## ANALISIS KOORDINASI OVER CURRENT RELAY DAN GROUND FAULT RELAY TERHADAP KEANDALAN SISTEM
I Nengah Sunaya 1 dan I Gede Suputra Widharma 2
1 Program Studi Teknik Listrik, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bali Kampus Bukit Jimbaran, Kuta Badung, Bali
Email: nsunaya@pnb.ac.id
2 Program Studi Teknik Otomasi, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bali Kampus Bukit Jimbaran, Kuta Badung, Bali
Email: suputra.widharma@gmail.com
Abstrak - Penelitian ini dilaksanakan berdasarkan studi kasus di feeder Gardu Induk 20 kV Jababeka. Data existing menunjukkan  kondisi  yang  sesuai  dengan  perbedaan  yang  tidak  terlalu  jauh,  secara keseluruhan  setting  pada  Overcurrent  Relay  (OCR) –  Ground  Fault  Relay  (GFR)  yang  ada  di lapangan  dalam  kondisi  baik.  Dari  hasil  perhitungan  dapat  dilihat  bahwa  besarnya  arus  gangguan hubung singkat dipengaruhi oleh jarak titik gangguan. Penggunaan relay arus lebih atau over current relay  mempunyai  peran  yang  sangat  penting  dalam  memproteksi  system  tenaga  listrik.  Penyetelan waktu  minimum  dari  relay  arus  lebih  di  penyulang  tidak  lebih  kecil  dari  0.3  detik.  Pertimbangan  ini diambil  agar  relay  tidak  sampai  trip  lagi  in  rush  current  dari  transformator  distribusi  yang  memang sudah  tersambung  di  jaringan  distribusi  sewaktu  PMT  penyulang  tersebut  dioperasikan. Waktu  kerja relai  pada  penyulang  lebih  cepat  jika  dibandingkan  dengan  waktu  kerja  pada  sisi incoming dengan selisih waktu rata-rata sebesar 0.4 detik untuk sisi gangguan satu fasa. Namun untuk sisi gangguan tiga  fasa  dan  dua  fasa,  waktu  kerja  relai  memiliki  selisih  waktu  0,4  detik  dan  berangsur  meningkat dengan rata-rata kenaikan 0,1 detik ketika panjang kabel semakin jauh (ditinjau pada jarak 0%, 25%, 50%, 75% dan 100%).
Kata kunci: Koordinasi, Relay, OCR, GFR, Keandalan Sistem
Abstract - This research had done base on case study in the feeder of substation 20 kV Jababeka. Existing  data  showed  that  condition  is  well  with  not  too  long  differential,  over  all  setting  on  the Overcurrent Relay (OCR) – Ground Fault Relay (GFR) in the field is well. From calculated result can be  seem  that  current  of  short  circuit  disturb  is  influenced  by  distance  between  disturbance  points. Using over current relay has important purpose in the protection of electricity system. The qualification need setting minimum time of over current relay in the feeder not less than 0.3 second. This consider to  the  relay  will  not  in  trip  condition  in  rush  current  from  distribution  transformator  that  has  been connected  in  the  distribution  system  when  the  feeder  starts  operated.  Starting  time  for  relay  in  the feeder is faster than work time in the incoming side with average time about 0.4 second for one phase disturbance  side.  But  for  three  phase  and  two  phase  disturbance  side,  work  time  relay  has  interval time  about  0.4  second  and  than  increase  with  average  increament  about  0.1  second  when transmission line is longer (from distance aspects about 0%, 25%, 50%, 75% and 100%).
Keywords: Coordination, Relay, OCR, GFR, System Reliabilty

## 1. PENDAHULUAN
Kegagalan  pada  instalasi  sistem  tenaga  listrik tidak mungkin dapat dihindari, untuk mengurangi kerusakan  dan  memperkecil  daerah  gangguan
maka  dibutuhkan  sistem  proteksi.  Khususnya pada saluran distribusi, gangguan yang mungkin terjadi  sebagian  besar  adalah  gangguan hubung singkat, baik hubung singkat tiga fasa, antar fasa
atau  hubung  singkat  antara  fasa  dengan  tanah Salah  satu  alat  yang  termasuk  sistem  proteksi tersebut  dinamakan  relai.  Relai  mendeteksi adanya  gangguan  dalam  sistem  tenaga  listrik dan  memberikan  informasi  secara  otomatis kepada  pemutus  tenaga  agar  memisahkan secepat mungkin peralatan listrik yang dilindungi dengan  gangguan.  Sebagai  langkah  utama dalam  mengatasi  adanya  gangguan,  khususnya pada  saluran  distribusi  biasanya  dipakai  selain relai  jarak  yaitu  relai  arus  lebih  dan  relai gangguan  tanah.  Dalam  fungsinya  sebagai sistem  proteksi,  evaluasi  kinerja  relai  arus  lebih atau  over  relay  current  (OCR)  dan  relai gangguan  tanah  atau  ground  fault  relay  (GFR) tersebut  harus  dilakukan  secara  kontinyu. Keandalan  sebuah  sistem  proteksi  sangat dituntut  demi  terjaganya  kontinyuitas  penyaluran enegri  listrik.  Untuk  itu  diperlukan  koordinasi antar  komponen  penunjang  sistem  proteksi. Komponen  proteksi  yang  penting  diantaranya over  current  relay  (OCR)  dan  ground  fault  relay (GFR).

## 1.1. Tujuan
melakukan  analisis  koordinasi  antara  over current relay (OCR) dan ground fault relay (GFR) berdasarkan  studi  kasus  di  feeder  Gardu  Induk 20  kV  Jababeka.  Serta  meningkatkan  kualitas kerja  relai  dengan  kriteria  nilai  selektifitas  yang tinggi dan meningkatkan performance relai.

## 1.2. Rumusan Masalah
Bagaimana  koordinasi  antara  over  current  relay (OCR)  dan  ground  fault  relay  (GFR)  di  feeder gardu  induk  20  kV  Jababeka  agar  terciptanya keandalan  sistem  dalam  penyaluran  energi. Analisa  yang  dilakukan  hanya  sebatas  pada jaringan distribusi sistem radial.

## 2. METODELOGI

## 2.1 Sistem Proteksi
Sistem  proteksi  mengurangi  akibat  gangguan dengan memisahkan bagian sistem yang terganggu  dengan  bagian  sistem  yang  lain  agar bagian  sistem  yang  lain  itu  dapat  terus  bekerja. Sistem proteksi berfungsi untuk:
 Mendeteksi gangguan.
 Melindungi  dan  mengamankan  manusia (operator)  dari  bahaya  yang  timbul  karena adanya arus listrik.
 Melindungi  semua  peralatan  sistem  dan mengamankan  secepat  mungkin  dari  dari gangguan yang terjadi.
 Dengan  koordinasi  pemutus  beban  (circuit breaker)  mencegah  meluasnya  gangguan, mengisolir,  memadamkan  dan  memulihkan kembali  sistem  setelah  gangguan  berakhir atau berhenti.
 Menjaga kontinyuitas dan stabilitas daya.

## 2.1.1 Pembagian daerah proteksi
Suatu sistem tenaga listrik dibagi ke dalam seksi- seksi yang dibatasi oleh PMT. Tiap seksi memiliki relai pengaman dan memiliki daerah pengamanan  (Zone  of  Protection).  Bila  terjadi gangguan,  maka  relai  bekerja  mendeteksi gangguan dan PMT trip. Gambar berikut ini dapat menjelaskan  tentang  konsep  pembagian  daerah proteksi

## Gambar 1. Skema Sistem Proteksi
Pada gambar di atas dapat dilihat bahwa daerah proteksi  pada  sistem  tenaga  listrik  dibuat bertingkat  dimulai  dari  pembangkit,  gardu  induk, saluran distribusi primer sampai ke beban. Garis putus-putus  menunjukkan  pembagian  sistem tenaga listrik ke dalam beberapa daerah proteksi. Masing-masing  daerah  memiliki  satu  atau beberapa komponen sistem daya disamping dua buah  pemutus  rangkaian.  Setiap  pemutus dimasukkan  ke  dalam  dua  daerah  proteksi berdekatan.
Batas setiap daerah menunjukkan bagian sistem yang  bertanggung  jawab  untuk  memisahkan gangguan yang terjadi di daerah tersebut dengan sistem  lainnya.  Aspek  penting  lain  yang  harus diperhatikan  dalam  pembagian  daerah  proteksi adalah  bahwa  daerah  yang  saling  berdekatan harus  saling  tumpang  tindih  (overlap),  hal  ini dimaksudkan  agar  tidak  ada  sistem  yang dibiarkan tanpa perlindungan. Pembagian daerah proteksi  ini  bertujuan  agar  daerah  yang  tidak mengalami  gangguan  tetap  dapat  beroperasi dengan baik sehingga dapat mengurangi daerah terjadinya pemadaman.

## 2.1.2 Persyaratan Sistem Proteksi
1. Keterandalan (Reliability)
Pada  kondisi  normal  (tidak  ada  gangguan) relay  tidak  bekerja.  Jika  terjadi  gangguan maka  relay  tidak  boleh  gagal  bekerja  dalam mengatasi  gangguan.  Kegagalan  kerja  relay dapat  mengakibatkan  alat  yang  diamankan rusak  berat  atau  gangguannya  meluas sehingga daerah yang mengalami pemadaman  semakin  luas.  Relay  tidak  boleh salah  kerja,  artinya  relay  yang  seharusnya tidak bekerja, tetapi bekerja. Hal ini
menimbulkan pemadaman yang tidak seharusnya dan menyulitkan analisa
gangguan  yang  terjadi.  Keandalan  relay pengaman ditentukan dari rancangan, pengerjaan,  beban  yang  digunakan,  dan perawatannya.
2  Selektivitas (Selectivity)
Selektivitas  berarti  relay  harus  mempunyai daya  beda  (discrimination),  sehingga  mampu dengan  tepat  memilih  bagian  yang  terkena gangguan. Kemudian relay bertugas mengamankan  peralatan.  Relay  mendeteksi adanya  gangguan  dan  memberikan  perintah untuk membuka pemutus tenaga dan memisahkan  bagian  yang  terganggu.  Bagian yang  tidak  terganggu  jangan  sampai  dilepas dan  masih  Jika  terjadi  pemutusan  hanya terbatas pada daerah yang terganggu.
3  Sensitivitas (Sensitivity)
Relay harus mempunyai kepekaan yang tinggi terhadap besaran minimal (kritis)
sebagaimana  direncanakan.  Relay  harus
dapat  bekerja  pada  awalnya  terjadinya gangguan.  Oleh  karena  itu,  gangguan  lebih mudah  diatasi  pada  awal  kejadian.  Hal  ini memberi  keuntungan  dimana  kerusakan peralatan  yang  harus  diamankan  menjadi kecil.  Namun  demikian,  relay  juga  harus stabil.
4  Kecepatan Kerja Relay pengaman harus dapat bekerja dengan cepat.  Jika  ada  gangguan,  misalnya  isolasi bocor  akibat  adanya  gangguan  tegangan lebih  terlalu  lama  sehingga  peralatan  listrik yang diamankan dapat mengalami kerusakan. Namun  demikian,  relay  tidak  boleh  bekerja terlalu  cepat  (kurang  dari  10  ms).  Disamping itu,  waktu  kerja  relay  tidak  boleh  melampaui waktu  penyelesaian  kritis  (critical  clearing time).  Pada  sistem  yang  besar  atau  luas, kecepatan  kerja  relay  pengaman  mutlak diperlukan  karena  untuk  menjaga  kestabilan sistem  agar  tidak  terganggu.  Hal  ini  untuk mencegah  relay  salah  kerja  karena  transient akibat surja petir.
5  Ekonomis Satu  hal  yang  harus  diperhatikan  sebagai persyaratan  relay  pengaman  adalah  masalah harga  atau  biaya.  Relay  tidak  diaplikasikan dalam  sistem  tenaga  listrik,  jika  harganya sangat mahal. Persyaratan reliabilitas, sensitivitas,  selektivitas  dan  kecepatan  kerja relay  hendaknya  tidak  menyebabkan  harga relay tersebut menjadi mahal.

## 2.2 Relay Proteksi
Rele  proteksi  adalah  susunan  peralatan  yang direncanakan  untuk  dapat  merasakan  atau mengukur adanya gangguan atau mulai merasakan  tenaga  listrik  dan  segera  otomatis memberi  perintah  untuk  membuka  pemutus tenaga untuk memisahkan peralatan atau bagian dari  sistem  proteksi  yang  terganggu  dan memberikan isyarat berupa lampu atau bel. Rele proteksi  dapat  merasakan  adanya  gangguan pada peralatan yang diamankan dengan mengukur atau membandingkan besaran- besaran  yang  diterimanya,  misalnya  arus, tegangan, daya, sudut fase, frekuensi, impedansi dan  sebagainya,  dengan  besaran  yang  telah
ditentukan  kemudian  mengambilnya  keputusan untuk  seketika  ataupun  dengan  perlambatan waktu membuka pemutus tenaga.
Fungsi rele proteksi:
a.  Merasakan,  mengukur  dan  menentukan bagian sistem yang terganggu serta
memisahkan  secepatnya  sehingga  sistem lain yang tidak terganggun dapat beroperasi normal.
b.  Mengurangi kerusakan yang lebih parah dari peralatan yang terganggu
c.  Mengurangi pengaruhnya gangguan terhadap bagian sistem yang tidak terganggu  di  dalam  sistem  tersebut  serta mencegah meluasnya gangguan. d.  Memperkecil bahaya bagi manusia Dari fungsinya diatas, adakalanya ada kegagalan dalam  pengaman  rele  proteksi.  Hal-hal  yang dapat  menimbulkan  kegagalan  pengaman  dapat di kelompokan sebagai berikut:
a.  Kegagalan pada rele itu sendiri
b.  Kegagalan  suplai  arus  dan/atau  tegangan ke  rele  tegangannya  rangkaian  suplai  ke rele  dari  trafo  terbuka  atau  terhubung singkat.
c.  Kegagalan  sistem  suplai  arus  searah  untuk triping  pemutus  tenaga.  Hala  yang  dapat menyebabkan nya antara lain baterai lemah karena  kurang  perawatan,  terbukanya  atau terhubung singkat rangkaian arus searah.
d.  Kegagalan  pemutus  tenaga.  Kegagalan  ini dapat  disebabkan  karena  kumparan  trip tidak  menerima  suplai,  kerusakan  mekanis ataupun kegagalan pemutusan arus kemampuan dari pemutus tenaganya. Karena ada kemungkinan kegagalan pada sistem pengaman maka arus dapat diatasi yaitu dengan penggunaan  pengaman  cadangan  (Back  Up Protection). Dengan demikian pengaman menurut fungsinya dapat dikelompokan menjadi: a.  Pengaman  utama  yang  pada  umumnya selektif  dan  cepat  dan  malah  jenis  tertentu mempunyai  sifat  selektif  mutlak  misalnya rele diferensial
b.  Pengaman cadangan, umumnya
mempunyai perlambatan waktu hal ini untuk memberikan kesempatan kepada pengaman utama  bekerja  terlebih  dahulu,  dan  jika pengaman  utama  gagal,  baru  pengaman
cadangan  bekerja  dan  rele  ini  tidak seselektif pengaman utama
Proteksi  terdiri  dari  seperangkat  peralatan  yang merupakan  sistem  yang  terdiri  dari  komponen- komponen berikut:
1.  Relay, sebagai alat perasa untuk mendeteksi adanya gangguan yang selanjutnya  memberi  perintah  trip  kepada Pemutus Tenaga (PMT).
2.  Trafo  arus  dan/atau  trafo  tegangan  sebagai alat  yang  mentransfer  besaran  listrik  primer dari  sistem  yang  diamankan  ke  relay (besaran listrik sekunder).
3.  Pemutus  Tenaga  (PMT)  untuk  memisahkan bagian sistem yang terganggu.
4.  Batere  beserta  alat  pengisi (batere  charger) sebagai  sumber  tenaga  untuk  bekerjanya relay, peralatan bantu triping.
5.  Pengawatan  (wiring)  yang  terdiri  dari  sisrkit sekunder  (arus  dan/atau  tegangan),  sirkit triping dan sirkit peralatan bantu.
Secara  garis  besar  bagian  dari  relay  proteksi terdiri  dari  tiga  bagian  utama,  seperti  pada  blok diagram dibawah ini :
Gambar 2. Blok diagram utama rele proteksi
Masing-masing elemen mempunyai fungsi sebagai berikut:
 Elemen pengindera Elemen  ini  berfungsi  untuk  merasakan besaran-besaran listrik, seperti arus, tegangan, frekuensi, dan sebagainya tergantung  relay  yang  dipergunakan.  Pada bagian  ini  besaran  yang  masuk  akan dirasakan  keadaannya,  apakah  keadaan yang  diproteksi  itu  mendapatkan  gangguan atau dalam keadaan normal, untuk
selanjutnya  besaran  tersebut  dikirimkan  ke elemen pembanding.
 Elemen pembanding
Elemen  ini  berfungsi  menerima  besaran setelah  terlebih  dahulu  besaran  itu  diterima oleh  elemen  oleh  elemen  pengindera  untuk membandingkan  besaran  listrik  pada  saat keadaan normal  dengan  besaran arus  kerja relay.
 Elemen pengukur/penentu Elemen  ini  berfungsi  untuk  mengadakan perubahan secara:

## 2.3 Gangguan Hubung Singkat
Gangguan  hubung  singkat  adalah  gangguan yang  terjadi  karena  adanya  kesalahan  antara bagian-bagian  yang  bertegangan.  Gangguan hubung  singkat  dapat  juga  terjadi  akibat  adanya isolasi  yang  tembus  atau  rusak  karena  tidak tahan terhadap tegangan lebih, baik yang berasal dari  dalam  maupun  yang  berasal  dari  luar. Gangguan  yang  mengakibatkan  hubung  singkat dapat  menimbulkan  arus  yang  jauh  lebih  besar dari  pada  arus  normal.  Bila  gangguan  hubung singkat dibiarkan berlangsung dengan lama pada suatu  sistem  daya,  banyak  pengaruh-pengaruh yang  tidak  diinginkan  yang  terjadi.  Berikut  ini akibat  yang  ditimbulkan  gangguan  hubung singkat:
a.  Berkurangnya  batas-batas  kestabilan  untuk sistem daya.
b.  Rusaknya perlengkapan yang dekat dengan gangguan  yang  disebabkan  oleh  arus  tak seimbang,  atau  tegangan  rendah  yang ditimbulkan oleh hubung singkat.
c.  Ledakan yang mungkin terjadi pada peralatan  yang  mengandung  minyak  isolasi sewaktu terjadinya suatu hubung singkat.
d.  Terpecahnya keseluruhan
daerah pelayanan  sistem  daya  itu  oleh  suatu rentetan tindakan pengamanan yang diambil oleh  sistem  pengamanan  yang  berbeda- beda;  kejadian  ini  di  kenal  sebagai "cascading".

## 3. PEMBAHASAN DAN ANALISA
3.1 Pembahasan
3.1.1 Over Current Relay (OCR)
Proteksi  arus  lebih  adalah  proteksi  terhadap perubahan  parameter  arus  yang  sangat  besar dan  terjadi  pada  waktu  yang  cepat,  yang disebabkan  oleh  hubung  singkat.  Pada  proteksi arus  lebih  ini,  relai  pick-up  jika  besar  arus melebihi nilai seting.
Relai  arus  lebih  terdapat  beberapa  karakteristik waktu yang dikelompokkan menjadi tiga jenis: 1.  Relai Arus Lebih Seketika (Instantaneus)
2.  Relai Arus Lebih Waktu Tertentu
3.  Relai Arus Lebih Terbalik (Inverse)

## a. Rele Waktu Seketika (Instantaneous Relay)
Relay yang bekerja seketika (tanpa waktu tunda) ketika  arus  yang  mengalir  melebihi  nilai settingnya,  relay  bekerja  dalam  waktu  beberapa mili  detik  (10  -  20  ms).  Dapat  kita  lihat  pada gambar dibawah ini.
Gambar 3. Karakteristik Instantaneous Relay
Relay  ini  jarang  berdiri  sendiri  tetapi  umumnya dikombinasikan  dengan  relay  arus  lebih  dengan karakteristik yang lain.

## b.  Relay  Arus  Lebih  Waktu  Tertentu  (Definite Time Relay)
Relay  ini  akan  memberikan  perintah  pada  PMT pada  saat  terjadi  gangguan  hubung  singkat  dan besarnya  arus  gangguan  melampaui  settingnya (Is),  dan  jangka  waktu  kerja  relay  mulai  pick  up sampai  kerja  relay  diperpanjang  dengan  waktu tertentu  tidak  tergantung  besarnya  arus  yang mengerjakan relay, lihat gambar dibawah ini.
Gambar 4. Karakteristik Defenite Time Relay
c.  Relay  arus  lebih  waktu  terbalik  (Inverse Time Relay)
Relay ini akan bekerja dengan waktu tunda yang tergantung  dari  besarnya  arus  secara  terbalik (inverse  time),  makin  besar  arus  makin  kecil waktu  tundanya.  Karakteristik  ini  bermacam- macam  dan  setiap  pabrik  dapat  membuat karakteristik yang berbeda-beda.
Gambar 4. Karakteristik Relay Arus Lebih Waktu Terbalik (Inverse Time Relay)

## d. Prinsip Kerja OCR
Prinsip kerja over current relay adalah berdasarkan  adanya  arus  lebih  yang  dirasakan relai, baik disebabkan adanya gangguan hubung singkat  atau  overload  (beban  lebih)  untuk kemudian  memberikan  perintah  trip  ke  PMT sesuai dengan karakteristik waktunya.
Gambar 5. Rangkaian Pengawatan OCR

## Pemutus Tenaga (PMT)
Pemutus  tenaga  (PMT)  atau  lebih dikenal  dengan  istilah  Circuit  Breaker  (CB) merupakan  suatu  piranti  saklar  mekanik  yang secara  otomatis  membuka  atau  memutuskan rangkaian  listrik  apabila  terjadi  ketidaknormalan pada suatu system tanpa adanya kerusakan. Pemutus  tenaga  terdiri  atas  kontak-kontak  yang dialiri  arus  listrik  atau  lebih  dikenal  dengan elektroda. Pada kondisi normal eletroda-
elektroda  tersebut  dalam  kondisi  terhubung, sebaliknya pada kondisi abnormal maka elektroda-elektroda  terpisah  dan  memutuskan hubungan listrik dari satu sisi ke sisi yang lainnya

## e. Pengaman Pada Relay Arus Lebih
Pada  relay  arus  lebih  memiliki  2  jenis pengamanan yang berbeda antara lain:
 Pengamanan  hubung  singkat  fasa.  Relay mendeteksi  arus  fasa.  Oleh  karena  itu, disebut pula "Relay fasa". Karena pada relay tersebut  dialiri  oleh  arus  fasa,  maka settingnya  (Is)  harus  lebih  besar  dari  arus beban  maksimum.  Ditetapkan  Is  =  1,2  x  In (In = arus nominal peralatan terlemah).
 Pengamanan hubung tanah. Arus gangguan satu fasa tanah ada kemungkinan lebih kecil dari  arus  beban,  ini  disebabkan  karena salah satu atau dari kedua hal berikut:
Gangguan  tanah  ini  melalui  tahanan  gangguan yang  masih  cukup  tinggi.  Pentanahan  netral sistemnya melalui  impedansi/tahanan yang tinggi,  atau  bahkan  tidak  ditanahkan  Dalam  hal demikian, relay pengaman hubung singkat (relay fasa)  tidak  dapat  mendeteksi  gangguan  tanah tersebut.  Supaya  relay  sensitive  terhadap gangguan  tersebut  dan  tidak  salah  kerja  oleh arus  beban,  maka  relay  dipasang  tidak  pada kawat  fasa  melainkan  kawat  netral  pada sekunder  trafo  arusnya.  Dengan  demikian  relay ini  dialiri  oleh  arus  netralnya,  berdasarkan komponen simetrisnya arus netral adalah jumlah dari  arus  ketiga  fasanya.  Arus  urutan  nol dirangkaian  primernya  baru  dapat  mengalir  jika terdapat  jalan  kembali  melalui  tanah  (melalui kawat netral).

## f. Fungsi Dan Penggunaan
Relay  arus  lebih  tak  berarah  dan  relay  hubung tanah  tak  terarah  atau  cukup  disebut  relay  arus lebih dan relay hubung tanah. Relay ini berfungsi sebagai  pengaman  terhadap  gangguan  arus hubung singkat fasa-fasa maupun fasa tanah dan dapat digunakan sebagai:
 Pengaman utama penyulang (jaringan tegangan menengah).
 Pengaman  cadangan  pada  trafo,  generator dan transmisi.
 Pengamanan  utama  untuk  sistem  tenaga listrik yang kecil dan radial.
 Pengamanan utama motor listrik yang kecil.

## g. Perhitungan Koordinasi Rele Arus Lebih
Pada  tahap  selanjutnya,  hasil  perhitungan  arus gangguan  hubung  singkat,  dipergunakan  untuk nilai  setelan  arus  lebih,  terutama  nilai  setelan TMS  (Time  Multiple  Setting)  dari  rele  arus  lebih dengan karakteristik jenis inverse.
Disamping itu setelah nilai setelan rele diperoleh, nilai arus gangguan hubung singakat pada setiap lokasi  gangguan  yang  diasumsikan,  dipakai untuk  memeriksa  rele  arus  lebih  itu,  apakah masih  dapat  dinilai  selektif  atau  nilai  setelan harus dirubah kenilai lain yang memberikan kerja rele  yang  lebih  selektif,  atau  didapatkan  kerja selektifitas  yang  optimum  (Rele  bekerja  tidak bekerja terlalu lama tetapi menghasilkan selektifitas yang baik).
Sedangkan  setelan  arus  dari  rele  arus  lebih dihitung  berdasarkan  arus  beban  yang  mengalir dipenyulang atau incoming feeder, artinya :
a.  Untuk  rele  arus  lebih  yang  terpasang dipenyulang keluar (Outgoing Feeder)
dihitung berdasarkan arus beban maksimum (Beban  Puncak)  yang  mengalir  dipenyulang tersebut.
b.  Untuk  rele  arus  lebih  yang  terpasang dipenyulang masuk (incoming feeder) dihitung berdasarkan arus nominal transformator tenaga.
Sesuai British standard untuk:
 Rele  inverse  biasa  disett  sebesar  1,05  s/d 1,3   IBeban,
 Sedangkan  rele  definite  disett  sebesar  1,2 s/d 1,3   IBeban.
Persyaratan  lain  yang  harus  dipenuhi  adalah penyetelan  waktu  minimum  dari  rele  arus  lebih (terutama  di  penyulang)  tidak  lebih  kecil  dari  0,3 detik.  Pertimbangan  ini  diambil  agar  rele  tidak sampai  trip  lagi  akibat  arus  inrush  dari  trafo distribusi  yang  memang  sudah  tersambung dijaringan  distribusi,  sewaktu  PMT  penyulang tersebut dioperasikan.
h. Setting OCR
Arus  setting  untuk  relai  OCR  baik  pada sisi primer maupun pada sisi sekunder transformator tenaga adalah: Iset (prim) = 1,05 x Inom trafo Nilai tersebut adalah nilai primer, untuk mendapatkan  nilai  setelan  sekunder  yang  dapat disetkan  pada  relay  OCR,  maka  harus  dihitung dengan  menggunakan  ratio  trafo  (CT)  yang terpasang pada sisi primer maupun sisi sekunder transfomator tenaga.

## ….(1)

## i. Setelan Time Multiple Setting (TMS)
Setelan  TMS  dan  setelan  waktu  rele  pada jaringan distribusi menggunakan standard inverse yang dihitung menggunakan rumus kurva waktu  vs  arus,  dalam  hal  ini  juga  diambil persamaan  kurva  arus  waktu  dari  standard british, sebagai berikut :
…………(2)
Dan
…………………(3) Dimana :
t          =  Waktu Trip (Detik) TMS   =  Time Multiple Setting
Ifault  = Arus Gangguan Hubung Singkat (Amp)
 Setelan OCR (Inverse) diambil arus gangguan hubung singkat terbesar.
 Setelan GFR (Inverse) diambil arus gangguan hubung singkat terkecil.
Iset    = Arus Setting Sisi Primer (Amp)
 Setelan OCR (inverse) diambil (BS) 1,05 s/d 1,3   IBeban
 Setelan  GFR  (inverse)  diambil  6%  s/d  12% Ifault hubung singkat 1 fasa terkecil.
α, β    =  Konstanta.
Table 1.  Faktor dan tergantung pada kurva arus vs waktu

## 3.1.2 Ground Fault Relay ( GFR )
Ground  Fault  Relay  (GFR)  pada  dasarnya mempunyai  prinsip  kerja  yang  sama  denga  relai arus  lebih  (OCR)  namun  memiliki  perbedaan dalam  kegunaanya.  GFR  mendeteksi  melalui binary  input  yang  ada  pada  relai  sehingga memerintahkan  binary  output  agar  memberikan perintah jika adanya hubungan singkat ke tanah.

## Gambar 6. Rangkaian GFR

## a. Prinsip Kerja GFR
Pada  kondisi  normal  beban  seimbang  Ir,  Is,  It sama  besar,  sehingga  pada  kawat  netral  tidak timbul  arus  dan  relai  hubung  tanah  tidak  di  aliri arus.  Bila  terjadi  ketidakseimbangan  arus  atau terjadi gangguan hubung singkat ke tanah, maka akan  timbul  arus  urutan  nol  pada  kawat  netral, sehingga relai hubung tanah akan bekerja.

## b. Setting GFR
Arus  setting  untuk  relai  OCR  baik  pada  sisi primer maupun pada sisi sekunder transformator tenaga adalah:
Iset (Prim) = 10% x Inominal trafo Untuk  menghitung  setting  arus  untuk  sisi sekunder yaitu:

## …………(5)

## c. Setelan waktu (TMS)
Hasil  perhitungan  arus  gangguan  hubung singkat, selanjutnya digunakan untuk menentukan  nilai  setelan  waktu  kerja  relay
(TMS).  Sama  halnya  dengan  relay  OCR,  relay GFR  menggunakan  rumus  penyetingan  TMS yang  sama  dengan  relay  OCR.  Tetapi  waktu kerja relay yang diinginkannya berbeda.
Menentukan  nilai  TMS  yang  akan  disetkan  pada relay  GFR,  transformator  tenaga  diambil  arus hubung  singkat  1  fasa  ke  tanah  dengan  rumus (Pandjaitan, 2012 : 72 ) :
……………. (6) Dimana : Tms = Setting waktu relay ( s ) t = Waktu kerja relay Iset = Arus setting primer ( A ) Ifault = Arus gangguan hubung singkat 3.2. Analisa

## 3.2.1 Arus Hubung Singkat
Gangguan  hubung  singkat  yang  mungkin  terjadi di dalam jaringan (sistem kelistrikan) ada 3, yaitu: a.  gangguan hubung singkat 3 fasa b.  gangguan hubung singkat 2 fasa c. gangguan hubung singkat 1 fasa. Perhitungan  gangguan  hubung  singkat  ini dihitung besarnya berdasarkan panjang penyulang,  yaitu  diasumsikan  terjadi  di  25%, 50%, 75% dan 100% panjang penyulang.
Gambar 7. Gangguan Hubungan Singkat

## 3.2.2 Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat
Tabel  2.  Hasil  Perhitungan  Arus  Gangguan Hubung Singkat
Gambar 8. Kurva Arus Hubung singkat
Dari tabel diatas bahwa besarnya arus gangguan hubung singkat dipengaruhi jarak titik gangguan, semakin jauh jarak titik gangguan maka semakin kecil  arus  gangguan  hubung  singkatnya  dan sebaliknya.  Selain  itu  dapat  dilihat  bahwa  arus gangguan  hubung  singkat  terbesar  yaitu  pada arus  gangguan  hubung  singkat  3  fasa,  apabila ditinjau dari gangguan terhadap fasa.

## 3.2.3 Hasil Perhitungan Waktu Kerja Relay
a. Waktu Kerja Relay 3 Fasa
Tabel  3.  Hasil  Perhitungan  Waktu  Kerja  Relai  3 Relai Fasa
Gambar  9.  Kurva  Pemeriksaan  Waktu  kerja
Relay untuk Ganggguan 3 Fasa
b. Waktu Kerja Relai 2 Fasa
Tabel  4.  Hasil  Perhitungan  Waktu  Kerja  Relai  2 Fasa
Gambar  10.  Kurva  Pemeriksaan  Waktu  kerja Relay untuk Ganggguan 2 Fasa

## c. Waktu Kerja Relai 1 Fasa
Tabel  5.  Hasil  Perhitungan  Waktu  Kerja  Relai  1 Fasa
Gambar  11.  Kurva  Pemeriksaan  Waktu  kerja Relay untuk Ganggguan 1 Fasa
c.  Perbandingan  Hasil  Perhitungan  Arus

## Hubung Singkat
Tabel 6. Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Penyulang Rambutan
Tabel 7. Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Existing Penyulang Rambutan
Dari  tabel  diatas  terlihat  adanya  perbedaan antara  hasil  perhitungan  dengan  realisasi dilapangan  hal  ini  dikarenakan  adanya  sistem perhitungan  yang  berbeda  maka  arus  hubung singkat    existing    lebih    kecil    jika    dibandingkan dengan  arus  hubung  singkat  hasil  perhitungan. Hal    ini    disebabkan    sistem    perhitungan    arus hubung    singkat    existing    tidak    memperhatikan hubungan  trafo  yang  berada  di  GI  dan  hanya melihat belitannya saja.

## d.  Perbandingan  Hasil  Perhitungan  Setting Time Relay Dengan Data di Lapangan
Berdasarkan table berikut dapat dianalisa bahwa hasil  perhitungan  dengan  data  yang  ada  di lapangan  masih  dalam  kondisi  yang  sesuai dengan  perbedaan  yang  tidak  terlalu  signifikan, sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa  secara keseluruhan  setting  Overcurrent  Relay  dan Ground  Fault  Relay  di  sisi  penyulang,  yang  ada di lapangan sudah baik.
Tabel  8.  Perbandingan  Hasil  Perhitungan Dengan Data Lapangan
Karena  hasil  dari  perhitungan  tersebut  untuk  di set  kan  ke  relai  Overcurrent  Relay  dan  Ground Fault Relay maka harus disesuaikan dengan tap- tap  yang  ada  pada  relai  yang  bersangkutan. Sehingga  hasilnya  tidak  akan  persis  sama dengan  hasil  perhitungan.  Tetapi  ada  setting relay  yang  sudah  tidak  sesuai  lagi,  yaitu  setting GFR  disisi  incoming,  dimana  t  =  0,279  ,dengan kata  lain  jika  terjadi  gangguan  hubung  singkat satu  fasa  ke  tanah,  maka  relai  tersebut  akan memerlukan  waktu  yang  lebih  lama  untuk bekerja. Jadi setting relai GFR sisi Incoming yang ada  di  lapangan  harus  di  setting  kembali  untuk didapat  nilai  timing  trip  coil  yang  sesuai standartnya.

## 4. PENUTUP 4.1 Kesimpulan
 Dari  hasil  perhitungan  dapat  dilihat  bahwa besarnya  arus  gangguan  hubung  singkat dipengaruhi oleh jarak titik gangguan. Ketika titik jarangan gangguan semakin jauh, maka arus  gangguan  hubung  singkatnya  semakin kecil, begitu pula sebaliknya.
 Waktu  kerja  relai  pada  penyulang  lebih cepat jika dibandingkan dengan waktu kerja pada  sisi  incoming  dengan  selisih  waktu rata-rata  sebesar  0,4  detik  untuk  sisi gangguan  satu  fasa.  Namun  untuk  sisi gangguan  tiga  fasa  dan  dua  fasa,  waktu kerja  relai  memiliki  selisih  waktu  0,4  detik
dan  berangsur  meningkat  dengan  rata-rata kenaikan  0,1  detik  ketika  panjang  kabel semakin  jauh  (ditinjau  pada  jarak  0%,  25%, 50%, 75% dan 100%).
 Hasil  perhitungan  dengan  data  existing  di lapangan  masih  dalam  kondisi  yang  sesuai dengan  perbedaan  yang  tidak  terlalu  jauh, sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa  secara keseluruhan setting pada Overcurrent Relay (OCR)  -  Ground  Fault  Relay  (GFR)  yang ada di lapangan dalam kondisi baik.
 Berdasarkan hasil
penulisan dapat disimpulkan  bahwa  penggunaan  relay  arus lebih  atau  over  current  relay  mempunyai peran yang sangat penting dalam
memproteksi
system tenaga listrik.
Persyaratan  yang  harus  dipenuhi  adalah penyetelan  waktu  minimum  dari  relay  arus lebih (terutama dipenyulang) tidak lebih kecil dari 0,3 detik. Pertimbangan ini diambil agar relay  tidak  sampai  trip  lagi  Inrush  Current dari  transformator  distribusi  yang  memang sudah  tersambung  dijaringan  distribusi sewaktu PMT penyulang tersebut
dioperasikan. 4.2 Saran
 Bagi masyarakat agar pada saat melakukan penyettingan relay harus betul-betul memahami  bagaimana  cara  perhitungan dan  koordinasi  relay  dan  system  proteksi lainnya,  sehingga  tidak  terjadi  kegagalan operasi  pada  relay  tersebut.  Karena  akan sangat fatal jika relay mengalami kegagalan operasi.

## DAFTAR PUSTAKA
(PERSERO),  J.  D.  (2000).  Keandalan  Sistem
Distribusi. Jakarta: PT. PLN (PERSERO) .
(PERSERO), P. P. (2010). Buku 1 Kriteria Desain Enjinering  Konstruksi  .  Jakarta  Selatan:  PT. PLN (PERSERO).
59,  S.  N.  (1985).  Keandalan  Pada  Sistem Distribusi 20kV dan 6kV. Jakarta:
Perusahaan Umum Listrik Negara. Abdul,  K.  (2000).  Distribusi  dan  Utilisasi  Tenaga
Listrik. Jakarta: Universitas Indonesia.
Sarimun,  W.  (2012).  Proteksi  Sistem  Distribusi Tenaga Listrik. Bekasi: Garamond.
Suhadi,  dkk.  (2008).  Teknik  Distribusi  Tenaga
Listrik Jilid 1. Jakarta: Direktorat Pembinaan
Sekolah Menengah Kejuruan Suputra Widharma, dkk. (2014). Analisis
Perancangan  Sudut  Pengaman  Perisai (Shield) Pada Penyulang. Denpasar. Matrix