## ANALISA PEMASANGAN RELAI OVER LOAD SHEEDING (OLS)

## PADA TRANSFORMATOR DAYA
SUBIANTO 1 , CHOIRUL RIZAL 2 , M. FIRDAUS 3
subiantodaeny07@gmai.com 1
choirulrizal1962@gmail.com 2
Dosen Tetap Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Palembang 1&2
Alumni Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Palembang 3

## ABSTRAK
Relai Over  Loadshedding (OLS)  merupakan  proteksi  yang  dipasang  pada incoming 20  KV pada  Trafo  daya,  yang  bekerja  apabila  beban  trafo  sudah  mencapai setting maksimal  dengan memutuskan beban per penyulang yang dianggap kurang penting secara bertahap sebagai pencegahan dini sebelum trafo daya tersebut mati total akibat beban yang melebihi kapasitasnya. Oleh karena itu dengan pemasangan Over Load Shedding (OLS) pada Trafo Daya 1 30 MVA di GI Lahat diharapkan dapat  menjaga  keandalan  peralatan  sistem  tenaga  listrik.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui  cara  kerja  relai Over  Load  Shedding (OLS)  pada  TD  1  #30  MVA  di  GI  Lahat  dalam mengatasi  terjadinya  beban  lebih,  i  koordinasi  relai Over  Load  Shedding (OLS)  dengan  Relai  Arus Lebih  (OCR),  dan  dapat  menjaga  keandalan  peralatan  sistem  tenaga  listrik.  Dengan  mengamati  cara kerja Over Load Shedding (OLS) dan koordinasi dengan relai arus lebih (OCR) hasil yang diharapkan dalam penelitian dapat dicapai.  Pada proses pelepasan beban perlu direncanakan sebelumnya beban- beban  yang  akan  dilepas,  dengan  urutan  prioritas.  Prioritas  utama  yaitu  beban-beban  yang  kurang penting  karena  beban-beban  penting  perlu  mendapat  pelayanan  listrik  secara  kontinue.  Untuk  OCR incoming  20  KV  didapat  perbedaan  setting  primer  rele,  pada  perhitungan  I set  (primer) sebesar  909,3  A sedangkan setting PLN I set (primer) adalah sebesar 1000 A. Perbedaan nilai tms, tms pada hitungan adalah 0,29  sedangkan  tms  set  pln  sebesar  0,25.  Sebaiknya  arus  setting  perhitungan  yang  dipakai  sebesar 909,3 A, karena beban maksimum trafo hanya mampu 866A. Untuk Incoming 20 KV, waktu kerja rele pada  gangguan  terbesar  15  KA  yaitu  t set  incoming adalah  0,7  detik,  tms  yang  digunakan  setting perhitungan  sebesar  0,29  dengan  menggunakan  nilai  tms  tersebut,  maka  akan  mendapatkan  waktu kerja pada saat gangguan maksimum sebesar 0,7 detik.
Kata Kunci : Over Load Shedding, Over Curren Relay, Incoming, setting.

## 1. PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang [1]
Seiring  berjalannya  waktu,  pembebanan  pada  Trafo  Daya  1  30  MVA  di  GI  Lahat  terus mengalami  kenaikan,  kemungkinan  Trafo  Daya  1  30  MVA  ini  akan memiliki  beban  penuh  atau melebihi kapasitasnya. Beban penuh pada trafo daya dapat memperpendek umur trafo dan unjuk kerja trafo akan menurun. Untuk mengantisipasi hal tersebut salah satunya diperlukan proteksi beban lebih untuk trafo yaitu Relai Over Load shedding (OLS).

## 1.2. Tujuan Penelitian.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetaahui :
1. cara kerja Relai Over Load Shedding (OLS) pada TD 1 # 30 MVA di GI Lahat dalam mengatasi terjadinya beban lebih.
2. koordinasi Relai Over Load Shedding (OLS) dengan Relai Arus Lebih (OCR).

## 1.3. Manfaat Penelitian.
Penelitian  ini  dapat  menjadi  masukan  dan  koreksi  khususnya  pada  GI  Lahat,  dan  dapat menjaga keandalan peralatan sistem tenaga listrik.

## 1.4. Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian  yang  dilakukan  pada Trafo 30  MVA  1  di GI  Lahat  tidak  terpasangnya  relai  OLS, hanya  terpasang  relai  OCR  /  arus  lebih.  karena  OCR  untuk  mengatasi  arus  lebih  akibat  hubung singkat,  maka  untuk  mengantisipasi  beban  lebih  pada  trafo  daya  ditambahkan  relai Over  Load Shedding (OLS) atau strategi pelepasan beban feeder.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sistem Proteksi [1], [3], [4]
Sistem  proteksi  bertujuan  untuk  mengidentifikasi  gangguan  dan  memisahkan  bagian yang terganggu dari bagian lain yang masih sehat sekaligus mengamankan bagian yang masih sehat  dari  kerusakan  atau  kerugian  yang  lebih  besar.  Sistem  proteksi  terdiri  dari  Relai Proteksi,  Trafo  Arus  (CT)  dan  atau  Trafo  Tegangan  (PT/CVT),  PMT,  Catu  daya  yang terintegrasi  dalam  suatu  rangkaian.  Untuk  efektifitas  dan  efisiensi,  maka  setiap  peralatan proteksi  yang  dipasang  harus  disesuaikan  dengan  kebutuhan  dan  ancaman  ketahanan peralatan yang dilindungi sebagai jaminan pengaman.
Berdasarkan daerah pengamanannya sistem proteksi dibedakan menjadi :
- Proteksi pada Generator
- Proteksi pada Trafo
- Proteksi pada Transmisi
- Proteksi pada Distribusi
Dalam sistem proteksi pembagian tugas dapat diuraikan menjadi :
a. Proteksi utama, berfungsi untuk mempertinggi keandalan, kecepatan kerja, dan fleksibilitas sistem proteksi dalam melakukan proteksi terhadap sistem tenaga.
b. Proteksi pengganti, berfungsi jika proteksi utama menghadapi kerusakan untuk mengatasi gangguan yang terjadi.
c. Proteksi  tambahan,  berfungsi  untuk  pemakaian  pada  waktu  tertentu  sebagaipembantu proteksi utama pada daerah tertentu yang dibutuhkan.

## 2.2 Proteksi Transformator Tenaga
Proteksi  transformator  daya  terutama  bertugas  untuk  mencegah  kerusakan  transformator sebagai akibat adanya gangguan yang terjadi dalam bay transformator, disamping itu diharapkan juga agar pengaman transformator dapat berpartisipasi dalam penyelenggaraan selektifitas sistem, sehingga pengamanan transformator hanya melokalisasi gangguan yang terjadi didalam petak/bay transformator saja.

## 2.3 Proteksi arus lebih.
Merupakan  Over  current  Relay  digunakan  sebagai  pengaman  pada  trafo  tenaga  bila  beban pada  sisi  sekunder  mempunyai  beban  diatas  kapasitas  arus  dari  trafo  atau  berfungsi  mengamankan trafo  dari  gangguan  hubung  singkat  antar  fasa  didalam  maupun  diluar  daerah  pengaman  trafo.  Juga diharapkan relai ini mempunyai sifat komplementer dengan rele beban lebih. Rele ini berfungsi pula sebagai pengaman cadangan bagi bagian instalasi lainnya.
Relai arus lebih berfungsi sebagai :
- Pengaman gangguan hubung singkat antar fasa maupun fasa ke tanah
- Pengaman beban lebih
- Pengaman utama atau cadangan
Aplikasi pada relai arus lebih digunakan sebagai: - Pengaman utama jaringan tegangan menengah (Distribusi)
- Pengaman  utama  untuk  trafo  tenaga  kapasitas  kecil,  tapi  sebagai  pengaman  cadangan  untuk  Trafo tenaga kapasitas besar.
- Pengaman untuk generator dengan kapasitas kecil (5MW ke bawah).
- Pengaman utama untuk motor.

## 2.4. Penyebab terjadinya kegagalan proteksi
Kegagalan atau kelambatan kerja proteksi dapat disebabkan antara lain oleh :
- Relainya telah rusak atau tidak konsisten bekerjanya.
- Setelan (seting) Relainya tidak benar(kurang sensitif atau kurang cepat).
- Baterainya  lemah  atau  kegagalan  sistem  DC  supply  sehingga  tidak  mampu  mengetripkan  PMT- nya.
- Hubungan kotak kurang baik pada sirkit tripping atau terputus.
- Kemacetan mekanisme tripping pada PMT-nya karena kotor,karat.
- Kegagalan  PMT  dalam  memutuskan  arus  gangguan  yang  bisa  disebabkan  oleh  arus  gangguanya terlalu  besar  melampaui  kemampuan  pemutusan  ( interrupting  capability ),  atau  kemampuan pemutusannya telah menurun, atau karena ada kerusakan.
- Kekurang sempurnaan rangkaian sistem proteksi antara lain  adanya hubungan kontak yang kurang baik.
- Kegagalan saluran komunikasi teleproteksi.
- Trafo arus terlalu jenuh.

## 2.5. Upaya mengatasi gangguan
Dalam sistem tenaga listrik, upaya untuk mengatasi gangguan dapat dilakukan dengan cara : A. Mengurangi terjadinya gangguan
- Memakai peralatan yang memenuhi peralatan standar.
- Penentuan spesifikasi yang tahan terhadap kondisi kerja normal/ gangguan.
-  Pengguanaan  kawat  tanah  pada  saluran  udara  dan  tahanan  kakitiang  yang  rendah  pada  SUTT/ SUTET.
- Penebangan pohon-pohon yang dekat dengan saluran.
B. Mengurangi akibat gangguan
- Mengurangi besarnya arus gangguan, dapat dilakukan dengan menghindari konsentrasi  pembangkit di satu lokasi dan menggunakan tahanan pentanahan netral.
- Penggunaan Ligthtning arrester dan koordinasi isolasi.
- Melepaskan bagian terganggu : PMT dan Rele
- Pola Load shedding
- Mempersempit daerah pemadaman
 Penggunaan jenis rele yang tepat dan koordinasi rele
 Penggunaan saluran double
 Penggunaan sistem loop
 Penggunaan Automatic Reclosing/ Sectionalize
3. METODE PENELITIAN

## 3.1. Pengertian Load Shedding [2]
Untuk  menjamin  keandalan  dari  suatu  sistem  tenaga  listrik  diperlukan  suatu  proteksi  yang baik  terhadap  gangguan  yang  terjadi  pada  sistem  tenaga  listrik  tersebut.  Salah  satu  Gangguan  pada transformator  daya  ketika  beroperasi  yaitu  gangguan  beban  lebih  seperti  pembebanan  feeder  yang semakin  hari  semakin  bertambah,  pengalihan  beban  feeder  dari  gardu  hubung    distribusi  akibat gangguan  dan  pengalihan  beban  feeder  akibat  pemeliharaan  trafo  daya,  Akibatnya  beban  pada  trafo bertambah  semakin  cepat  sehingga  beban  sistem  dapat  mencapai  harga  yang  melebihi  harga  yang
seharusnya.  Sehingga  untuk  mencegah  kegagalan  total  sistem,  maka  perlu  melepas  sejumlah  beban tertentu  dari  sistem  (pemadaman).  Setelah  pelepasan  sejumlah  beban,  diharapkan  terjadi keseimbangan antara kapasitas trafo dan pembebanan transformator daya pada sistem gardu induk.
Pada proses pelepasan beban perlu direncanakan sebelumnya beban-beban yang akan dilepas, dengan urutan prioritas. Prioritas utama yaitu beban-beban yang  kurang penting karena beban-beban penting perlu mendapat pelayanan listrik secara kontinue. Dalam pelaksaannya pelepasan beban dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu:
1. Pelepasan beban manual (Manual Load Shedding)
2. Pelepasan beban otomatis (Automatic Load Shedding)

## 3.2. Pelepasan Beban Manual (Manual Load Shedding)
Pelepasan beban secara manual hanya berlaku pada kondisi sistem yang tidak kritis dan dalam hal ini operator harus mengambil inisiatif sendiri untuk melepaskan sebagian beban. Kekurangan –kekurangan pelepasan beban secara manual adalah sebagai berikut :
 Diperlukan operator yang banyak
 Dapat terjadi pelepasan beban berlebih (overshedding)
 Kelambatan waktu bertindaknya operator.
Pada kondisi yang kritis dimana arus naik sangat cepat, tindakan pelepasan beban secara manual sulit untuk mengantisipasi kenaikan arus.

## 3.3. Pelepasan Beban Otomatis (Automatic Load Shedding)
Pelepasan  beban  secara  otomatis  direncanakan  khusus  untuk  mengatasi  kondisi  sistem  yang kritis. Alat yang dipakai dalam Tugas Akhir ini adalah jenis Pengaman Arus Lebih yang lebih dikenal dengan  Overload  Shedding  (OLS).  Alat  ini  khusus  untuk  mengatasi  beban  lebih  dan  bekerja  akibat kenaikan arus yang melebihi suatu batas tertentu.  Batas tertentu tersebut ditentukan sebesar 0,95 dari arus  nominal  pada  incoming  fedeer.  Hal  ini  dilakukan  agar  OLS  bekerja  lebih  dahulu  daripada pengaman hubung singkat pada saat terjadi gangguan beban lebih. Oleh sebab itu setting OLS harus dikoordinasikan dengan setting OCR yang mengatasi gangguan hubung singkat.

## 4. ANALISA PEMBAHASAN
4.1. Perhitungan Nilai Impedansi Jaringan Distribusi [5], [6], [7]
Tabel 4.1 Perhitungan nilai impedansi jaringan distribusi penyulang Virgo
Tabel 4.2 Perhitungan nilai impedansi jaringan distribusi penyulang Gemini
Tabel 4.3 Perhitungan nilai impedansi jaringan distribusi penyulang Libra.

## 4.2. Perhitungan Arus gangguan hubung singkat
Tabel 4.4 Hasil perhitungan Arus hubung singkat pada penyulang Virgo
Tabel 4.5 hasil perhitungan Arus hubung singkat pada penyulang Gemini
Tabel 4.6 Hasil perhitungan arus hubung singkat pada penyulang Libra

## 4.3. Setting Relai Arus Lebih (OCR)
4.3.1. Setting penyulang
Tabel 4.7 Hasil perhitungan waktu kerja rele pada penyulang Virgo
Tabel 4.8 Hasil perhitungan waktu kerja rele pada penyulang Gemini
Tabel 4.9 Hasil perhitungan waktu kerja rele pada penyulang Libra

## 4.3.2. Setting pada Incoming 20 KV
Tabel 4.10 Hasil perhitungan waktu kerja dari rele incoming 20 KV

## 4.4. Setting Over Load Shedding (OLS)
a. Setting Arus
Untuk  setelan  OLS  di  Incoming  Feeder  arus  setting  diusahakan  mendekati  arus  nominal trafonya  yaitu  sebesar  866  ampere,  tetapi  diset  tidak  melebihi  nilai  tersebut.  Dengan  menggunakan safety factor sebesar 0,95 didapat arus setting sebagai berikut :
I set (primer) = 0,95 x 866 A  = 822,7 ampere
I set (sekunder) = 822,7 x 1000 5 = 4,11  Ampere
b. Setting Waktu
Karakteristik  waktu  yang  dipakai  relai  OLS  yaitu  definite  dan  arus  gangguan  diambil  pada saat semua beban pada penyulang dalam keadaan maksimum . Diketahui: arus beban maksimum sekarang atau I beban =  I virgo +  I gemini +  I libra = 420 A, akan tetapi kita asumsikan beban  trafo  daya  1  kedepannya  ,ditambah  ada  beban  1  penyulang  yang  belum  operasi  (spare)  yang dapat menyebabkan terjadinya overload pada trafo (seluruh penyulang operasi). Kita asumsikan 900 A untuk beban overload yang akan datang atau melewati setting primer sebesar 822,7 A . Maka setting waktu kerja standar definite yang dipakai yaitu 1 detik melepas penyulang pertama (virgo), OLS juga dapat  disetting  dengan  melepas  satu  per  satu  penyulang  sesuai  kebutuhan  hingga  beban  trafo  aman dari gangguan beban lebih.

## 4.5. Analisa
Untuk OCR incoming 20 KV didapat:
-  Perbedaan Setting primer rele, pada perhitungan I set (primer) =  909,3 A sedangkan setting PLN I set
(primer) =  1000 A.
-  Perbedaan nilai tms, tms pada hitungan = 0,29 sedangkan tms set pln = 0,25
Sebaiknya  arus  setting  perhitungan  yang  dipakai  sebesar  909,3  A,  karena  beban  maksimum  trafo hanya mampu 866A.
Untuk Incoming 20 KV , waktu kerja rele pada gangguan terbesar 15 KA yaitu t set incoming = 0,7 detik  ,tms  yang  digunakan  setting  perhitungan sebesar  0,29 dengan  menggunakan  nilai  tms  tersebut, maka akan mendapatkan waktu kerja pada saat gangguan maksimum sebesar 0,7 detik. Koordinasi Setting OLS dengan OCR pada incoming 20 KV.
-  Setting arusnya OLS < In dengan factor keamanan 0.95 x In
- Setting waktu OLS definite 1 detik mentripkan penyulang virgo, waktu OCR pada incoming 20 kv terhadap  gangguan  hubung  singkat  tercepat  berada  pada  arus  gangguan  15  KA  =  0,7014  detik. dan terkecil sampai 1000 A = 21.3301 detik.
Penentuan  Waktu  OLS  diambil  1  detik  ,  apabila  terjadi  hubung  singkat  pada  penyulang maupun  Incoming  20  KV, OCR  Penyulang  dahulu  yang  bekerja  dari  OLS  dan  apabila terjadi  beban lebih pada incoming 20 KV yang mencapai nilai setting OLS yaitu 822 Ampere, maka OLS bekerja dahulu dari relai OCR.
Ketika relai arus lebih tidak memakai OLS, yang mentripkan arus gangguan minimum/ ketika mencapai I n  Trafo (1000 A), relai OCR mentripkan seluruh penyulang dengan waktu 21,3301 s dengan
karakteristik standar inverse. ketika relai arus lebih memakai OLS, ketika mencapai 0.95 x I n (822,7 A) waktu kerja mentripkan satu penyulang virgo yaitu 1 detik, dengan karakteristik definite.

## 5. PENUTUP
1. Penyetelan Relai arus lebih (OCR) pada penyulang 20 KV
- Penyulang Virgo. I set (primer) = 90.3 A, tms = 0,08 SI, t min = 0,2906 s - Penyulang Gemini. I set (primer) = 231 A, tms = 0,04 SI, t min = 0,3219 s - Penyulang Libra. I set (primer) = 118,65 A, tms = 0,1 SI, t min = 0,2837 s - Incoming 20 KV. I set (primer) = 909,3 A, tms = 0,29 SI, t min = 2,0159 s 2. Koordinasi OLS dan OCR Pada Incoming 20 KV
a. Pada saat OLS tidak aktif atau hanya OCR
- Set OCR incoming 20 kv . Iset primer =  909,3 A, tms 0,29 SI , (t) rele = 21,3301 s, trip PMT 20 KV Incoming.
b. Pada saat OLS aktif dan OCR aktif
- Set OLS . Iset = 822 A ,Waktu kerja OLS = 1 s, dengan trip penyulang Virgo Karakteristik definite.
- Set  OCR  incoming  20  kv  .  Iset  primer  =    909,3  A,  tms  0,29  SI  ,  (t)  rele  =  21,3301  s,  trip PMT 20 KV Incoming.
3. apabila terjadi hubung singkat pada penyulang maupun Incoming 20 KV, OCR Penyulang dahulu yang bekerja dari OLS dan apabila terjadi beban lebih pada incoming 20 KV yang mencapai nilai setting OLS yaitu 822 Ampere, maka OLS bekerja dahulu dari relai OCR.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Sarimun  N  Wahyudi, Proteksi  sistem  distribusi  tenaga  listrik ,  Depok:  Garamond,edisi pertama,April 2006.
[2]. Pandjaitan  Bonar, Praktik  –  praktik  proteksi  sistem  tenaga  listrik, Yogyakarta:Penerbit Andi,2012.
[3]. Stevenson,jr William D, Analisis sistem tenaga listrik, Jakarta:Erlangga,1983.
[4]. Samaulah,M  Hazairin, Dasar  –  dasar  sistem  proteksi  tenaga  listrik, Palembang:  Unsri,edisi pertama, 2000.
[5]. Agung  Sutra  Satria, Makalah  Seminar  Kerja  Praktek  Analisa  Setting  relai  arus  lebih penyulang scorpio pada TD#2 30 MVA GI Lahat UPT Bengkulu, Fakultas Teknik Elektro Universitas Tridinanti, Palembang, 2016.
[6]. PT.PLN  (persero), materi  diklat  Proteksi  dan  kontrol  transformator ,  Jasa  pendidikan  dan Pelatihan.
[7]. PT.PLN  (persero), materi  diklat  pengenalan  sistem  proteksi  ganrdu  induk ,  Jasa  pendidikan dan Pelatihan.