Vol. 14. No. 02, Mei 2023: 78-82 http://publikasi.mercubuana.ac.id/index.php/jte p-ISSN: 2086 ‐ 9479   e-ISSN: 2621-8534

## Pengaruh Setting OCR Terhadap Arc Flash Saat Short Circuit Penyulang AK19 Substation Diesel PT KDL
Muhammad Maulana 1* , Sulistyono 1 , Fadhli Farsa 2
1 Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana, Jakarta
2 PT Krakatau Daya Listrik, Cilegon
* Muhammadmaulana016@gmail.com
Abstrak— Arc Flash adalah pelepasan energi yang disebabkan oleh arus  gangguan  atau  arching  fault  ataupun bolted  fault  yang dapat  dipicu  oleh  kelembaban,  kegagalan  isolasi,  human  error, serta kegagalan mekanik. PT. Krakatau Daya Listrik (PT KDL) bergerak  di  bidang  pembangkitan  dan  pendistribusian  listrik  di Kawasan  Industri  Krakatau.  Salah  satu  gangguan  yang  sering terjadi pada jaringan distribusi di PT KDL adalah gangguan yang diakibatkan  oleh  busur  api  (arc  flash).  Penelitian  ini  bertujuan menganalisis  pengaruh  Setting  OCR  terhadap  arc  flash  saat terjadi short circuit di Panel AK19 Substation Diesel PT KDL pada tegangan  20kV.  Analisis  data  penelitian  ini  mengacu  pada standard  IEEE  1584  -  2002  dan  Metode  Ralph  Lee  kemudian disimulasikan dengan software ETAP Power Station menggunakan data aktual lapangan. Hasil analisis menunjukkan Fault  Clearing  Time  (FCT)  memberikan  perubahan  yang  cukup signifikan  terhadap  besarnya  arc  flash  yang  ditimbulkan  ketika terjadi  gangguan  hubung  singkat  3  fasa.  Insiden  energi  (E)  arc flash pada penelitian ini yaitu 58,35 Cal/cm2 dengan FCT sebesar 0,3 s pada panel 20 kV, dan insiden energi yang dihasilkan analisa paling kecil yaitu 5,8 Cal/cm2 dengan FCT sebesar 0,03 s. Hal ini membuktikan  bahwa  semakin  cepat  FCT  maka  besar  insiden energi  arc  flash  yang  terjadi  semakin  kecil,  sebaliknya  semakin besar  atau  semakin  lama  FCT  maka  semakin  besar  insiden  arc flash  yang  terjadi.  Gangguan  hubung  singkat    ini  sangat dipengaruhi  oleh  perhitungan  besar  energi  arc  flash  dan  jarak batas  perlindungan.  Berdasarkan  tabel  Hazard  Risk  Category (HRC) diketahui bahwa semakin cepat FCT maka semakin kecil kategori  Personal  Protective  Equipment  (PPE)  sesuai  standard NFPA 70E 2018.
Kata  Kunci:  Arc  Flash,  FCT,  HRC,  Personal  Protective Equipment (PPE), Setting OCR
DOI: 10.22441/jte.2023.v14i2.004

## I. P ENDAHULUAN
Tenaga  listrik  adalah  suatu  bentuk  energi  sekunder  yang dibangkitkan,  ditransmisikan, dan didistribusikan untuk  segala macam keperluan tetapi tidak meliputi listrik yang dipakai untuk komunikasi,  elektronika,  atau  isyarat.  Distribusi  tenaga  listrik adalah penyaluran tenaga listrik dari system transmisi atau dari pembangkitan ke konsumen. (UU No 30 Tahun 2009)
PT.  Krakatau  Daya  Listrik  merupakan  perusahaan  yang bergerak  di  bidang  pembangkitan  dan  pendistribusian  energi listrik  yang  men-supply  wilayah  Kawasan  Industri  Krakatau. Untuk mempertahankan keandalan dalam pendistribusian energi
listrik, beberapa hal yang penting untuk menjadi perhatian salah satunya  adalah  evaluasi  terhadap  gangguan-gangguan  yang tidak  diinginkan.  Dari  berbagai  macam  gangguan  yang  sering terjadi  pada  jaringan  distribusi  tersebut  salah  satunya  adalah gangguan yang diakibatkan oleh busur api (arc flash). Arc Flash adalah kondisi yang berbahaya akibat adanya pelepasan energi yang disebabkan oleh arus gangguan atau arching fault ataupun bolted  fault  (NFPA  70E).  Atau  dapat  didefinisikan  sebagai pelepasan  energi  panas  yang  sangat  tinggi  sehingga mengakibatkan  arc  fault  maupun  bolted  fault.  Arching  fault adalah aliran  listrik yang  mengalir  pada pembatas  atau bagian yang bukan merupakan penghantar (bahan isolator). Sedangkan bolted  fault  merupakan  arus  gangguan  yang  menggunakan perantara  konduktor  sebagai  jembatannya.  Hal  ini  dipicu  oleh berbagai  macam  hal  mulai  dari  kelebaban,  kegagalan  isolasi, human  error,  kegagalan  mekanik,  dan  lain  sebagainya.  Oleh karena  itu  untuk  mencegah  dan  meminimalisir  terjadinya gangguan tersebut penulis mengangkat topik ini menggunakan metode yang digunakan untuk menganalisa gangguan arc flash yang mengacu pada standar IEEE 1584-2002 dan Metode Ralph Lee.
Pada  penelitian  ini,  akan  dibahas  mengenai  Analisa Pengaruh  Setting  OCR  Terhadap  Arc  Flash  Pada  Saat  Terjadi Short  Circuit  di  Panel  AK19  Substation  Diesel  PT.  Krakatau Daya Listrik. Akan dilakukan analisa terhadap besar energi arc flash pada feeder tersebut, kemudian ditentukan jarak aman bagi pekerja  dan  pakaian  apa  yang  aman  untuk  bekerja  di  area tersebut lalu disimulasikan pada software ETAP power station.

## II. P ENELITIAN TERKAIT
Dalam  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Rona  FH  (2018) dengan judul Analisa Bahaya Arc Flash Menggunakan Kurva Batasan  Energi  Pada  PT.  Pupuk  Sriwidjaja”  menyimpulkan bahwa masih terdapat beberapa bus switchgear yang memiliki kategori  PPE  lebih  dari  4  dimana  jarak  aman  tidak  dapat ditentukan. [5]
Kemudian  dalam  penelitian  Achmad  AL  (2018)  yang berjudul  “Desain  Sistem  Proteksi  Sistem  Tenaga  Listrik Terhadap  Bahaya Arc  Flash ”  menyimpulkan  bahwa  besar insiden  energi  arc  flash  berbanding  lurus  dengan  nilai  fault clearing  time.  Berikutnya  desain  ulang relay dengan menambahkan relay  differential pada switchgear dapat menurunkan besar insiden energi arc flash . [10]
M. Maulana et al., Pengaruh Setting OCR Terhadap Arc Flash Saat Short Circuit Penyulang AK19 Substation Diesel…
Dan penelitian oleh Wiwik K (2018)  Dalam penelitiannya dengan judul “Analisis Shock Hazard, Arc Flash dan Arc Blast pada  MDP  dan  Transformator”  Menjelaskan  bahwa berdasarkan  NFPA  70E  2015  terhadap  insiden  besar  energi yang diuji pada pada MDP 2 masuk kedalam kategori 2 dengan nilai  energi  sebesar  5,0145  cal/cm 2 dengan  nilai arc  flash boundary sebesar 1,092 m. Kemudian nilai Arc Blast terbesar terjadi pada MDP 1 dengan nilai 0,731 psi pada jarak 0,228m, hal ini dapat menyebabkan kerusakan kecil pada bangunan. [20]
Dalam penelitian Anton, dkk (2022) yang berjudul “Unjuk Kerja Over  Current  Relay Pada  Incoming  dan  Outgoing Transformer  Daya  #1  60  MVA  Gardu  Induk  Kenten menggunakan ETAP 19.0.1” menjelaskan bahwa nilai setting relay proteksi sisi outgoing disimpulkan lebih rendah dari sisi incoming  dan  nilai  setting  waktunya  lebih  cepat,  hal  tersebut bertujuan memberi kesempatan pada relay sisi outgoing untuk bekerja  lebih  dahulu  daripada relay  incoming sehingga  tidak terjadi padam total pada busbar. [4]

## III. METODOLOGI PENELITIAN
Adapun metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Analisis Permasalahan
Metode  ini  dilakukan  untuk  menentukan  topik  dan perumusan masalah yang akan dibahas dalam penelitian.
2. Study Literatur
Melakukan  pengkajian  terhadap  data-data  dan  informasi yang relevan dengan topik penelitian dari berbagai sumber untuk keperluaan dasar teori, spesifikasi objek, dan analisis pembahasan dalam penulisan penelitian.
3. Diskusi dan Konsultasi Melakukan  diskusi dan  konsultasi dengan dosen pembimbing dan rekan kerja di ruang lingkup PT. Krakatau Daya Listrik untuk memperoleh penjelasan tentang materi yang dibahas dalam penelitian.
4. Observasi
Mengamati  secara  langsung  peralatan  yang  terdapat  di lapangan untuk keperluan data yang dikumpulkan seperti : spesifikasi  circuit  breaker,  nilai  setting  relay,  jarak  antar busbar, nilai beban, dan lain sebagainya.
5. Simulasi Simulasi  yang  dilakukan  mengunakan  software  ETAP power station untuk mengetahui Analisa dan kinerja system.
6. Analisis Data
Analisis  data  diolah  untuk  kemudian  digunakan  menjadi informasi  dan  acuan  dalam  perbaikan  system,  dan pengambilan kesimpulan akhir dalam penelitian.
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

## IV. H ASIL DAN A NALISA
Hasil  penelitian  disajikan  dalam  bentuk  grafik,  tabel,  atau deskriptif. Analisis dan interpretasi hasil ini diperlukan sebelum dibahas.

## A. Perhitungan Arus Hubung Singkat 3 Fasa dan Arus Arching
Untuk menentukan arus hubung singkat 3 fasa, ada beberapa hal yang harus dipenuhi untuk menentukan arus hubung singkat adalah sebagai berikut :
1. Impedansi  urutan  positif  sisi  primer  trafo,  hal  ini  dapat dihitung menggunakan persamaan 1 sebagai berikut :
𝑋 𝑠 = 𝑘𝑉 2 𝑀𝑉𝐴 𝑠𝑐 (1)
𝑋 𝑠 = 150 2
2156,6 = 10,43 Ω
M. Maulana et al., Pengaruh Setting OCR Terhadap Arc Flash Saat Short Circuit Penyulang AK19 Substation Diesel…
2. Setelah  mendapatkan  impedansi  urutan  positif  kemudian menghitung  impedansi  urutan  positif  sekunder  trafo  yang didapat dengan menggunakan persamaan 2 berikut :
𝑋𝑠 ( 𝑠𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟 ) = 𝑘𝑉 ( 𝑠𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟 ) 2 𝑘𝑉 ( 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟 ) 2 × 𝑋𝑠 ( 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟 ) 𝑋𝑠 ( 𝑠𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟 ) = 202 1502 10,43 = 0,18 Jadi Zs1 = J 0,1
𝑋 𝑠 (Sekunder) = 𝑘𝑉 (𝑆𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟) 2
𝑘𝑉 (𝑃𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟) 2 x 𝑋 𝑠 (𝑆𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟) (2) 𝑋 𝑠 (Sekunder) = 20 2 150 2 x 10,43 = 0,18
Jadi Z s1 = J0,1
3. Kemudian  Impedansi  urutan  positif  trafo  adalah  sebagai berikut :
𝑋 t(100%) = 𝑘𝑉 2 𝑀𝑉𝐴 = 20 2 80 = 5 Ω (3)
Sehingga  impedansi  urutan  positif  dengan  menggunakan impedansi pada trafo 10,433% adalah sebagai berikut :
𝑋𝑡 = 𝑋 𝑡 % × 𝑋 𝑡 (100%) (4)
𝑋 𝑡 = 10,433 × 5 = 0,521Ω
Maka, nilai Z t1 = J0,521 Ω
4. Dikarenakan pada perhitungan ini penulis akan menghitung arc  flash  yang  terjadi  tepat  pada  circuit  breaker,  maka impedansi  penyulang  Z 1 yang  digunakan  adalah  0. Kemudian impedansi urutan positif Ekivalen Feeder adalah sebagai berikut :
𝑍 1 𝑒𝑞 = 𝑍 𝑠 1 + 𝑍 𝑡 1 + 𝑍 1 (5)
𝑍 1 𝑒𝑞 = 𝐽 0,18 + 𝐽 0,521 + 0 = 𝐽 0,7
Maka, nilai Z 1 eq = J0,7
5. Arus hubung singkat yang terjadi pada Feeder adalah sebagai berikut :
I 3Phase = 𝑉 𝑝ℎ 𝑍 1𝑒𝑞 = 20000√3 𝑗0,7 = 11547,01 √0,7 2 = 16,5 𝑘𝐴
6. Lalu  kemudian  Arching  current  atau  Ia  dihitung  melalui persamaan berikut :
𝐼 𝑎 = 1,00929 𝑥 𝐼 𝑏𝑓 0,953
𝐼 𝑎 = 1,00929 𝑥 16,5 0,953 = 15,87 𝑘𝐴
Maka, nilai Ia = 15,87 kA

## B. Energi Arc Flash
Untuk mencari besar energi arc flash panel, pada tahap ini penulis menggunakan 2  metode yaitu metode  perhitungan dan analisa  software  ETAP  19.  Parameter  yang  digunakan  sesuai dengan data lapangan, berikut perhitungan dan analisa aplikasi ETAP 19.0.
1. Energi Arc Flash Berdasarkan Perhitungan
Untuk  menghitung  energi  arc  flash  dalam  hal  ini  penulis menggunakan  metode  Lee  dikarenakan  tegangan  nominal
switchgear 20 kV (>15 kV). Oleh karena itu, perhitungan energi arc flash adalah sebagai berikut :
𝐸 = 2,142 𝑥 10 6 𝑥 𝑉 𝑥 𝐼 𝑏𝑓 ( 𝑡 𝐷2 ) (6)
𝐸 = 2,142 𝑥 10 6 𝑥 20 𝑥 15,87( 0,3 914 2 ) 𝐸 = 244,14 𝐽/𝑐𝑚 2
𝐸 = 58,35 𝑐𝑎𝑙/𝑐𝑚 2

## 2. Perhitungan Jarak Batas Perlindungan
Berdasarkan  tegangan  nominal  perhitungan  jarak  batas perlindungan menggunakan metode Lee sesuai persamaan 2.22, perhitungan tersebut adalah sebagai berikut :
𝐷 𝐵 = √2,412 𝑥 10 6 𝑉𝐼 𝑏𝑓 ( 𝑡 𝐸𝐵 ) (7)
𝐷 𝐵 = √2,412 𝑥 10 6 𝑥 20 𝑥 15,87( 0,3 5 )
𝐷 𝐵 = 6386,8 𝑚𝑚 = 6,3868 𝑚
3. Hasil Analisa Berdasarkan Aplikasi ETAP 19
Tabel 1. Hasil Analisa dari ETAP 19 Bus Feeder IE (kA) FCT (s) E (Cal/cm 2 ) D B (Inc) Level Category AK19 15,87 0,3 58,32 250,94 F
Gambar 2. Logo Tanda Bahaya Arc Flash AK19 by ETAP 19.0
Gambar 3. Diagram Arc Flash Boundary by ETAP 19.0
M. Maulana et al., Pengaruh Setting OCR Terhadap Arc Flash Saat Short Circuit Penyulang AK19 Substation Diesel…

## C. Analisa Energi Arc Flash Berdasarkan FCT Set Relay
Berdasarkan  perhitungan  besar  energi  arc  flash  dan  jarak batas  perlindungan  diatas,  setting  waktu  terhadap  gangguan hubung  singkat  sangat  mempengaruhi  energi  dan  jarak  batas perlindungan yang terjadi dalam gangguan hubung singkat(short circuit) 3 fasa. Berikut tabel analisa seting waktu Fault Clearing Time (FCT) relay terhadap gangguan arc flash :
Tabel 2. Analisa Setting Waktu (Time Set Relay) Terhadap Gangguan Arc Flash
No Ia (kA) FCT (s) E (Cal/cm 2 ) D B (m) 1 15,87 0,3 58,35 6,38 2 0,2 38,9 5,2 3 0,1 19,45 3,68 4 0,05 9,7 2,6 5 0,03 5,8 2
Gambar 4. Kurva Analisa Setting Waktu Terhadap Gangguan

## Arc Flash
D. Hazard  Risk  Category  (HRC)  dan  Personal  Protective Equipment  (PPE)  Yang  digunakan  berdasarkan  standar NFPA 70E 2018

## Tabel 3. Kelompok Pakaian Safety Berdasarkan HRC dan PPE
No E (Cal/cm 2 ) Kategori APD Ilsutrasi 1 58,35 4
Up to 40
Cal/cm2 Flash Suit Hood Pelindung Kepala dan Wajah Pakaian Tahan Api Pelindung Mata Pelindung Telinga Celana Panjang 2 38,9 3 Flash Suit Hood Pelindung Wajah dan Kepala Pelindung Mata Pakaian Anti Api Celana Panjang 3 19,45 2 Flash Suit Hood Pelindung Wajah dan Kepala Pakaian
Tahan Api Pelindung Mata dan Telinga 4 9,7 2 5 5,8
1 Pelindung Mata Pelindung Telinga Kemeja Lengan Panjang
Celana
Panjang

## V. K ESIMPULAN
Berdasarkan  tujuan  dan  pembahasan  pada  penelitian  ini, beberapa hal yang dapat disimpulkan adalah sebagai berikut :
1. Dalam  menghitung  besar  insiden  energi  arc  flash  yang terjadi  pada  sebuah  kubikel/switchgear  terdapat  beberapa parameter  yang  menjadi  acuan  untuk  menentukan  besar insiden energi arc flash mulai dari level tegangan, Ibf, jarak kerja, dan waktu tripping (FCT). Hasil perhitungan maupun hasil simulasi menunjukkan bahwa besar insiden energi arc flash sebesar 58,35 Cal/cm2, dan arc flash boundary yang diakibatkan seluas 6,384 m.
2. Berdasarkan  analisa  yang  telah  dilakukan,  Fault  Clearing Time (FCT) memberikan perubahan cukup yang signifikan terhadap besarnya arc flash yang ditimbulkan ketika terjadi gangguan  hubung  singkat  3  phase,  semakin  kecil  atau semakin cepat FCT maka besar insiden energi arc flash yang terjadi semakin kecil, begitu pula sebaliknya semakin besar atau  semakin  lama  FCT  maka  semakin  besar  insiden  arc flash yang terjadi.
3. Berdasarkan  tabel  Hazard  Risk  Category  (HRC),  dapat disimpulkan bahwa besar insiden arc flash yang terjadi pada panel  AK  19  masuk  kedalam  kategori  4  dimana  pakaian safety yang harus digunakan mampu menahan  energi diatas 40  cal/cm2.  Namun  hal  ini  dapat  diatur  dengan  mengatur Fault    clearing  Time  (FCT).  Semakin  cepat  FCT  maka
M. Maulana et al., Pengaruh Setting OCR Terhadap Arc Flash Saat Short Circuit Penyulang AK19 Substation Diesel…
semakin kecil kategori PPE yang di kelompokkan terhadap energi arc flash yang terjadi.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Pada kesempatan ini dengan kerendahan hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang membantu  dalam  terselesaikannya  penelitian  ini,  dan terimakasih  kepada  editorial  Jurnal  Teknologi  Elekktro  atas dipublikasinya jurnal ini.

## D AFTAR P USTAKA
[1] ABB, 2008. Relay Coordination Study Methodology
[2] J. C. Das, “Short-Circuits in AC and DC Systems: ANSI, IEEE, and IEC Standards”. CRC Press. Boca Raton, 2017. ISBN: 9781351228282.
[3] J. C. Das, “Arc Flash Hazard Analysis and Mitigation”, The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. 2012. doi: https://doi.org/10.1002/9781118402498 .
[4] A.  Firmansyah,  Andri  Suyadi,  and  M  Bintang  Satriaoktarian,  “Unjuk Kerja  Over  Current  Relay  Pada  Incoming  dan  Outgoing  Transformer Daya #1 60 MVA Gardu Induk Kenten menggunakan ETAP 19.0.1,” vol.
19, no.
1, pp. 01-10, Apr. 2022, doi: https://doi.org/10.33557/jtekno.v19i1.1613 .
[5] R.  A.  Haqi,  “Analisa  Bahaya  Arc  Flash  Menggunakan  Kurva  Batasan Energi Pada PT. Pupuk Sriwidjaja”. Fakultas Teknik, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
[6] IEC  60909,  “Short-Circuit  Currents  in  Three-Phase  AC  Systems”, Geneva: IEC, 2016.
[7] IEEE Std 242, “Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power Systems (IEEE Buff Book)”, New York : IEEE, 2001.
[8] IEEE  Std  1584  TM,  “IEEE  Guide  for  Performing  Arc-Flash  Hazard Calculation”, The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., New York, 2002.
[9] IEEE Std. 18, IEEE Standard for Shunt Power Capacitors, 1992
[10] Achmad Ersa Lutfianazar, Fachrudin Hunaini, and M. Mukhsim, “Desain Proteksi  Sistem  Tenaga  Listrik  Terhadap  Bahaya  Arc  Flash,”  Widya Teknika,  vol.  26,  no.  1,  2013,  Accessed:  Jun.  24,  2023.  [Online]. Available: http://publishing-widyagama.ac.id/ejournal- v2/index.php/widyateknika/article/view/843
[11] R.  H.  Lee,  "The  Other  Electrical  Hazard:  Electric  Arc  Blast  Burns," in IEEE Transactions on Industry Applications , vol. IA-18, no. 3, pp. 246- 251, May 1982, doi: 10.1109/TIA.1982.4504068.
[12] NFPA  70E,  “Standard  for  Electrical  Safety  in  the  Workplace  2015 Edition.  Occupational  Safety  and  Health  Administration”,  OSHA  Data and Statistic, 2015.
[13] NFPA  70E-2018,  “Standard  for  Electrical  Safety  in  the  Workplace, National Fire Protection Asociation,” 2018.
[14] Nursalim  Nursalim,  A.  S.  Sampeallo,  and  Ahieser  P.L  Willi, “Analisis Koordinasi Dan Setting Over Current Relay (Ocr) Pada Pemakaian Daya Sendiri  Pltu  Sms  Energy  Menggunakan  Software  Etap  12.6.0,” Jurnal
Media Elektro , pp. 100–109, Oct. 2019, doi: https://doi.org/10.35508/jme.v0i0.1884 .
[15] T.  E.  Saputra,  “Analisis  Pengaruh  Integrasi  PLTS Terhadap Koordinasi Proteksi  Sistem  Distribusi  PT.  Krakatau  Daya  Listrik.  In  Universitas Mercu Buana, 2022.
[16] M.  Schütt,  “Short-Circuit  Withstand  Current  Rating  for  Low  Voltage Switchgear : Short-Circuit Current Rating (SCCR),” 2016.
[17] J. J. Grainger and W. D. Stevenson, “Power system analysis,” New York : McGraw Hill , 1994
[18] Sugiartho,  “Pengenalan  Proteksi  Sistem  Tenaga  Listrik,”  1st  ed. Semarang: PT. PLN (Persero), 2007.
[19] Undang-Undang No. 30 Tahun 2009 Tentang Ketenagalistrikan, LN RI , 2009.
[20] W. Kurniati, R> Riantini and H. A. Widodo, “Analisis Shock Hazard, Arc Flash dan Arc Blast pada MDP dan Transformator,” Seminar K3 (Vol. 2, No. 1, pp. 195-200, 2018.