Abstract— The faults in electric power system is caused by internal and external faults. It needs a protection system that can guarantee the continuity of electrical energy so that the system reliability is maintained.
Relays are an important tool in the protection circuit. There are  many  kinds  of  relays  that  are  known  in  electric  power systems.  One  of  them  is  the  over  current  relay,  this  relay secures  the  equipment  or  the  power  grid  from  overcurrent and short circuit current. The short circuit are  three  phase current  fault,  two  phase current  fault  and  phase  to  ground current fault.
More  current  relay  setting  for  Lopana  -  Tanjung  Merah feeders in Minahasa system is obtained if there are faults at GI Tanjung Merah then PMT at SJ 3.1 will work first with setting  time  0,689  seconds  and  which  become  backup  1  is PMT SN 3.1 with setting time 1,089 seconds. PMT SL 3.8 is backup 2 with setting time 1.489 seconds and the backup 3 is PMT S.P 3.6 with setting time 1.889 seconds.
Keywords :  Current  setting, faults,  overcurrent  relays,  time setting
Abstrak — Gangguan  pada  sistem  tenaga  listrik  disebabkan oleh  gangguan  dari  dalam  maupun  gangguan  dari  luar. Untuk  itu  diperlukan  suatu  sistem  proteksi  yang  dapat menjamin  kontinuitas  energi  listrik  sehingga  keandalan sistem tetap terjaga.
Relai  adalah  suatu  peralatan  penting  dalam  rangkaian proteksi.  Ada  banyak  macam  relai  yang  diketahui  dalam sistem  tenaga  listrik. Salah  satunya  adalah  relai arus  lebih (over current relay), relai ini mengamankan peralatan atau jaringan listrik  dari  gangguan arus lebih  dan  arus hubung singkat. Arus hubung singkat terdapat hubung singkat tiga fasa, dua fasa dan fasa ke tanah.
Setting  relai  arus  lebih  untuk  jaringan  Lopana  –  Tanjung Merah  di  sistem  Minahasa  diperoleh apabila  terjadi gangguan pada GI Tanjung Merah maka PMT pada SJ 3.1 akan bekerja dulu dengan setting waktu 0,689 detik dan yang menjadi backup 1 adalah PMT SN 3.1 dengan setting waktu 1,089  detik.  PMT  SL  3.8  adalah  backup  2  dengan  setting waktu 1,489 detik dan yang menjadi backup 3 adalah PMT S.P 3.6 dengan setting waktu 1,889 detik.
Kata kunci : Gangguan, relai arus lebih, setting arus, setting waktu

## I. P ENDAHULUAN
Energi  listrik  sudah  menjadi  kebutuhan  primer manusia saat ini, untuk itu kontinuitas distribusi tenaga listrik  dijaga  agar  selalu  andal.  Sistem  tenaga  listrik adalah sistem yang saling ter-interkoneksi dari beberapa pembangkitan, gardu induk, jaringan transmisi, jaringan distribusi dan pada beban konsumen. Agar energi listrik ini dapat terus dirasakan oleh konsumen tentunya harus memiliki sistem tenaga listrik yang andal. Adapun energi listrik  yang  disalurkan  tidak  lepas  dari  gangguan,  baik gangguan internal  maupun gangguan eksternal. Beberapa  hal  yang  menjadi  penyebab  gangguan  antara lain adalah faktor lingkungan terlebih lagi untuk jaringan tenaga  listrik  yang  terbuka.  Gangguan  –  gangguan  ini antara lain hubung singkat fasa-fasa dan hubung singkat fasa-tanah.  Untuk  itu  diperlukan  sistem  proteksi peralatan listrik yang andal sehingga kontinuitas energi listrik dapat berperan dengan baik.
Relai proteksi arus lebih dipasang pada pembangkit dan  gardu  induk  untuk  mengamankan  jaringan  tenaga listrik.  Sistem  tenaga  listrik  di  Sulawesi  Utara  yang dinamakan “Sistem Minahasa” juga menggunakan relai proteksi  arus  lebih.  Dalam  pengoperasian  Sistem Minahasa  banyak  juga  terjadi  gangguan  fasa-fasa  dan fasa  tanah,  untuk  itu  relai  proteksi  arus  lebih  akan bekerja lebih selektif.
Dengan  permasalahan  tersebut  penulis  mencoba untuk  menganalisa  setting  relai  arus  lebih  pada  suatu jaringan tenaga listrik dengan menerapkan materi-materi proteksi  yang  telah  didapatkan  didalam  perkuliahan untuk diterapkan.

## A. Sistem tenaga listrik
Sistem  tenaga  listrik  adalah  kumpulan  beberapa peralatan  yang  bertujuan  untuk  menghasilkan  suatu energi  listrik.  Sistem  yang  ter-interkoneksi  adalah beberapa  buah  sistem  tenaga  listrik  yang  saling terhubung  untuk  melayani  suatu  daerah  tertentu.  Di Sulawesi Utara dikenal dengan Sistem Minahasa adalah

## Analisa Setting Relai Arus Lebih Jaringan Transmisi 150kV Pada Sistem Minahasa
Yehezkiel Rondonuwu, Lily S. Patras, Hans Tumaliang Teknik Elektro Universitas Sam Ratulangi Manado, Jl. Kampus Bahu-Unsrat Manado, 95115 Email: nikkiyehezkiel@gmail.com, lilyspatras@gmail.com, hanstumaliang@gmail.com
Yehezkiel Rondonuwu – Analisa Setting Relai Arus Lebih Jaringan Transmisi 150 KV Pada Sistem Minahasa.
suatu  sistem  tenaga  listrik  yang  melayani  3  Propinsi Sulawesi  Utara,  Gorontalo  dan  Sulawesi  Tengah  atau disebut
Wilayah SULUTTENGGO. Untuk mempermudah didalam menganalisa atau merencanakan maka sistem ini digambarkan dalam suatu diagram yang disebut  dengan  diagram  satu  garis  ( one  line  diagram ), dimana  diagram  ini  terdiri  dari  simbol  –  simbol  yang menggambarkan sistem peralatan yang ada pada sistem tenaga listrik.
Diagram  satu  garis  dari  Sistem  Minahasa  dapat dilihat pada gambar 1. Sistem ini dilayani oleh beberapa pembangkit  yakni  PLTA  mempunyai  total  daya terpasang 51,38 MW, PLTP Lahendong 120 MW, PLTU Amurang  50  MW,  PLTD  Bitung  56,52  MW. Pembangkit – pembangkit ini memberikan energi listrik yang saling terinterkoneksi melalui jaringan transmisi 70 kV dan 150 kV. Jaringan transmisi 70 kV dan 150 kV ini saling terhubung melalui inter-bus transformator (IBT) yang  terdapat  pada  gardu  induk  Tomohon  dan  GIS Teling sehingga aliran daya listrik jaringan transmisi 70 kV dapat tersalurkan ke jaringan transmisi 150 kV begitu juga sebaliknya.
Pada  penelitian  ini  diasumsikan  hanya  PLTU Amurang  saj  yang  melayani  energi  listrik.  PLTU Amurang mempunyai dua unit pembangkit dengan total daya  50  MW  dengan  tegangan  11  kV  kemudian ditransformasikan  ke  150  kV  dan  dihubungkan  dengan GI  Lopana  dimana  gardu  induk  ini  terhubung  dengan saluran  udara  tegangan  150  kV  dan  memiliki transformator daya 20 MW dengan tegangan 150/20 kV. Dapat  dilihat  pada  gambar  1  merupakan  diagram  satu garis sistem minahasa.

## B. Sistem proteksi tenaga listrik
Sistem  tenaga  listrik  tidak  lepas  dari  kondisi gangguan yaitu gangguan internal maupun eksternal. Gangguan internal merupakan gangguan yang terjadi akibat  kerusakan  pada  peralatan  listrik  itu  sendiri, sedangkan  gangguan  eksternal  berasal  dari  alam sekitar  dan  manusia,  sehingga  diperlukan  suatu peralatan  pengamanan  untuk  menjaga  kontinuitas tenaga listrik.
Secara  umum  relai  proteksi  harus  bekerja  sesuai dengan  yang  diharapkan  dengan  waktu  yang  cepat sehingga  tidak  akan  mengakibatkan  kerusakan, ataupun  kalau  suatu  peralatan  terjadi  kerusakkan secara  dini  telah  diketahui,  walaupun  terjadi gangguan  tidak  menimbulkan  pemadaman  bagi konsumen.  Relai  proteksi  adalah  susunan  peralatan yang  direncanakan  untuk  dapat  merasakan  atau mengukur  adanya  gangguan  atau  mulai  merasakan adanya  ketidaknormalan  pada  peralatan  atau  bagian sistem  tenaga  listrik  dan  segera  otomatis  memberi perintah untuk membuka pemutus tenaga.
Adapun untuk dapat melakukan pengamanan pada suatu peralatan  listrik  diperlukan  suatu  sistem  pengamanan (proteksi) bisa dilihat pada gambar 2 yang terdiri atas :
1) Relai proteksi
2) Trafo arus / Trafo tegangan
3) Pemutus Tenaga (PMT/CB)
4) Sumber DC
5) Pengawatan
Gambar 1. Sistem Minahasa
Gambar 2. Diagram proteksi sederhana

## C. Relai arus Lebih
Relai  arus  lebih  adalah  suatu  pengaman  yang digunakan  untuk  memproteksi  pada  saat  terjadi gangguan. Arus gangguan hubung singkat (dua fasa atau tiga fasa) atau gangguan satu fasa ketanah. Relai arus  lebih  merupakan  relai  yang  penggunaanya cukup  banyak  dan  luas.  Relai  ini  bisa  menjadi pengaman utama maupun pengaman cadangan juga mempunyai keuntungan dan kerugiannya. Relai arus lebih  yang  digunakan  adalah general  electric f650 digital bay controller .

## 1) Perhitungan Setting relai arus lebih
Pada sistem tenaga listrik ada beberapa parameter yang digunakan untuk menghitung atau mencari nilai dari  impedansi  ( Z ),  yaitu  nilai  resistansi( R )  dan reaktansi ( X ) dimana nilai dari reaktansi bisa didapat dari  dua  parameter  juga  yaitu  nilai  kapasitansi  dan induktansi.  Oleh  karena  itu,  impedansi  dapat dijabarkan pada persamaan (1) :
Z  = √ + (Ω) (1)
Keterangan : Z= impedansi (Ω) R= resistansi (Ω) X L = reaktansi indukstif (Ω)

## 2) Resistansi jaringan tenaga listrik
Resistansi  adalah  nilai  tahanan  dari  sebuah penghantar  dan  merupakan  penyebab  utama rugi-rugi daya pada jaringan listrik.
  2 ) penghantar dalam daya rugi - (Rugi I P R 
(2)
Dimana dari persamaan (2) dapat dilihat nilai dari resistansi berbanding terbalik dengan nilai arus.  Jadi  semakin  besar  nilai  resistansi  maka nilai  arusnya  akan  semakin  kecil,  begitu  pula sebaliknya dengan nilai arus.
Berikut ini  merupakan  rumus  untuk  mencari nilai  resistansi  dari  suatu  penghantar  seperti pada persamaan (3) :
R = ρ (3)
Keterangan : ρ =  resistivitas penghantar (Ω) l =  panjang (m) A=  luas penampang (mm 2 )

## 3) Reaktansi jaringan tenaga listrik
Reaktansi  jaringan  tenaga  listrik  merupakan sebuah  nilai  tahanan  yang  didapat  dari  nilai induktansi dan kapasitansi penghantar yang ada di saluran. Persamaan (4) dan (5) adalah rumus untuk mencari nilai reaktansi :
X L = = 2 (Ω) (4)
X L = (Ω) (5)
Keterangan : X L = reaktansi induktif (Ω)
f
= frekuensi (Hz)
X C = reaktansi kapasitif (Ω)
L = induktansi (H)
 = 2 π f  = kecepatan sudut
C = kapasitansi (F)
4) Perhitungan reaktansi
Untuk mendapatkan nilai dari reaktansi pembangkit  yang  bekerja  paralel  menggunakan persamaan (6) :
= + (6)
Keterangan : X= reaktansi pembangkit (Ω) X1= reaktansi pembangkit unit 1 (Ω) X2= reaktansi pembangkit unit 2 (Ω)
Yehezkiel Rondonuwu – Analisa Setting Relai Arus Lebih Jaringan Transmisi 150 KV Pada Sistem Minahasa.

## 5) Perhitungan impedansi baru
Untuk mengubah dari impedansi per-unit menurut suatu  dasar  yang  diberikan  menjadi  impedansi  per- unit  menurut  suatu  dasar  yang  baru,  dapat  dipakai persamaan (7) :
Z=Zdiberikan ( ) × (7) Keterangan : Zdiberikan   = impedansi dasar (Ω) kV = tegangan (kV)
MVA= daya (Mva)

## D. Perhitungan arus lebih dan arus gangguan
Relai  arus  lebih  mengandung  relai  arus  dan  relai waktu,  dimana  relai  waktu  dapat  berdiri  sendiri misalnya  pada  relai  arus  lebih  dengan  karakteristik waktu tertentu ataupun terkait dengan besarnya arus yang melampauinya yaitu pada relai arus lebih waktu terbalik.  Disamping  itu  relai  arus  lebih  diatas dilengkapi dengan relai arus lebih seketika. Dengan demikian pada setting arus lebih ini perlu mensetting arus, waktu dan arus seketikanya.

## 1) Rumus perhitungan arus
Sebuah jaringan transmisi tenaga listrik yang radial  diperlukan  pengaman  ketika  terjadi gangguan  hubung  singkat.  Relai  arus  lebih salah  satu  pengaman  jaringan  terhubung  pada PMT  diperlukan  setting  yang  handal  agar supaya relai arus lebih ini dapat bekerja dengan selektifitas.  Diperlukan  setting  waktu time grading agar  supaya relai bisa  bekerja dengan baik.
Untuk  menghitung  arus  beban  penuh  kita perlu  menentukan  MVA base terlebih  dahulu dan  beban  konsumen  pada  tiap  jaringan distribusi  pada  gardu  induk,  kemudian menggunakan persamaan (8) :
I fl = √ . (8)
Keterangan : I fl = arus beban penuh (A)
S = beban (MVA) kV = tegangan penyulang (kV)

## 2) Rumus untuk menghitung MVAfault :
Untuk mendapatkan besarnya nilai arus gangguan hubung  singkat  pada  gardu  induk  sistem  tenaga listrik  ditulis  dalam  MVA,  maka  digunakan persamaan (9) :
MVA f =
(9)
Keterangan : MVA f = gangguan hubung singkat beban MVA base = beban yang ditentukan
Xtotal = reaktansi total
3) Rumus perhitungan arus gangguan tiga fasa : Gangguan  hubung  singkat  yang  terjadi  pada sistem  tenaga  listrik  adalah  gangguan  antara  fasa dan fasa ke tanah. Gangguan hubung singkat antar fasa  yaitu  gangguan  tiga  fasa  dan  dua  fasa. Gangguan  tiga  fasa  merupakan  gangguan  hubung singkat  yang  terjadi  dengan  mengakibatkan  nilai arus  yang  besar.  Untuk  mendapatkan  arus gangguan  hubung  singkat  tiga  fasa  pada  jaringan listrik menggunakan perhitungan (10).
Isc 3ø = √ . (10)
Keterangan : Isc 3ø = arus hubung singkat tiga fasa (A) MVAf = beban hubung singkat kV = tegangan (kV)
4) Rumus perhitungan arus gangguan dua fasa :
Pada  sistem  tenaga  listrik  terdapat  gangguan hubung singkat yaitu antar fasa dan fasa ke tanah. Gangguan  antar  fasa  pada  persamaan  (11) merupakan  perhitungan  gangguan  dua  fasa  pada jaringan listrik.
Isc 2ø = 0.866 . Isc 3ø (11)
Keterangan :
Isc 2ø = arus hubung singkat dua fasa (A) Isc 3ø = arus hubung singkat tiga fasa (A)

## E. Batas  setting  arus  minimum  dan  maksimum relai arus lebih
Dalam setting suatu relai pengaman arus lebih diperlukan  data-data  dan  perhitungan  dasar mengenai  sistem  tenaga  listrik.  Langkah  – langkah awal yang dilakukan adalah menganalisa data - data suatu jaringan tempat relai pengaman tersebut. Hasil dari analisa yang didapatkan akan menjadi data masukkan pada pethitungan setting relai  pengaman  tersebut.  Proses  akhir  dari perhitungan  ini  akan  mendapatkan  hasil  dalam bentuk  persamaan  batas  setting  maksimum  dan minimum seperti persamaan   (15) dan (16).

## 1) Batas setting arus minimum
Perhitungan  ini  bawah  ini  merupakan  batas setting minimum dan hasilnya akan dimasukkan pada  persamaan  (15).  Untuk  perhitungan  ini memerlukan hasil perhitungan persamaan (8).
Adapun  batas  setting  arus pick-up minimum seperti persamaan (12) :
Ipp = (12) Keterangan : Ipp : Setting arus (A) I fl : Arus beban penuh (A)
Ks : faktor keamanan (1,05 – 1,3) Kd : faktor arus kembali (0,7 – 0,95)

## 2) Batas setting arus maksimum
Perhitungan  persamaan  (13)  ini  merupakan batas  setting  maksimum  yang  akan  dimasukkan pada  persamaan  (15).  perhitungan  persaamaan (11)  akan  memerlukan  hasil  perhitungan  dari persamaan (13).
Ipp = (13)
Keterangan : Ipp = setingg arus (A) I scmin : arus hubung singkat dua fasa (A) Ks : faktor sensitivitas (1,3 – 1,5)
dari persamaan diatas mendapatkan perhitungan :
Untuk mendapatkan I sc min menggunakan rumus dibawah  ini  namun  bisa  juga  menggunakan rumus  persamaan  (11)  yaitu  perhitungan gangguan  hubung  singkat  dua  fasa.  Seperti persamaan (14)
Ipp = Ks.Isc 2 ø
(14)
Keterangan : Ipp: setting arus (A) Ks : faktor keamanan dalam hal ini Ks = 0.8 I sc 2 ø :  arus gangguan dua fasa pada pembangkitan minimum di satu seksi hilirinya (A).
Dari  hasil  –  hasil  batas  setting  minimum  dan maksimum  akan  dimasukkan  pada  persamaan setting  relai  arus  lebih  untuk  gangguan  fasa seperti persamaan (15) :
× < < (15)
Untuk menentukan arus setting menggunakan persamaan (16)
< < (16)

## F. Setting waktu kerja relai arus lebih
Untuk  mendapatkan  hasil  setting  waktu  kerja terdapat  dua  bagian  yaitu  melalui  perhitungan berdasarkan  rumus  IEEE  yang  terdapat  pada instruksi  manual general  electric F650  dan setelah  mendapatkan  hasilnya  dijumlahkan dengan  menggunakan  cara  setting  waktu  kerja relai.
1. Rumus perhitungan waktu berdasarkan IEEE general electric F650
Dalam standar waktu IEEE dipilih karakteristik  kurva very  inverse ,  persamaan (17) adalah rumus setting waktu.
t = dial × + B (17) Keterangan : t = waktu kerja dalam detik dial = multiplier setting I = arus masukan Itap = nilai arus pickup A,B,p = konstanta

## G. Setting waktu akumulasi kerja relai
Adapun  pertimbangan  setting  waktu  ialah diusahakan relai secara keseluruhan bekerja cepat tetapi tetap selektif dan tidak boleh salah kerja.

## 1) Setting waktu kerja relai paling hilir
Setting  waktu  kerja  untuk  relai  yang letaknya paling hilir ialah secepat mungkin, namun  tidak  boleh  bekerja  karena  adanya arus  transient  pada  saat  pemasukan  PMT dimana  pada  jaringan  terdapat  beban  dan tidak  boleh  bekerja  kalau  terjadi  getaran mekanis  (khusus  relai  elektro  mekanis).
Yehezkiel Rondonuwu – Analisa Setting Relai Arus Lebih Jaringan Transmisi 150 KV Pada Sistem Minahasa.
Untuk  relai  dengan  karakteristik  waktu terbalik  pada  saat  penyetelan  waktu  dalam hal  ini  Td  (Time  dial)  atau  TMS  (Time Multiple  Setting)  ialah  didasarkan  pada pembangkitan maksimum.
- Relai arus lebih waktu tertentu: T = 0.2- 0.3 detik.
- Relai arus lebih waktu terbalik
Td atau TMS sedemikian rupa bila terjadi gangguan ditempat  relai  tersebut  waktu  kerja  relai  0.2-0.3  detik. Atau untuk relai dimana kurva digambarkan seluruhnya dapat diambil pada kurva terkecil.

## 2) Setting waktu kerja relai satu seksi di hulunya.
Setting waktu untuk relai di hulunya didasarkan supaya relai dapat bekerja selektif tetapi waktu secara  keseluruhan  cepat  sehingga  tidak melampaui kekuatan termis terhadap alat yang diamankan. Bila pertingkatan waktu dinyatakan dengan ∆ t = 0.3-0.5 detik
Pada relai arus lebih  waktu terbalik dipilih Td  (TMS)  sedemikian  rupa  bila  terdapat gangguan  di  tempat  relai  B  relai  A  bekerja dengan waktu tb + ∆ t detik .

## II. DATA JARINGAN SISTEM TENGA LISTRIK GI LOPANA – GI TANJUNG MERAH
Jaringan  listrik  yang  menghubungkan  Lopana sampai  Tanjung  Merah  merupakan  jaringan  transmisi yang  ada  pada  Sistem  Minahasa.  Pada  jaringan  ini terdapat empat gardu induk yang terhubung dapat dilihat pada gambar. 3 dengan variasi beban yang terdapat pada data-data dibawah ini. Untuk mengamankan jaringan ini terhadap  gangguan  maka  digunakan  beberapa  relai proteksi. Penelitian ini akan menghitung settingan relai arus lebih meliputi settingan arus dan settingan waktu.
Gambar. 3 Gambar diagram satu garis GI Lopana-GI Tanjung Merah

## 1) Data teknis
Didalam  penelitian  ini  yang  akan  dianalisa adalah  relai  arus  lebih  terutama  bagaimana mensetting  (penyetelan)  arus  dan  waktu  dari relai  arus  lebih.  Adapun  data-data  yang  akan menunjang  dalam  perhitungan    dan  analisa penelitian ini ada pada penyetelan berikut.
a. Data teknis generator
Meliputi  daya  terpasang,  tegangan  dan reaktansi. Pembangkit Listrik Tenaga Uap Amurang  yang  menyuplai  di  sistem minahasa  memiliki  dua  unit  generator dengan masing-masing menghasilkan daya terpasang sebesar 25 MW, tegangan 11 kV dan  reaktansi  13,6%.  Dapat  dilihat  pada tabel I.
b. Data teknis jaringan transmisi
Jaringan  transmisi  tenaga  listrik,  meliputi data  panjang  saluran,  nilai  impedansi dari saluran.  Gardu  induk  dalam  sistem minahasa  dihubungkan  dengan  jaringan transmisi  tenaga  listrik.  Tabel  II  terdapat resistansi, reaktansi induktif dan impedansi jaringan transmisi.

## TABEL I. DATA TEKNIS GENERATOR PLTU AMURANG
TABEL II DATA TEKNIS JARINGAN TRANSMISI
PLTU AMURANG Daya Terpasang (MW) Tegangan (kV) Reaktansi (%) Unit 1 25 11 13,6 Unit 2 25 11 13.6
No
SUTT Panjang (km) R (per km) XL ( per km) Z (per km) positif nol positif nol positif Nol 1. GI Lopana – GIS Teling 45 0,1183 0,31 0,3877 0,7173 0,4 0,7 2. GIS Teling – GI Paniki 11,551 0,1183 0,31 0,3877 0,7173 0,4 0,7 3. GI Paniki – GI Tanjung Merah 27,152 0,1183 0,31 0,3877 0,7173 0,4 0,7

## TABEL III DATA TEKNIS KONSTANTA RELAI GENERAL
ELECTRIC F650

## c. Data konstanta IEEE curves relay General

## Electric F650
Relai arus lebih yang digunakan adalah General Electric F650.  Relai  ini  memiliki  rumus  perhitungan dalam setting waktu.  Relai arus lebih memiliki pilihan karakteristik  waktu extremely  inverse,  very  inverse, inverse untuk  digunakan  pada  perhitungan  setting waktu  tersebut.  Tabel  III  merupakan  kontstanta karateristik  yang  akan  digunakan  pada  rumus perhitungan setting waktu relai arus lebih.

## III. ANALISA DAN PEMBAHASAN
Setting relai arus lebih pada jaringan transmisi GI  Lopana  –  GI  Tanjung  Merah  yang  terdapat  dalam Sistem  Minahasa  dilakukan  beberapa    langkah  antara lain  perhitungan  impedansi  pembangkit  operasi minimum, impedansi pembangkit maksimum, impedansi jaringan, perhitungan setting arus dan setting waktu pada relai arus lebih yang dapat dijabarkan pada penjelasan dibawah ini :

## A. Perhitungan impedansi
Impedansi  pada  jaringan  GI  Lopana  –  GI Tanjung  Merah  dapat  di  hitung  menggunakan persamaan (2.1) dengan menentukan base terlebih dahulu. Base yang  dipilih  adalah  pada  sisi transformator  daya  gardu  induk  lopana  30  MVA, tegangan  20  kV.  Adapun  untuk  impedansi pembangkit  terdiri  dari  dua  yaitu  impedansi pembangkit pada kondisi beroperasi minimum dan maksimum.  Dimana  untuk  impedansi  pembangkit yang  beroperasi  minimum,  apabila  pada  pusat pembangkit  yang  beroperasi  hanya  satu  unit  saja, sedangkan  untuk  impedansi  pembangkit  yang
beroperasi  maksimum  apabila  seluruh  unit pembangkit tersebut bekerja.

## 1) Impedansi pembangkit operasi minimum
Impedansi  pada  jaringan  GI  Lopana  –  GI Tanjung  Merah  dapat  di  hitung  menggunakan persamaan (2.1) dengan menentukan base terlebih dahulu. Base yang  dipilih  adalah  pada  sisi transformator  daya  gardu  induk  lopana  30  MVA, tegangan  20  kV.  Adapun  untuk  impedansi pembangkit  terdiri  dari  dua  yaitu  impedansi pembangkit pada kondisi beroperasi minimum dan maksimum.  Dimana  untuk  impedansi  pembangkit yang  beroperasi  minimum,  apabila  pada  pusat pembangkit  yang  beroperasi  hanya  satu  unit  saja, sedangkan  untuk  impedansi  pembangkit  yang beroperasi maksimum  apabila  seluruh  unit pembangkit tersebut bekerja.
a. Reaktansi pembangkit Nilai reaktansi minimum pembangkit PLTU Amurang X = 13,6%
b. Impedansi pembangkit operasi minimum
PLTU Amurang Z = Zdiberikan ( ) × ( )
Z = 13,6 ( , ) × ( , ) Z = 13,6 (0,27) × (0,96) Z = 3,5 p.u

## 2) Impedansi pembangkit operasi maksmimum
Nilai reaktansi pembangkit maksimum PLTU Amurang
= +
= , + , = ,
Xtotal = ,
Xtotal = 6,8 Ω Z = Zdiberikan ( ) × ( ) Z = 6,8 ( , ) × ( , ) Z = 6,8 (0,27) × (0,96) Z = 1,76 p.u

## 3) Impedansi saluran
Perhitungan impedansi saluran menggunakan data berdasarkan data pada tabel II. perhitungan dibawah ini  meliputi  impedansi  saluran  dan  impedansi  saluran per-unit (p.u),  maka perhitungan impedansi saluran GI Lopana – GI Tanjung Merah sebagai berikut
Bentuk kurva
IEEE
Nama A
B P IEEE Extremely inverse IEEE Ext inv 28,2 0,1217 2,0000 IEEE Very inverse IEEE Very inv 19,61 0,491 2,0000 IEEE inverse IEEE Mod inv 0,0515 0,1140 0,0200
Yehezkiel Rondonuwu – Analisa Setting Relai Arus Lebih Jaringan
Transmisi 150 KV Pada Sistem Minahasa.
a. Impedansi saluran transmisi GI Lopana – GIS Teling Z = , + , (Ω/ ) × 45 (km) Z = ,
+ , (Ω/
) × 45 (km) Z = 0,4053 (Ω/ ) × 45 (km)
Z = 18,2385 Ω
Z = 18,24 Ω b. Impedansi baru saluran transmisi GI Lopana – GIS Teling Z = 18,24 ( ) × ( )
= 18,24 × (1,5)
= 27,36 p.u

## B. Perhitungan setting relai arus lebih
Impedansi  pada  jaringan  GI  Lopana  –  GI Tanjung  Merah  dapat  di  hitung  menggunakan persamaan  (2.1)  dengan  menentukan  base  terlebih dahulu. Base yang  dipilih  adalah  pada  sisi transformator  daya  gardu  induk  lopana  30  MVA, tegangan  20  kV.  Adapun  untuk  impedansi pembangkit  terdiri  dari  dua  yaitu  impedansi pembangkit pada kondisi beroperasi minimum dan maksimum.  Dimana  untuk impedansi  pembangkit yang  beroperasi  minimum,  apabila  pada  pusat pembangkit  yang  beroperasi hanya  satu  unit  saja, sedangkan  untuk  impedansi  pembangkit  yang beroperasi  maksimum apabila  seluruh  unit pembangkit tersebut bekerja.

## 1) Perhitungan setting arus
Analisa  perhitungan  setting  arus  untuk  relai arus  lebih  dimulai  dengan  menghitung  arus beban  penuh  dan  arus  gangguan  hubung singkat.  Analisa  dimulai  dari  daerah  gardu induk tanjung merah seperti pada gambar 4.
= × √ × × =
= A
= , % = , = , MVA ∅ = , √ × × = , × √ × × =
= , A ∅ = , × , = , A
, × < <
,
, , / < < , / , < < ,
Gambar 4. Gangguan pada GI Tanjung Merah
Hasil  perhitungan  mendapatkan  setting  arus dengan nilai 1,39<Ips<1,6 maka ditentukan 1,5 sebagai nilai  setting  arus  untuk  relai  arus  lebih  gardu  induk tanjung merah.

## 2) Setting waktu
A. Perhitungan setting waktu relai berdasarkan IEEE very inverse 1. Gardu Induk Tanjung Merah
Dial = 1 = × , , , − + ,
= × , ( , ) − + , = × , ( , ) − + , = × , , + ,
= × [ , + , ] = × [ , ] = , → , mendekati 0,689 detik pada dial 1 jadi kita menggunakan setting waktu 0,689 detik untuk gardu induk Tanjung Merah.

## B. Penyetelan waktu kerja relai satu seksi di hulunya
Waktu  yang didapat pada  gardu induk tanjung  merah digunakan  pada  metode  ini  yaitu  menjumlahkan  hasil tersebut dengan ∆ t = 0,3 – 0,5 yang akan ditentukan. ∆ t yang akan digunakan adalah 0,4 untuk gardu induk yang selanjutnya.
1) Hasil perhitungan setting arus relai arus lebih Setelah melakukan perhitungan maka didapatkan hasil setting relai arus lebih setiap gardu intuk pada tabel IV.

## TABEL IV HASIL PERHITUNGAN SETTING ARUS

## 2) Hasil perhitungan setting waktu relai arus lebih
Pada tabel V merupakan hasil setting waktu untuk setiap gardu  induk.  Dari  hasil  analisa  diperoleh  bahwa  relai arus  lebih  yang  ditempatkan  pada  jaringan  transmisi Lopana-Tanjung Merah. Apabila terjadi gangguan pada ujung jaringan transmisi (GI Tanjung Merah) maka relai arus lebih akan bekerja yang dipasang pada PMT SJ 3.1 akan bekerja pada setting waktu 0,689 detik dan setting arus 1,5 ampere dan yang menjadi backup 1 adalah relai arus  lebih  yang  terpasang  pada  PMT  SN  3.1  dengan setting  waktu  1,089  detik  dan  setting  arus  1,7  ampere. Seterusnya  apabila  gangguan  belum  bisa  diatasi  maka yang akan menjadi backup 2 terdapat di relai arus lebih yang terpasang pada PMT SL 3.8 dengan setting waktu 1,489 detik dengan setting arus 2 ampere. Jika gangguan masih  terjadi  maka  PMT backup 3  yang  terhubung dengan relai arus lebih  yaitu PMT SP 3.6 akan bekerja pada setting waktu 1,889 detik dengan arus 19,3 ampere.
TABEL V HASIL PERHITUNGAN SETTING WAKTU

## IV. KESIMPULAN DAN SARAN

## A. Kesimpulan
Dari analisa yang diperoleh maka untuk relai arus lebih  yang  ditempatkan  pada  jaringan  transmisi Lopana  –  Tanjung  Merah  apabila  terjadi  gangguan pada GI Tanjung Merah maka PMT pada SJ 3.1 akan bekerja  dulu  dengan  setting  waktu  0,689  detik  dan yang menjadi backup 1 adalah PMT SN 3.1 dengan setting  waktu  1,089  detik.  PMT  SL  3.8  adalah backup 2 dengan setting waktu 1,489 detik dan yang menjadi backup 3 adalah PMT S.P 3.6 dengan setting waktu 1,889 detik.

## B. Saran
1) Hasil  dari  penelitian  ini  bisa  menjadi  refrensi dan pertimbangan untuk setting relai arus lebih dengan kondisi seperti ini.
2) Penelitian  ini  dapat  dikembangkan  dengan memperhitungkan apabila jaringan bukan radial tetapi loop.

## V. KUTIPAN
[1] Dj.  Marsudi,  Operasi  Sistem  Tenaga  Listrik.  Jakarta  : BALAI PENERBIT & HUMAS ISTN, 1990
[2] J. Soekarto. Ir, Kaidah Penyetelan Relai Arus Lebih. Jakarta : PT. SIPENU JAYA, 1995
[3] Komari  Ir.,  Filosofi,  Strategi  dan  Analisa  Untuk Peningkatan  Keandalan. Jakarta  : PT. PLN (Persero) Jasa Pendidikan  dan  Pelatihan Center  for  Energy  and  Power Studies, PT. ABB Transmission and Distribution, 2003 [4] P.M.,  Anderson,  “ Power  System  Protection,” McGraw- Hill, USA, 1998
[5] S. S.Rao,  “ Switchgear and  Protection ,” Khana Publisher,
New Delhi, 1982. Gardu Induk Arus Gangguan 3 fasa (A) Arus Gangguan 2 fasa (A) Iset (A) Lopana 32842,77 28441,83 19,3 GIS Teling 2976,87 2577,96 2 Paniki 2565 2221,29 1,7 Tanjung Merah 1935,26 1675,93 1,5
Gardu Induk Waktu (detik) Lopana 1,889 GIS Teling 1,489 Paniki 1,089 Tanjung Merah 0,689
Yehezkiel Rondonuwu – Analisa Setting Relai Arus Lebih Jaringan Transmisi 150 KV Pada Sistem Minahasa.
[6] T. Gonen, Electric Power Distribution System Engineering,
Mc Graw Hill, Inc, 1986
[7] W. D. Stevenson, Jr., Analisa Sistem Tenaga Listrik. Edisi keempat, penerbit Erlangga Jakarta, 1994.
Yehezkiel Rondonuwu lahir 24 November  1994,  pada  tahun 2012  memulai  pendidikan  di Fakultas  Teknik  Universitas Sam  Ratulangi  Manado  di Jurusan  Teknik  Elektro,  dengan mengambil  konsentrasi  minat Teknik  Tenaga  Listrik  pada tahun  2015.  Dalam  menempuh pendidikan  penulis  juga  pernah melaksanakan Kerja Praktek yang bertempat di PT. PLN AP2B  Tomohon  dari  tanggal  22  Desember  2015  dan selesai  melaksanakan  pendidikan  di  Fakultas  Teknik Elektro Universitas Sam Ratulangi Manado 2018, minat penelitiannya adalah tentang Analisa Setting Relai Arus Lebih  Jaringan  Transmisi  150  kV  Pada  Sistem Minahasa.