MIND Journal | ISSN (p): 2528-0015  | ISSN (e): 2528-0902
Juni 2021

## Simulasi ETAP untuk Evaluasi Proteksi Gangguan Tegangan Lebih Generator Unit 3 PLTP Kamojang

## RIFKI FIKRANDANI NUGRAHA, TEGUH ARFIANTO
Program Studi Teknik Elektro, Institut Teknologi Nasional Bandung, Indonesia Email: rifki.fikrandani@gmail.com
Received 13 April 2021 | Revised 13 Mei 2021 | Accepted 24 Juni 2021

## ABSTRAK
Pada  penelitian  ini  dilakukan  evaluasi  proteksi  gangguan  tegangan  lebih  pada generator  Unit  3  PLTP  Kamojang  yang  diproteksi  oleh  sebuah  relay  tegangan lebih  menggunakan  simulasi  pada  software  ETAP.  Simulasi  dilakukan  untuk melihat  bagaimana  cara  kerja  relay  tegangan  lebih  dan  bentuk  tegangan  lebih yang  terjadi  pada  terminal  generator.  Skenario  simulasi  yang  digunakan  yaitu melakukan pelepasan beban 50,7 MW dan relay yang digunakan dalam simulasi berfungsi  untuk  menyalakan  alarm  saat  terjadi  tegangan  lebih.  Hasil  simulasi memperlihatkan bahwa pada saat terjadi pelepasan beban, relay tegangan lebih menyalakan alarm 1,1 detik setelah membaca tegangan naik hingga 13 kV atau sebesar 110% dari tegangan nominalnya, kemudian tegangan terminal generator naik hingga 13,2 kV hingga kembali ke kondisi steady state 5 detik setelah terjadi kenaikkan tegangan. Hasil simulasi tersebut menunjukkan bahwa relay tegangan lebih  yang  terpasang  pada  terminal  generator  Unit  3  bekerja  sesuai  dengan fungsinya yaitu untuk memberikan alarm ketika tegangan lebih terjadi.
Kata  kunci :  pelepasan  beban,  proteksi  generator,  relay  proteksi,  simulasi generator, tegangan lebih

## ABSTRACT
This  study evaluates overvoltage fault protection on the generator  Unit 3 PLTP Kamojang which is protected by an overvoltage relay using simulation on ETAP software. Simulations are carried out to see how the overvoltage relay works and the  form  of  overvoltage  that  occurs  at  the  generator  terminals.  The  scenario used is by do a load shedding of 53,3MW, the relay used in this simulation has a function  to  turn  on  the  alarm  when  overvoltage  occurs.  The  results  show  that when  a  load  shedding  occurs,  the  overvoltage  relay  turns  on  the  alarm  1,1 seconds after reading the voltage up to 13 kV or 110% of the nominal voltage, then  the  generator  terminal  voltage  rises  to  13.2  kV  until  it  returns  to  steady state  5  seconds  after  the  voltage  increase.  The simulation results  indicate  that the overvoltage relay installed at the generator terminal Unit 3 works according to its function, namely to provide a warning when an overvoltage occurs.
Keywords :  generator  protection,  load  shedding,  overvoltage,  protection  relay, generator simulation
Simulasi ETAP untuk Evaluasi Proteksi Gangguan Tegangan Lebih Generator Unit 3 PLTP Kamojang

## 1. PENDAHULUAN
Setiap  komponen  pada  pembangkit  listrik  tentu  harus  terhindar  dari  gangguan  yang  dapat mengganggu proses pembangkitan listrik, karena dapat mengakibatkan terjadinya kerusakan alat  dan  mengancam  keselamatan  manusia (Shintawaty,  2014). Salah  satu  gangguan pada  sistem  tenaga  listrik  yaitu  terjadinya  tegangan  berlebih  atau overvoltage  yang  dapat disebabkan oleh beberapa hal seperti pelepasan beban mendadak dan kerusakan AVR (Grid, 2011) (Smith, 2011) .
Menurut  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Widarsono (Widarsono,  2019) dan  timnya, overvoltage merupakan gangguan dimana nilai tegangan naik lebih dari 110% dengan durasi lebih dari 1 menit. Akibat dari overvoltage yaitu dapat terjadinya degradasi peralatan tenaga listrik  (berkurangnya  masa  penggunaan  alat)  dan  kerusakan  belitan  rotor  pada  generator (Torres, 2008) .
Proteksi  untuk overvoltage  pada  sistem  pembangkit  tenaga  listrik  yaitu  dengan menggunakan relay tegangan lebih ( Overvoltage Relay) (Hussen, 2019) . Secara sederhana prinsip  kerja overvoltage  relay  yaitu  mendeteksi  tegangan  dari  potential  transformer  (PT) pada titik yang akan diproteksi  kemudian dibandingan dengan tegangan setting pada relay sehingga  apabila  tegangan  PT  melebihi  tegangan setting,  maka  relay  akan  bekerja  untuk mengaktifkan  PMT  (Pemutus)  atau  menyalakan  alarm (Grabovickic,  2012)  (Hidayat, 2018) .
Salah  satu  cara  untuk  mengetahui  bagaimana  relay  tegangan  lebih  bekerja  yaitu  dengan cara simulasi menggunakan perangkat lunak penganalisis sitem tenaga listrik seperti ETAP. Metode untuk mensimulasikan relay proteksi menggunakan ETAP yaitu dengan memasukkan data-data  sistem  dan  relay  proteksi  lalu  mensimulasikan  skenario  gangguan  dan menghitungnya,  setelah  itu  dilakukan  perhitungan  setting  relay  lalu  mensimulasikan  kerja relay tersebut (Saputro, 2016) .
Skenario  simulasi  yang  dapat  dilakukan untuk  menciptakan  gangguan  tegangan  lebih  yaitu dengan melakukan pelepasan beban. Penelitian yang dilakukan oleh  Jozi (Jozi, 2020) dan timnya  menunjukkan  bahwa  pada  saat  simulasi  menggunakan  ETAP,  pelepasan  beban generator  sebesar  15%  dari  total  beban,  tegangan  pada  bus  generator  naik  sebesar  12% namun kembali turun dan stabil di kisaran 101% dari tegangan nominal, kemudian frekuensi mengalami penurunan terendah sebesar 94% pada detik ke 5 setelah dilakukan pelepasan beban dan kembali stabil setelah 24 detik.
Berdasarkan  permasalahan  diatas,  akan  dilakukan  penelitian  untuk  mengevaluasi  sistem proteksi  tegangan  lebih  yang  terpasang  pada  generator  Unit  3  PLTP  Kamojang,  dengan perhitungan  dan  simulasi  menggunakan software  ETAP  dengan  skenario  pelepasan  beban generator. Kemudian akan didapatkan karakteristik tegangan lebih pada terminal generator dan waktu kerja relay tegangan lebih yang terpasang pada Generator Unit 3 PLTP Kamojang pada saat terjadi gangguan, sehingga akan diketahui apakah proteksi tegangan lebih yang terpasang pada generator Unit 3 PLTP Kamojang sudah sesuai dengan standar atau tidak.

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1. Diagram Alir Penelitian
Mulai
Studi Literatur Observasi Lapangan Simulasi setting relay tegangan lebih dengan Etap Menghitung setting relay tegangan lebih
Selesai Pengumpulan Data teknis : 1. Spesifikasi relay tegangan lebih unit 3 PLTP Kamojang 2. Spesifikasi generator Unit 3 PLTP Kamojang 3. Single line diagram Unit 3 PLTP Kamojang
Analisis hasil perhitungan dan simulasi relay Kesimpulan Bekerja Tidak Simulasi bekerja? A A
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
Berdasarkan  diagram  alir  pada  Gambar  1,  dapat  diketahui  urutan  proses  penelitian  ini, dimulai  dengan  dilakukan  studi  literatur,  observasi  lapangan,  pengumpulan  data,  simulasi dan analisis data mengenai kondisi relay tegangan lebih yang digunakan di generator Unit 3 PLTP Kamojang.

## 2.2. Perhitungan Setting Relay Tegangan Lebih
Setelah  didapatkan  data  teknis  yang  diperoleh  dari  studi  literatur  dan  observasi  lapangan, kemudian  dilakukan  perhitungan  untuk  mendapatkan  nilai  pengaturan  atau setting  yang dipakai  oleh  relay  tegangan  lebih  yang  terpasang  pada  terminal  generator  Unit  3  PLTP Kamojang.  Terdapat  dua  parameter  yang  harus  ditentukan  untuk  melakukan setting  relay tegangan lebih yaitu nominal tegangan keluaran generator dan tegangan sekunder potential transformer (PT) yang terpasang pada terminal generator.

## 2.2.1. Pengukuran Tegangan Terminal Generator
Pengukuran  tegangan  terminal  generator  yaitu  menggunakan Potential  Transformers  (PT). Dari  hasil  pengukuran  tersebut  akan  didapatkan  tegangan  keluaran  trafo  yang  selanjutnya akan menjadi input dari sistem proteksi tegangan lebih generator yaitu relay tegangan lebih. Data  yang  digunakan  yaitu  pengukuran  beban  mingguan  generator  Unit  3  PLTP  Kamojang selama satu bulan. Gambar 2 menunjukkan diagram pemasangan PT.

## Gambar 2. Pemasangan PT (ElProCus Technologies Pvt Ltd, 2020)

## 2.2.2.  Perhitungan Tegangan Terminal Generator
Setelah dilakukan pengukuran tegangan terminal generator kemudian dilakukan perhitungan untuk  memastikan  kebenaran  hasil  perhitungan.  Untuk  menghitung  tegangan  terminal generator  dari  data  beban  mingguan  selama  satu  bulan  dapat  diketahui  dengan menggunakan Persamaan (1) (Sudjoko, 2018).
√ (1) Keterangan: I = Arus generator P 3Ø = Daya generator 3 fasa
V T
= Tegangan terminal generator cos θ  = Faktor daya
2.2.3.  Perhitungan Tegangan pada Sisi Sekunder Potential Transformer (PT) Salah  satu  fungsi Potential  Transformer  yaitu  untuk  mengkonversi  tegangan  menengah menjadi tegangan rendah, sehingga dapat terbaca oleh instrumen pengukuran dan proteksi (Linquip  Team,  2021). Artinya  selain  berfungsi  untuk  pengukuran  tegangan  generator, tegangan  sekunder  PT  juga  digunakan  sebagai input sinyal  tegangan relay  tegangan  lebih untuk  bekerja.  Mencari  tegangan  sekunder  yang  terukur  pada  PT  dapat  menggunakan Persamaan (2).
(2) Keterangan :
V 2 = Tegangan sisi sekunder PT
V T
= Tegangan terminal generator
= Rasio PT yang digunakan

## 2.2.4. Pengaturan Tegangan Pada Relay Tegangan Lebih
Salah  satu  fungsi  relay  proteksi  adalah  untuk  mengetahui  letak  dan  jenis  gangguan  yang terjadi  pada  sistem  tenaga  listrik,  sehingga  dapat  mengirimkan  sinyal  atau  indikator peringatan (Tasiam, 2017) . Relay harus memiliki unit instantanous dan unit tunda waktu dengan  karakteristik inversetime  untuk  menentukan  waktu  kerja  relay  saat  mendeteksi gangguan.  Tegangan setting  unit  instantanous  umumnya  diatur  130%  hingga  150%  dari tegangan terminal generator (tegangan yang terukur pada PT) sedangkan unit inversetime diatur  sekitar  110%  dari  tegangan  terminal (IEEE  Guide  for  AC  Generator  Protection, 2006) .

## 2.2.5. Perhitungan Waktu Kerja Relay
Setelah  didapatkan  tegangan setting relay, kemudian diatur waktu tunda atau  durasi relay bekerja  setelah  relay  membaca  tegangan setting  tersebut.  Berdasarkan  standar  IEC (IEC Standard,  2010) ,  cara  untuk  menentukan  waktu  kerja  relay  sesuai  dengan  parameter tegangan keluaran generator dapat dihitung menggunakan Persamaan (3).
( ( ) ) (3) Keterangan : t = Waktu operasi (detik) V 2 = Tegangan terukur pada PT V S = Pengaturan tegangan pada relay
TMS  = Time multipier setting k, α, c  = Konstanta karakteristik IDMT (k=1, α=1, c=0)

## 2.3. Simulasi Kerja Relay
Langkah-langkah  untuk  mensimulasikan  setting  relay  proteksi  secara  berurutan  yaitu membuat  SLD  ( Single Line  Diagram) atau skema jalur kelistrikan pada sistem pembangkit, memasukkan  data  sistem,  mengatur  skenario  gangguan  pada  sistem  pembangkit, menghitung setting relay, memasukkan relay pada SLD, dan terakhir mensimulasikan  kerja relay (Saputro,  2016) .  Simulasi  yang  dilakukan  yaitu  dengan  skenario  pelepasan  beban generator, dimana pada saat terjadi pelepasan beban maka akan terjadi lonjakan tegangan keluaran atau terminal pada generator dengan karakteristik seperti yang terlihat pada grafik Gambar 3.

## Gambar 3. Grafik Kenaikkan Tegangan Generator Saat Pelepasan Beban (Jozi, 2020)
Berdasarkan Gambar 3, dapat dilihat bahwa tegangan generator akan mengalami kenaikkan pada saat terjadi pelepasan beban, sehingga skenario pelepasan beban dapat dipakai untuk menguji  sistem  proteksi  tegangan  lebih  pada  generator.  Untuk  penelitian  ini,  simulasi
pelepasan  beban  yang  akan  digunakan  yaitu  menggunakan software  ETAP  dengan  durasi simulasi selama 20 detik.
Proses  simulasi  pelepasan  yang  akan  dilakukan  pada software  ETAP  dapat  dilihat  pada diagram alir Gambar 4.
Mulai Membuat Single Line Diagram
Sistem Pembangkitan Generator Unit 3 PLTP Kamojang Memasukkan data spesifikasi peralatan dan mengatur skenario pelepasan beban Pembangkitan berjalan dan tegangan keluaran generator sesuai perhitungan? Dilakukan pelepasan beban Running simulasi proses pembangkitan
Pelepasan beban sesuai dengan skenario yang diinginkan?
Analisis kerja relay tegangan lebih dan bentuk tegangan pada terminal generator Selesai B B Sesuai Tidak Sesuai Tidak
Gambar 4. Diagram Alir Simulasi
Berdasarkan  Gambar  4,  proses  simulasi  dimulai  dengan  membuat  SLD dari  sistem pembangkitan generator Unit 3 PLTP Kamojang yang diambil dari data SLD PLTP Kamojang.
Setelah membuat SLD sistem pembangkitan generator Unit 3, kemudian memasukkan data spesifikasi  setiap  peralatan  pembangkit  seperti  spesifikasi  generator, setting  relay,  trafo daya, bus, motor pompa, dan CB ( Circuit Breaker). Selain itu dimasukkan data beban yang disuplai oleh generator seperti spesifikasi peralatan auxilliary dan beban grid yang terhubung dengan jaringan PLN. Selanjutnya yaitu mengatur skenario pelepasan beban menggunakan fitur Transient  Stability  Analysis  yang  terdapat  pada  ETAP,  dengan  data  yang  diatur  yaitu durasi simulasi, titik CB yang akan dilepas, dan waktu pelepasan CB.
Selanjutnya  yaitu  melakukan running  sistem  pembangkitan  dengan  cara  melakukan  Load Flow  Analysis,  setelah  simulasi  running  maka  akan  terlihat  apakah  proses  pembangkitan berjalan  atau  tidak,  kemudian  tegangan  yang  dihasilkan  generator  sesuai  dengan perhitungan  atau  tidak,  jika  tidak  maka  akan  dilakukan  pengecekkan  kembali  apakah terdapat kesalahan pembuatan SLD dan spesifikasi setiap komponen pembangkit atau tidak.
Apabila  proses  pembangkitan  berjalan  dan  tegangan  keluaran  generator  sesuai  dengan perhitungan,  selanjutnya  dilakukan  pelepasan  beban  dengan  melakukan running  Transient
Stability  Analysis.  Setelah  simulasi  transient  berjalan,  dilakukan  pengecekkan  nominal tegangan  pada  terminal  generator  secara  berkala  dengan  menggeser  plot  waktu  durasi simulasi  dan  dilihat  apakah  terjadi  pelepasan  beban  atau  tidak,  kemudian  dilihat  apakah terjadi gangguan tegangan lebih pada saat terjadi pelepasan beban atau tidak.
Jika terjadi gangguan tegangan lebih kemudian dilihat dan dilakukan analisis apakah sistem proteksi tegangan lebih menggunakan relay tegangan lebih bekerja atau tidak.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Perhitungan Tegangan pada Terminal Generator
Generator Unit 3 PLTP Kamojang yang digunakan untuk skenario gangguan tegangan lebih ini memiliki spesifikasi sebagai berikut:
Phase : 3 Frekuensi : 50 Hz Tegangan : 11.800 Volt Kapasitas Daya : 55 MW Faktor Daya : 0,8 lagging Kecepatan : 3000 rpm
Jumlah Kutub  : 2 kutub
Pada  penelitian  ini,  diambil  sampel  beban  yang  didapat  dari  data  beban  mingguan  yang disuplai  oleh  generator  Unit  3  selama  satu  bulan,  untuk  mendapatkan  nominal  tegangan terminal atau keluaran generator. Berikut ini adalah data pembangkitan generator unit 3 di PT. Indonesia Power PLTP Kamojang pada bulan Agustus 2017.
Tabel 1. Data Pembangkitan Generator Unit 3 PLTP Kamojang Bulan Agustus 2017
Minggu ke Daya Nyata (MW) Daya Reaktif (MVAR) Tegangan (kV) Frekuensi (Hz) Cos Ø Arus (kA) R S T 1 53,3 15,3 11,8 50 0,96 2,7 2,7  2,7 2 52,8 5,7 11,8 50 0,99 2,6 2,6  2,6 3 54,6 9 11,8 50 0,98 2,7 2,7  2,7 4 55,2 8 11,8 50 0,98 2,7 2,7  2,7
Untuk  dilakukan  perhitungan,  diambil  sampel  data  pada  minggu  ke-1  yaitu  53,3  MW, sehingga didapatkan nilai tegangan terminalnya yaitu:

## √
√
Dari  hasil  perhitungan  didapat  tegangan  sebesar  11,8  kV  dimana  nilai  ini  sesuai  dengan kapasitas nominal spesifikasi generator Unit 3.

## 3.2 Perhitungan Tegangan Sekunder PT
Untuk  mendapatkan  tegangan  sekunder  yang  terukur  pada  PT  dapat  menggunakan Persamaan  (2),  dengan  rasio  PT  yang  dipakai  yaitu  118  yang  artinya  tegangan  terminal generator  yang  sebenarnya  merupakan  1:118  dari  nilai  tegangan  sekunder  pada  PT, sehingga untuk mendapatkan tegangan sekunder PT dapat diketahui dengan perhitungan:

## =
Tegangan  sekunder  PT  ini  merupakan  tegangan  yang  akan  terbaca  oleh  relay  tegangan lebih. Relay akan bekerja berdasarkan pengaturan tegangan lebih yang dihitung berdasarkan standar yang dipakai.

## 3.3 Pengaturan Tegangan pada Relay Tegangan Lebih
Sebelum  melakukan  perhitungan  untuk setting  relay  tegangan  lebih,  akan  dilakukan identifikasi  mengenai setting  yang  telah  diterapkan  oleh  PT.  Indonesia  Power  Kamojang pada  relay  tegangan  lebih  yang  terpasang  pada  terminal  generator  Unit  3.  Spesifikasi  dan setting relay tegangan lebih yang dipakai adalah sebagai berikut:
Nomor Device : 59GA Model Relay : TV-2D Manufaktur : MELCO Rasio PT : 11800/100 V Catu Daya : 110 V Setting Range : 75 – 135 V Setting Dipakai : 110 V Phasa : S - T Kategori Fungsi : Alarm
Setelah  diketahui  spesifikasi  dan setting  relay  tegangan  lebih  yang  dipakai,  kemudian dilakukan perhitungan pengaturan tegangan kembali untuk diterapkan pada relay yang akan dipakai  di  simulasi.  Berdasarkan  standar  IEEE  Std  C37.102™-2006:  IEEE Guide  for  AC Generator  Protection,  relay  tegangan  lebih  dengan  jenis  inverse  time  diatur  110%  dari tegangan sekunder PT. Sehingga didapat settingan tegangan pada relay yaitu:
100 x 110% = 110 Volt
Jadi pengaturan tegangan untuk relay tegangan lebih yang dipakai dengan persentase 110% yaitu  sebesar  110  volt,  nilai  ini  sama  dengan  nilai setting  yang  terpasang  pada  terminal generator Unit 3 PLTP Kamojang, artinya setting yang diterapkan mengikuti standar IEEE Std C37.102™-2006.  Kemudian  untuk  mengetahui  besar  tegangan  terminal  generator  yang sebenarnya pada saat mencapai nilai setting yaitu dengan cara mengalikan tegangan setting relay yang terbaca dengan rasio PT yang digunakan yaitu 118 x 110 = 13 kV. Artinya, relay akan bekerja apabila mendeteksi tegangan pada PT naik hingga mencapai 110 V atau 13 kV pada tegangan terminal generator yang sebenarnya.

## 3.4 Perhitungan Waktu Kerja Relay Tegangan Lebih
Untuk  mengetahui  waktu  kerja  relay  tegangan  lebih,  dilakukan  perhitungan  berdasarkan Persamaan (3):
( ( ) )
= 1 x ( ( ) )

## = 1,1 detik
Nilai  TMS  didapat  dari  karakteristik  relay  yang  digunakan  yaitu  1.  Dari  hasil  perhitungan dapat diketahui bahwa relay akan memberikan perintah menyalakan alarm 1,1 detik setelah relay mendeteksi tegangan lebih.

## 3.5 Simulasi Setting Relay
Langkah pertama untuk melakukan simulasi yaitu membuat sistem diagram satu garis (SLD) generator  Unit  3  PLTP  Kamojang  dan  sistem  pembangkitannya,  yang  didapat  dari  data gambar SLD sistem pembangkitan PLTP Kamojang pada saat observasi lapangan. Gambar 4 menunjukkan SLD sistem pembangkit generator Unit 3.

## Gambar 4. Single Line Diagram Unit 3 PLTP Kamojang pada ETAP
Berdasarkan  SLD  pada  Gambar  4,  relay  tegangan  lebih  (27/59)  dipasang  pada  terminal generator  atau  Bus8  melalui  trafo  tegangan  PT3,  kemudian  untuk  beban  yang  disuplainya merupakan peralatan auxiliary dan grid 150 kV sebesar 50,7 MW. Prinsip kerjanya yaitu pada saat relay tegangan lebih membaca tegangan sesuai pengaturan yang diberikan, maka relay
tersebut  akan  memberikan  sinyal/perintah  kepada  CB43  ( Circuit  Breaker)  untuk  closed sehingga  menyalakan  motor  yang  diasumsikan  sebagai  alarm.  Selanjutnya  yaitu memasukkan spesifikasi setiap peralatan pada pembangkit, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Spesifikasi Generator Unit 3 dan Grid yang Disuplai
Kemudian setting  relay  tegangan  lebih  yang  telah  dihitung  sebelumnya  juga  dimasukkan, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Setting Relay Tegangan Lebih yang Terpasang pada Teminal Generator
Berdasarkan Gambar 6, dapat dilihat relay yang dipakai adalah jenis 59GT dimana ini adalah jenis  relay  tegangan  yang  terdapat  pada  ETAP.  Kemudian  waktu  kerja  relay  yang  diatur adalah 1,1 detik kemudian untuk mengatur cara memberi peringatan ketika terjadi gangguan tegangan  lebih  yaitu  dengan  menggunakan  fitur interlock  yang  berfungsi  untuk mengintegrasikan  kerja  dua atau  lebih  komponen  dalam  sistem pembangkit.  Pada  simulasi ini,  relay  tegangan  lebih interlock  dengan  CB43  yaitu  CB  yang  terhubung  dengan  motor, dimana apabila relay mendeteksi tegangan lebih maka dengan delay yang telah diatur akan
menjalankan perintah untuk menutup ( closed) CB43 sehingga motor akan terhubung dengan sumber tegangan dan menyala sebagai peringatan terjadinya gangguan tegangan lebih.
Setelah spesifikasi dan setting relay dimasukkan, kemudian dilakukan pengaturan study case untuk melakukan skenario pelepasan beban dengan fitur Transient Stability Analysis. Gambar 7 berikut merupakan data dan pengaturan untuk pelepasan beban.

## Gambar 7. Pengaturan Study Case Pelepasan Beban
Gambar  7  menunjukkan  informasi  mengenai  pengaturan  dan  skenario  yang  dibuat  untuk melakukan pelepasan beban. Simulasi ini dilakukan selama 20 detik, kemudian pada bagian Events ditambahkan skenario yang akan dilakukan dan waktu terjadinya skenario tersebut. Pada bagian events ini diberikan nama skenario pelepasan beban yang dilakukan pada detik ke  0,05  dengan  melakukan  perintah open  pada  CB41  yaitu  CB  yang  menghubungkan generator dengan beban grid.
Setelah  memasukkan  data  spesifikasi  dan setting  setiap  komponen  yang  digunakan kemudian dilakukan simulasi Load Flow Analysis untuk melihat apakah proses pembangkitan berjalan  sesuai  dengan  perhitungan  atau  tidak.  Hasil running  Load  Flow  Analysis  dapat dilihat pada Gambar 8.
Simulasi ETAP untuk Evaluasi Proteksi Gangguan Tegangan Lebih Generator Unit 3 PLTP Kamojang
Gambar 8. Generator Unit 3 pada Saat Menyuplai Beban Sebesar 53,3 MW
Gambar 8 memperlihatkan proses simulasi yang sudah dimulai  dengan Load Flow Analysis. Dapat  dilihat proses pembangkitan berjalan  pada saat sistem pembangkit generator Unit 3 menyuplai beban 53,3 MW atau 96,9% dari kapasitas daya generator, dimana 95,12% dari total beban yang sedang disuplai merupakan beban pada grid yang akan dilepas yaitu 50,7 MW sedangkan 4,88%-nya merupakan beban auxiliary atau kebutuhan sendiri seperti pompa pendingin,  motor,  dan  peralatan  instrumentasi.  Tegangan  terminal  generator  pada  saat menyuplai  beban  sesuai  dengan  hasil  perhitungan  yaitu  11,8  kV,  sehingga  proses pembangkitan berjalan sesuai perhitungan dan dapat dilanjutkan ke tahap berikutnya yaitu pelepasan  beban  menggunakan Transient  Study  Analysis.  Hasil  running  simulasi  Transient Study Analysis untuk pelepasan beban dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Kondisi Generator Unit 3 dan Bus Terminal Generator Saat Pelepasan Beban
Gambar 9 memperlihatkan proses simulasi Transient Study Analysis saat running. Kemudian plot waktunya digeser secara berkala hingga mencapai 0,05 detik seperti yang sudah diatur pada study case. Hasilnya dapat dilihat bahwa terjadi pelepasan beban di CB41 pada Bus7 150  kV  pada  detik  ke  0,05  sesuai  dengan setting  yang  telah  diberikan.  Pelepasan  beban tersebut    menyebabkan  penurunan  tegangan  pada  terminal  generator  menjadi  10,33  kV, namun  setelah  mengalami  penurunan  kemudian  tegangan  naik  mencapai  nilai  13  kV  atau 110,17% dari nominal pada detik ke 1,4 atau 1,35 detik setelah dilakukan pelepasan beban, seperti yang terlihat pada Gambar 10.

## Gambar 10. Kondisi Generator Unit 3 dan Bus Terminal Generator di Detik ke-1,4
Gambar  10  memperlihatkan  terjadinya  kenaikkan  tegangan  mencapai  13  kV  pada  terminal generator. Berdasarkan perhitungan setting relay sebelumnya, relay akan bekerja pada saat tegangan  keluaran  generator  bernilai  13  kV  sehingga  pada  saat  pelepasan  beban  ini  relay akan bekerja untuk memberikan sinyal kepada alarm dengan waktu tunda selama 1,1 detik. Hasil perhitungan sesuai dengan simulasi, dimana relay tegangan lebih bekerja pada detik ke 2,5 atau 1,1 detik setelah terminal generator mengalami kenaikkan tegangan mencapai 13 kV, seperti yang terlihat pada Gambar 11.
Gambar 11. Kondisi Bus Terminal Generator pada Saat Relay Tegangan Lebih Bekerja
Berdasarkan  Gambar  11  kita  dapat  mengetahui  bahwa  pada  detik  ke  2,5  atau  1,1  detik setelah  tegangan  terminal  generator  mencapai  nilai  13  kV,  relay  tegangan  lebih  yang dipasang pada bus8 (terminal generator) melalui trafo PT membaca kenaikkan tegangan ini dan  memberikan  sinyal  ke  CB43  agar closed  atau  terhubung  untuk  menyalakan  motor sebagai alarm. Hal ini menunjukkan bahwa simulasi sudah benar karena relay bekerja sesuai dengan hasil perhitungan setting relay. Grafik perubahan tegangan terminal generator pada saat simulasi Transient Stability Analysis selama 20 detik dan terjadi pelepasan beban dapat dilihat pada Gambar 12.
Gambar 12. Grafik Tegangan pada Terminal Generator
Berdasarkan  grafik  pada  Gambar  12  diatas,  terlihat  bahwa  pada  saat  terjadi  pelepasan beban, tegangan terminal yang sedang berjalan pada nilai nominalnya yaitu sebesar 11,8 kV turun  sesaat  menjadi  10,3  kV  yang  kemudian  naik  selama  1,65  detik  hingga  mencapai puncaknya sebesar 13,2 kV atau 119,8% dari nilai nominal selama 0,013 detik.
Kemudian  tegangan  berangsur  turun  selama  kurang  lebih  5  detik  sampai  tegangan  mulai turun  hingga  stabil  pada  nilai  12  kV  dimana  besar  tegangan  ini  masih  dibawah  batas maksimal tegangan lebih yaitu sebesar 13 kV. Hal ini terjadi karena sistem eksitasi generator yang  berfungsi  untuk  menghasilkan  tegangan  induksi  terhubung  dengan  AVR  (Automatic Voltage  Regulator)  yang  berfungsi  untuk  mengatur  arus  medan  yang  diinjeksikan  dalam pembangkitan  tegangan.  Sehingga  pada  saat  terjadi  kenaikkan  tegangan  akibat  pelepasan beban mendadak, AVR menyesuaikan tegangan yang dibangkitkan agar tegangan lebih yang terjadi tidak berlangsung lama yang dapat menyebabkan kerusakan isolasi belitan generator. Setelah dilakukan simulasi pelepasan beban sebesar 50,3 MW atau 95,12% dari total beban sebesar  53,3  MW,  terjadi  kenaikkan  tegangan  hingga  119,8%  dari  tegangan nominal  yang kemudian  terdeteksi  oleh  relay  tegangan  lebih  yang  disetting  bekerja  pada  saat  tegangan naik  mencapai  110%  dari  tegangan  nominal.  Berdasarkan  simulasi,  relay  bekerja  sesuai setting yang diberikan yaitu pada saat tegangan nominal 11,8 kV naik 110% menjadi 13 kV dengan delay selama 1,1 detik dengan memberikan instruksi closed pada CB alarm, sehingga alarm menyala pada saat 2,5 detik setelah terjadi gangguan tegangan lebih.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  analisis,  dapat  disimpulkan  bahwa  tegangan  maksimum  untuk  proteksi tegangan  lebih  pada  generator  Unit  3  PLTP  Kamojang  yaitu  sebesar  13kV  pada  terminal generator.  Dengan  sistem  proteksi  yang  digunakan  yaitu  penyalaan  alarm  pada  saat mendeteksi gangguan tegangan lebih menggunakan relay tegangan lebih, dengan cara relay
mendeteksi  tegangan  pada  PT  dan  memiliki  waktu  tunda  kerja  selama  1,1  detik.  Hasil perhitungan  dan  simulasi  menunjukkan  bahwa setting  yang  dipakai  sudah  sesuai  dengan salah  satu  standar  yang  mengatur  proteksi  generator  yaitu  standar  IEEE  Std  C37.102™- 2006.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  ucapkan  terimakasih  kepada  semua  pihak  yang  telah  membantu  penulis  dalam melaksanakan  penelitian ini,  khususnya  kepada  PT.  Indonesia  Power  UPJP  Kamojang  yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk melaksanakan penelitian.

## DAFTAR RUJUKAN
ElProCus  Technologies  Pvt  Ltd.  (2020,  March  5). What  is  a  Potential  Transformer:
Construction, Types & its Applications.
Retrieved from Elprocus: https://www.elprocus.com/what-is-a-potential-transformer-construction-types-its- applications/
Grabovickic, R. (2012). Protection of Transformer-ended Feeders Using Multifunction Relays.
PES T&D 2012 , (pp. 1-10).
Grid, A. (2011). Network Protection & Automation Guide: Protective Relays Measurement & Control. Stafford: Alstom.
Hidayat,  S.  (2018).  Perancangan  Proteksi  dan  Monitoring  Generator  Sinkron  Tiga  Fase Berbasis Arduino Mega 2560. Dielektrika, 6(1), 141-153.
Hussen,  M.  S.  (2019).  Overview  of  Generetor  Protection  on  Power  System. International Journal of Engineering Applied Sciences and Technology, 3(11), 12-18.
IEC  Standard.  (2010).  Measuring  Relays  and  Protection  Equipment-Part  127:  Functional Requirements for Over/under Voltage Protection. IEC 60255-127.
IEEE  Guide  for  AC  Generator  Protection.  (2006). IEEE Std  C37.102-2006  (Revison  of IEEE Std C37.102-1995), (pp. 1-177).
Jozi,  R.  F.  (2020).  Analisis  Mekanisme  Pelepasan  Beban  terhadap  Pengaruh  Kestabilan Frekuensi  dan  Tegangan  Akibat  Putusnya  Generator  pada  Gardu  Induk  Tambak Lorok. Prosiding  Konferensi  Ilmiah  Mahasiswa  Unissula  (KIMU)  Klaster  Engineering, (pp. 70-79).
Linquip  Team.  (2021,  May  5). What  is  Potential  Transformer?  Retrieved  from  Linquip: https://www.linquip.com/blog/what-is-potential-transformer/
Saputro,  T.  D.  (2016).  Evaluasi  Setting  Relay  Proteksi  Generator  Pada  Plan  PT.  Petrochina International  Jabung  Ltd.  Betara  Complex  Development  Project  Menggunakan Simulasi Etap 12.6.0. Transient: Jurnal Ilmiah Teknik Elektro, 4(4), 1100-1109.
Shintawaty,  L.  (2014).  Sistem  Proteksi  pada  Generator  di  PLTG  Musi  2  Palembang. Jurnal Desiminasi Teknologi, 6(1), 1-12.
Smith, T. (2011). Fundamentals of Modern Protective Relaying (Part 1). GE Digital Energy.
Sudjoko, R. (2018). Rancang Bangun Sistem Proteksi Generator Sinkron 3 Phasa Terhadap
Arus  Beban  Lebih  dan  Drop  Tegangan  Berbasis  Mikrokontroler  Arduino. Jurnal Penelitian, 3(2), 25-36.
Tasiam, F. J. (2017). Proteksi Sistem Tenaga Listrik. Yogyakarta: Teknosain.
Torres,  F.  (2008).  Application  of  Overvoltage  Protection  to  the  Peruvian  Power  System.
Western Protective Relay Conference, (pp. 506-512).
Widarsono,  K.  (2019).  Relay  Protection  of  Over  Voltage,  Under  Voltage  and  Unbalance Voltage  Magnitude  Based  on  Visual  Basic  Using  Arduino  Mega. Seminar  MASTER PPNS, 4(1), 39-48.