gardu  induk tanpa membandingkan arus yang ada pada CT bus kopel.
Gambar 2. Pola Sistem Proteksi Rele Differential Busbar
Prinsip  kerja  proteksi  diferensial  busbar  yaitu  semua  arus yang  masuk  dan  keluar  dari  busbar  dibandingkan  satu  sama lain. Pada kondisi  sistem  normal atau terjadi gangguan di  luar zona proteksi busbar, tidak ada resultan arus yang mengalir ke
Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana ISSN: 2086 ‐ 9479
rele  diferensial  busbar  sehingga  rele  tidak  bekerja.  Namun sebaliknya  apabila  terjadi  gangguan  di  dalam  zona  busbar, maka akan timbul resultan arus yang besar dan mengalir ke rele diferensial busbar sehingga rele bekerja.[2]
Gambar 3. Diagram Satu Garis Prinsip Kerja Rele Differential Busbar
Pada  kondisi  normal  (tidak  terjadi  gangguan  maka) persamaan dari system tersebut akan menjadi:
(2.1) (2.2)
Dikarenakan  tidak  adanya  perbedaan  arus  yang  diukur  oleh CT1  dan  CT2  maka  arus  yang  yang  melewati  rele  hampir mendekati  0  sehingga  rele  tidak  bekerja.  Akan  tetapi  bila terjadi  gangguan  internal  pada  jaringan  yang  diproteksi  maka persamaan tersebut akan menjadi :
Apabila hanya terdapat satu sumber:
Pada busbar apabila terdapat lebih dari satu sumber:
(2.3)
Dimana :
I1  : Arus yang dirasakan oleh CT 1
I2  : Arus yang dirasakan oleh CT 2
ID  :  Arus  yang  mengalir  pada rele differensial  /  selisih  antara I1 dan I2
Dalam  menentukan  settingan  rele  differential  busbar  harus melihat  secara  keseluruhan  beban  primer  pada masing-masing saluran/bay  dimana  rele  akan  mengukur  dari  sekunder  CT. Beban  primer  dan  sekunder  tersebut  ditentukan  oleh  rasio masing-masing CT yang terhubung dengan busbar. Karakteristik  rele  juga  mempengaruhi  nilai  setting,  dengan melihat  faktor  kesalahan  pembacaan  dimana  tidak  boleh melebihi 10%.[5]
(2.4)
Untuk menentukan arus beban maksimal pada yang terbaca pada  masing-masing  CT  dapat  digunakan  rumus  sebagai berikut :
(2.5)
Dimana I^hv untuk beban maksimal sisi primer dan I^lv untuk beban maksimal sisi sekunder.
Untuk  mementukan  arus  yang  terbaca  disisi  sekunder menggunakan nilai arus pick-up yaitu nilai kondisi dimana rele mendeteksi adanya kenaikan arus.

## III. METODOLOGI PENELITIAN
Melakukan  penelitian  dan  pengukuran  secara  langsung terdahadap  instalasi  di  GISTET  500  kV  Durikosambi  serta melakukan Analisa dari data-data tersebut.
Observasi Rele Differential Busbar Gangguan Sistem Proteksi Busbar Studi Literatur Analisa Mulai Selesai Latar Belakang Kesimpulan & Saran Pengujian Stability Arus Adanya Arus yang Tidak Seimbang NO Gambar 4. Diagram Alir Penelitian IV. HASIL PERHITUNGAN DAN ANALISA

## A. Gangguan Sistem
Gangguan  pada  sistem  GISTET  500  kV  Durikosambi terjadi  pada  saat  manuver  pemberian  tegangan  IBT  2  dimana seluruh  diameter  dalam  keadaan  normal  bertengangan. Gangguan muncul ketika manuver IBT 2 dilakukan, saat IBT 2
Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana ISSN: 2086 ‐ 9479
masuk  ke  dalam  sistem  GISTET  Durikosambi  500  kV  dan terhubung  dengan  beban  150  kV.  Gangguan  ini  disebabkan oleh  adanya  gangguan  REF  ( Restricted  Ground  Fault )  yang terbaca pada sisi netral belitan HV (500 kV), gangguan ini pula yang  mengakibatkan  munculnya  gangguan  Rele  Differential Busbar proteksi membaca adanya gangguan fasa pada instalasi IBT 2.
Adapun  perhitungan  arus  beban  penuh  IBT  Tiga  Phasa sebagai berikut :
Berdasarkan  perhitungan  arus  beban  penuh  pada  sisi  500 kV adalah 577,35 A arus sisi primer dan 1924,501 A arus sisi sekunder.
Adapun perhitungan REF sisi 500 kV dan sisi 150 kV sebagai berikut:
Perhitungan  REF  pada  sisi  500  kV.  Grounding  Sistem: Solid Grounded .
Perhitungan  REF  pada  sisi  150kV.  Grounding  sistem: Solid Grounded .
Berdasarkan perhitungan arus REF sisi 500 kV adalah 28,86 A dan 96,225 A sisi 150 kV.

## B. Setting Differential Busbar
Adapun,  setting  yang  digunakan  pada  rele  differential busbar Low Impedance adalah sebagai berikut :
Adapun  perhitungan  arus  setting  busbar  proteksi  500  kV sebagai berikut :
Maka dari hasil perhitungan differential pickup tersebut setting arus pickup sekunder sebesar 0,1 pu.

## C. Data Gangguan
Gangguan terjadi karena adanya arus yang terbaca pada CT F2 dimana CT F2 adalah CT yang terpasang pada saluran IBT 2.  Arus  sebesar  250  mA  atau  sebesar    1000  A  yang  terbaca pada  CT  F2  mengakibatkan  rele  diffential  busbar  (F87BB) bekerja.  Seperti  yang  telah  dijelaskan  pada  sub-bab sebelumnya,  rele  differential  busbar  (F87BB)  akan  bekerja pada arus pick-up F87BB adalah 0.1 pu atau sebesar 400 A.
Gambar 5. Data Gangguan Arus
Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana ISSN: 2086 ‐ 9479

## D. Analisa
Ketidakseimbangan  beban  yang  timbul  pada  IBT  2  dapat disebabkan karena adanya gangguan short circuit pada saluran yang terhubung pada CT, kesalahan pembacaan pada rele, atau pemasangan rangkaian CT yang tidak sempurna.
Maka  untuk  mengatasi  hal  tersebut  dilakukan  investigasi sebagai berikut:
• Pemeriksaan  ulang  CT  yang  terhubung  pada  masing- masing saluran.
• Pemeriksaan  rangkaian  dari  CT  sisi  sekunder  untuk masing-masing core busbar proteksi.
• Pengujian stability pada rangkaian IBT 2.
• Pegujian stability pada  seluruh  rangkaian  CT  Busbar Proteksi.
• Pengecekan  terminal  rangkaian  CT  pada  masing- masing saluran.
Pengujian  stability  Arus  dilakukan  dengan  prinsip pembacaan  arus  yang  masuk  sama  dengan  arus  yang  keluar. Maka dilakukan dengan membandingkan pengukuran arus dari 2 CT ( Current Transformer ) yang berbeda dimana pengukuran sisi sekunder akan terbaca pada rele differential.
Adapun data hasil pengujian stability arus sebagai berikut : Tabel 1. Hasil Uji Stability Arus (CT Diameter 1 terhadap CT Diameter 2) Sebelum Perbaikan
Bay 1 Bay 2 Bay 1 Bay 2 Arus Diff Arus Restrain R 100 A ph R 99.38 99.167 5.523 93.75 0.0 deg -180.2 deg -89.8 deg -359.9 deg S 0 25.833 25.604 7.813 23.438 -153.2 deg -332.7 deg -134.8 deg -151.8 deg T 0 22.446 22.659 7.813 15.625 -152.5 deg -333.8 deg -134.8 deg -152.4 deg R 0 25.528 25.375 12.352 23.438 0.0 deg -178.9 deg -115.9 deg -0.5 deg S 100 A ph S 98.907 100.403 7.813 93.75 -206.4 deg -26.7 deg -134.3 deg -207.2 deg T 0 25.406 26.169 5.523 23.438 -356.5 deg -176.5 deg -179.3 deg -357.5 deg R 0 23.712 24.246 7.813 23.438
0.0 deg -179.1 deg -135.0deg -181.0 deg S 0 23.117 23.575 7.813 23.438 -351.7 deg -173.0 deg -135.0 deg -173.0 deg T 100 A ph S 99.38 98.679 12.352 93.75 -205.7 deg -26.3 deg -116.5 deg -206.3 deg ∟phasor ∟phasor ∟phasor ∟phasor Diameter 1 Diameter 2 3 Diameter 1 Diameter 2 ∟phasor ∟phasor ∟phasor ∟phasor ∟phasor Normal Normal Normal Phasa 1 Diameter 1 Diameter 2 2 Arus Injeksi Pengukuran Arus Primer (A) CT Polaritas
Rangkaian
Bay Feeder Stability Diff Diameter 1 terhadap Diameter 2 No.
Metode  pengujian stability busbar  proteksi  pada  busbar  A antara diameter 1 dan diameter 2 dengan metode per fasa. Pada pengujian  ini  terdapat  anomali  pada  rangkaian  bintang sekunder  diameter  2  (IBT  2)  saat  salah  satu  fasa  di  aliri  arus primer  sebesar  100  A,  fasa  yang  lain  ikut  membaca  adanya kebocoran arus sebesar 20 hingga 25 A.
Setelah dilakukan pengecekan rangkaian, terdapat short link yang  terpasang  tidak  sempurna.  Hal  ini  yang  menyebabkan adanya  kebocoran  arus  dikarenakan  terbaca  gangguan  hubung singkat fasa ke ground .
Gambar 6. Rangkaian Sekunder CT ( Short Link )[6]
Setelah itu dilakukan perbaikan dan pengecekan ulang seluruh rangkaian  CT  dan  dilakukan  pengujian  s tability ulang  dengan hasil  arus  yang  terbaca pada rele  differential  normal  tidak  ada kebocoran arus.
Tabel 2. Hasil Uji Stability Arus (CT Diameter 1 terhadap CT Diameter 2) Setelah Perbaikan
Bay 1 Bay 2 Bay 1 Bay 2 Arus Diff Arus Restrain R 100 A ph R 99.243 99.045 12.352 93.75 0.0 deg -180.2 deg -172.8 deg -359.9 deg S 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0 deg 0.0 deg 0.0 deg 0.0 deg T 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0 deg 0.0 deg 0.0 deg 0.0 deg R 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0 deg 0.0 deg 0.0 deg 0.0 deg S 100 A ph S 98.77 98.724 7.813 93.75 -354.5 deg -175.2 deg -135.0 deg -354.8 deg T 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0 deg 0.0 deg 0.0 deg 0.0 deg R 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0 deg 0.0 deg 0.0 deg 0.0 deg S 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0 deg 0.0 deg 0.0 deg 0.0 deg T 100 A ph S 99.64 99.03 7.813 93.75 -333.8 deg -153.7 deg -135.0 deg -334.0 deg 3 Diameter 1 Diameter 2 Normal ∟phasor ∟phasor ∟phasor 2 Diameter 1 Diameter 2 Normal ∟phasor ∟phasor ∟phasor Polaritas Rangkaian Stability Diff Diameter 1 terhadap Diameter 2 1 Diameter 1 Diameter 2 Normal ∟phasor ∟phasor ∟phasor No.
Bay Feeder Phasa Arus Injeksi Pengukuran Arus Primer (A) CT

## V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
• Prinsip  kerja  busbar  adalah  sebagai  media  untuk mengamankan pada daerah busbar itu sendiri. Apabila terjadi gangguan diluar daerah proteksinya seperti yang terjadi  di  GISTET  500  kV  Durikosambi  yaitu
Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana ISSN: 2086 ‐ 9479
gangguan pada REF (( Restricted Ground Fault ) IBT 2 harusnya  rele  differential  busbar  tidak  ikut  bekerja. Namun  kenyataannya  rele  differential  busbar  bekerja mengakibatkan trip semua CB yang terhubung dengan busbar A.
• Gangguan  pada  rele  differential  busbar  diakibatkan oleh  kondisi  rangkaian  CT  yang  tidak  sempurna  yang menyebabkan  pembacaan  arus  tidak  seimbang  pada fasa  S yang mengalir  pada CT F2 (IBT 2).  Arus yang mengalir  pada  CT F2/fasa S  sebesar  1000  A  melebihi arus pick-up setting  sebesar  0,1  pu  atau  400  A  yang telah  ditentukan,  sehingga  rele  busbar  proteksi (F87BB) mengirimkan perintah untuk trip.
• Pengujian stability berfungsi  untuk  mengetahui rangkaian  CT  terpasang  secara  benar.  Dari  hasil pengujian  yang  telah  dilakukan  terdapat  kebocoran arus sebesar 20 sampai 25 A pada tiap fasa. Kebocoran arus  tersebut  disebabkan  karena  adanya  gangguan hubung  singkat  pada  CT  rangkaian  fasa  ke  ground yang  terpasang  pada  short  link  rangkaian.  Setelah perbaikan short  link dilakukan  pengujian stability ulang dengan hasil  rele differential busbar terbaca arus normal dengan I^CT A1 = I^CT A2 atau I1 – I2 = 0 A.

## B. Saran
Kesalahan rangkaian CT dapat mengakibatkan pemutusan  beban  secara  tiba-tiba.  Hal  ini  tentu  dapat merugikan  konsumen,  maka  diperlukan  pengecekan  dan
stability dengan  metode  yang  benar  sebelum  dilakukan manuver  beban  sehingga  dapat  meminimalisir  gangguan- gangguan yang berdampak pada kestabilan sistem.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Terimakasih  kami  sampaikan  kepada  semua  pihak  yang telah  banyak  membantu,  kami  sampaikan  kepada  Dosen Pembimbing,  Rekan-Rekan  Teknik  Elektro  dan  Tim  Jurnal Teknik Elektro Universitas Mercu Buana.

## D AFTAR P USTAKA
[1] PT PLN (Persero), 2014. Pusat Pendidikan dan Pelatihan, Pedoman Supervisi Konstruksi, Jakarta.
[2] PT.  PLN,  2014.  Buku  Pedoman  Pemeliharaan  Proteksi dan Kontrol Busbar, Badan Penerbit PLN, Jakarta.
[3] B.  Pandjaitan,  2013.  Praktik-praktik  Proteksi  Sistem Tenaga Listrik, CV Andi Offset, Yogyakarta.
[4] J.  M.  T.  Manurung,  2009.  “Studi  Pengaman  Busbar  150 kV Pada Gardu Induk Siantan”.
[5] Yusmartato, R. Nasution & Armansyah, 2019. “Menentukan  Setting  Rele  Differential  Pada  Busbar  Di Gardu Induk Paya Pasir Medan”.
[6] PT  Grid  Solution,  2018.  500/150kV  GIS  Durikosambi Schematic Diagram 500 kV Protection Panel, Jakarta.