## ANALISIS PEMBAGIAN ZONA PROTEKSI PADA JARINGAN DISTRIBUSI 20 kV PENYULANG MERANTI GI BUNGARAN UNTUK MENINGKATKAN PELAYANAN KE KONSUMEN
Dina Fitria 1 , Muhammad Arif Maulana 2 1,2 Program Studi  Teknik Elektro Universitas Tridinanti 1chiwa.dina@gmail.com 2 ,ariefmam13@gmail.com
ABSTRAK Tidak  semua  penyulang  jaringan  distribusi  20  kV  pembagian  zona  proteksinya  bekerja  dengan baik,  salah  satunya  adalah  penyulang  Meranti.  Penyulang  Meranti  memiliki  kegagalan  koordinasi  zona proteksi  yang  masih  tinggi.  Penyulang  dengan  pembagian  6  zona  proteksi    tersebut  memiliki  kegagalan koordinasi zona proteksi sebanyak 33 kali pada tahun 2017. Dimana proteksi pada zona 4, zona 5 dan zona 6 selalu trip bersamaan dengan proteksi zona 3. Hal ini menyebabkan continuitas pelayanan terganggu karena daerah  yang  tidak  terganggu  juga  ikut  padam.  Dari  hasil  analisis  didapatkan  bahwa  kegagalan  koordinasi relay  proteksi  pada  zona  4,  zona  5  dan  zona  6  disebabkan  karena  pada  proteksi  zona  3  besaran  setting waktunya sama dengan zona 4, zona 5 dan zona 6 yaitu 0,05 tms. Dan koordinasi setting proteksi dikatakan baik  apabila  setting  relai  disisi  hilir  lebih  cepat  dari  sisi  hulu,  sehingga  dalam  melakukan  setting  relai  pada penyulang Meranti dimulai dari relai proteksi paling ujung dengan waktu paling cepat (0,05 tms) dan ke hulu dapat naik setiap tahap sebesar 0,3 detik.
Kata Kunci : Proteksi, Setting, Relay, Zona, Penyulang
ABSTRACT N ot all feeders of the 20 kV distribution network distribution of the protection zone work well, one of which is the Meranti feeder. Meranti feeders have a high failure of protection zone coordination. The feeder with the division of 6 protection zones has failed coordination of the protection zone 33 times in 2017. Where protection in zone 4, zone 5 and zone 6 always trips together with protection zone 3. This causes the continuity of service to be disrupted because the area is not disturbed too. go out too.  From the analysis, it is found that the failure of coordination of protection relays in zone 4, zone 5 and zone 6 is caused because in zone 3 protection the amount of time setting is the same as zone 4, zone 5 and zone 6, namely 0.05 tms. And the coordination of the protection settings is said to be good if the downstream relay setting is faster than the upstream side, so that in setting the relay on the Meranti feeder it starts from the end protection relay with the fastest time (0.05 tms) and upstream can increase each stage by 0 , 3 seconds.

## Keywords: Protection, Settings, Relay, Zone, Feeder

## PENDAHULUAN
Listrik memiliki peran yang sangat penting dan strategis bagi kehidupan, oleh karena itu dalam penyediannya  harus  memenuhi  aspek  andal  dan  aman.Ukuran  keandalan  suatu  sistem  dapat  diketahui dari  seberapa  sering  sistem  mengalami  padam,  berapa  lama  padam  terjadi  dan  seberapa  cepat  waktu yang dibutuhkan untuk memulihkan kondisi dari padam.
PT.  PLN  (Persero)  Rayon  Ampera  Palembang  sebagai  penyedia  pasokan  energi  listrik  di wilayah Palembang harus mampu memberikan pasokan energi listrik yang andal dengan memanfaatkan pembagian zona proteksi. Akan tetapi tidak semua penyulang jaringan distribusi 20 kV pembagian zona proteksinya bekerja dengan baik, salah satunya adalah penyulang Meranti yang ada pada GI Bungaran. Penyulang Meranti memiliki kegagalan koordinasi zona proteksi yang masih tinggi. Penyulang tersebut memiliki  panjang  total  35,6  km.  Penyulang  dengan  pembagian  6  zona  proteksi    tersebut  memiliki kegagalan  koordinasi  zona  proteksi  sebanyak  33  kali  pada  tahun  2017.  Dimana  proteksi  pada  zona  4,
zona  5  dan  zona  6  selalu  trip  bersamaan  dengan  proteksi  zona  3.  Hal  ini  menyebabkan  continuitas pelayanan terganggu karena daerah yang tidak terganggu juga ikut padam.
Berdasarkan  permasalahan  diatas,  maka  penulis    bermaksud  ingin  melakukan  penelitian  yang berjudul : “Analisis Pembagian Zona Proteksi Pada Jaringan Distribusi 20 kV Penyulang Meranti GI Bungaran Untuk Meningkatkan Pelayanan Ke Konsumen”.

## TINJAUAN PUSTAKA

## 1.Sistem Distribusi Tenaga Listrik
Sistem  distribusi  tenaga  listrik  merupakan  salah  satu  bagian  dari  suatu  sistem  tenaga  listrik yang dimulai dari PMT incoming di gardu induk sampai dengan alat penghitung dan pembatas (APP) di instalasi  konsumen  yang  berfungsi  untuk  menyalurkan  dan  mendistribusikan  tenaga  listrik  dari  gardu induk  sebagai  pusat  beban  ke  pelanggan  secara  langsung  atau  melalui  gardu  distribusi  (gardu  trafo) dengan mutu yang memadai sesuai stándar pelayanan  yang berlaku.

## 2.Sistem Proteksi
Pada  umumya  sistem  proteksi  mempunyai  pengertian  suatu  sistem  yang  dapat mempengamankan peralatan terhadap gangguan, lalu melokalisir bagian-bagian yang terganggu sekecil mungkin,  dan  membatasi  dampak  maupun  pengaruhnya  terhadap  sistem.Dengan  mengisolir  bagian yang  terganggu  dengan  yang  tidak  terganggu  maka  stabilitas  sistem  penyaluran  tenaga  listrik  dapat dipertahankan.

## 3.Perangkat Proteksi [4]
Yang dimaksud perangkat sistem proteksi adalah rangkaian peralatan proteksi antara komponen satu dengan lainnya sehingga  membentuk suatu sistem pengaman  yang dapat berfungsi sesuai dengan maksud pengaman/ proteksi.

## 4.Gangguan Hubung Singkat
Gangguan hubungan singkat yang mungkin terjadi dalam jaringan sistem kelistrikan adalah:
1. Gangguan hubungan singkat tiga fasa
2. Gangguan hubungan singkat dua fasa
3. Gangguan hubungan singkat satu fasa ke tanah
5.Impedansi  Sumber
Arus gangguan hubung singkat pada sisi 20 kV diperoleh dengan cara mengkonversikan nilai impedansi sumber pada bus 150 kV ke sisi 20 kV.
6.Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat
a. Perhitungan arus gangguan hubung singkat  tiga fasa Rangkaian gangguan tiga fasa pada jaringan yang terhubung dengan transformator tenaga YY dengan netral ditanahkan melalui suatu tahanan.
b. Perhitungan arus gangguan hubung singkat dua fasa Gangguan  hubung  singkat  2  fasa  pada  saluran  tenaga  dengan  hubungan  transformator  YY dengan netral ditanahkan melalui RNGR.
c. Perhitungan arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah Gangguan hubung singkat 1 fasa ke tanah pada saluran tenaga dengan hubungan transformator YY dengan netral ditanahkan melalui RNGR.

## 7. Relay Arus Lebih (OCR)
Relay proteksi arus  lebih  adalah sistem pengaman yang bekerja terhadap perubahan parameter arus  dan  waktu,  perubahan  arus  tersebut  disebabkan  oleh  peralatan  atau  sistem  yang  mengalami gangguan. Pada sistem ini, pengaman akan bekerja ketika terjadi peningkatan nilai arus yang di indera melebihi  nilai  pengaturan  yang  telah  ditentukan.  Proteksi  arus  lebih  meliputi  proteksi  terhadap gangguan  hubung singkat antar fasa-fasa dan satu fasa ke tanah.

## 8. Relay Hubung Tanah (GFR)
Relay hubung tanah yang atau GFR ( Ground Fault Relay ) pada prinsipnya sama dengan relay arus  lebih  (OCR)  namun  memiliki  perbedaan  dalam  kegunaannya.  Pada    relay  OCR  berfungsi mendeteksi  adanya  hubung  singkat  antar  phasa,  maka  GFR  berfungsi  mendeteksi  adanya  hubung singkat ke tanah.

## METODE PENELITIAN

## 1. Dokumentasi
Pada  penelitian  ini  dokumentasi  sangat  dibutuhkan  untuk  menghimpun  data  yang  diperlukan sebagai  bahan  analisis.  Data  tersebut  didapat  dari  arsip  asset  data  PT.  PLN  (Persero)  Rayon  Ampera Palembang

## 2. Observasi
Pada  penulisan  skripsi  ini  salah  satu  metode  penelitian  yang  di  gunakan  adalah  observasi. Dengan  melakukan  pengamatan  secara  langsung  kondisi  penyulang  Meranti  dan  melakukan pengumpulan data di lapangan terkait penyulang Meranti.

## 3. Wawancara
Wawancara dan konsultasi yang dilakukan adalah tanya jawab dan diskusi dengan Supervisor Operasi  Distribusi  PT.  PLN  (Persero)  Rayon  Ampera  sebagai  penanggung  jawab  teknik  peralatan maupun jaringan

## PEMBAHASAN

## 1. Perbaikan Setting Relay Proteksi Penyulang By Meranti
Untuk  melakukan  perbaikan  koordinasi  setting  relay  proteksi  pada  penyulang  Meranti  dilakukan perhitungan setting mulai dari proteksi paling ujung dan selanjutnya menuju proteksi yang lebih hulu, hal ini bertujuan agar proteksi paling ujung waktu tripnya tidak lebih besar dari proteksi yang lebih hulu sehingga koordinasi proteksinya tetap terjaga .

## A.  Perhitungan setting relay OCR
Sesuai British standard [4] untuk relay inverse biasa diset sebesar 1,05 sampai dengan 1,3 kali arus  beban.  Untuk  penyulang  Meranti  arus  bebannya  220  ampere  tetapi  penyulang  ini  memiliki kebutuhan  manuver  ke  penyulang  lain  apabila  dibutuhkan  sebesar  100A.  Sehingga  faktor  pengalinya menjadi 1,8 kali arus beban.

## a. Setting arus pada relay OCR
Tabel 1.   Nilai setting arus pada relay OCR
Proteksi I set primer (1,8 x Ibeban) I set sekunder (Iset pri / CT) Recloser 1,8 x 50 A = 90 A 90 A / (500/1) = 0,18 A GH 2 1,8 x 130 A = 234 A 234 A / (400/5) = 2,9 A
GH 1 1,8 x 180 A = 324 A 324 A / (400/5) = 4,05 A Outgoing 1,8 x 220 A = 396 A 396 A / (800/5) = 2,47 A Incoming 1,2 x1.732 A= 2.078 A 2.78 / (2000/5) = 5,19 A

## b. Setting waktu (tms) pada relay OCR
Kaidah  dasar  dalam  koordinasi  setting  relay  OCR  adalah  dengan  menyetel  relay  disisi  hilir lebih cepat dari sisi hulu dengan beda waktu minimal 0,3 sampai dengan 0,4 detik [2]. Oleh karena itu untuk menentukan  setting  waktu    (tms)  setiap  relay  proteksi    perlu  diketahui  waktu  trip  relay  paling  ujung terlebih dahulu. Karena Recloser merupakan proteksi paling ujung maka setting waktunya harus paling kecil yaitu 0,05 tms dan untuk menentukan setting relay yang lebih hulu minimal harus di tambah 0,3 detik.
Tabel 2.   Nilai Setting waktu (tms) pada relay OCR

## B.  Perhitungan setting relay GFR

## a. Setting arus pada relay GFR
Setting  arus  pada  relay  GFR  dapat  di  setel  mulai  6  %  sampai  dengan  12  %  dari  nilai  arus hubung  singkat  1  fasa  paling  ujung.  Nilai  ini  untuk  mengantisipasi  jika  penghantar  tersentuh  pohon dimana  tahanan  pohon  besar  (26  ohm  s/d  52  ohm)  yang  dapat  memperkecil  besarnya  arus  gangguan hubung singkat 1 fasa ke tanah

## Tabel 3.   Nilai Setting arus pada relay GFR
Proteksi I set primer 6% s/d 12% x If 1 fasa I set sekunder (Iset pri / CT) Recloser 6 % x 330,3 A = 20 A 20 A / (500/1) = 0,04 A GH 2 9 % x 330,3 A = 30 A 30 A / (400/5) = 0,37 A GH 1 12 % x 330,3 A = 40 A 40 A / (400/5) = 0,5 A Outgoing 0,2 x In CT 0,2 x 800 A = 160 A 160 A / (800/5) = 1 A Incoming 0,4 x In Trafo 0,4 x 1.732 A = 693 A 693 / (2000/5) = 1,73 A

## b. Setting waktu (tms) pada relay GFR
Untuk  menentukan setting waktu  (tms) setiap  relay proteksi  perlu diketahui waktu trip relay paling ujung terlebih dahulu. Karena Recloser merupakan proteksi paling ujung maka setting waktunya harus paling kecil yaitu 0,05 tms dan untuk menentukan setting relay yang lebih hulu minimal harus di tambah 0,3 detik.
Proteksi Jeda waktu Waktu trip Setting waktu Recloser 0,2 0,2 0,05 GH 2 0,3 0,2 + 0,3 = 0,5 0,08 GH 1 0,4 0,5 + 0,4 = 0,9 0,01 Outgoing 1,4 0,9 + 0,6 = 1,5 0,13 Incoming 1,0 1,0 0,08
Tabel 4.   Nilai Setting waktu (tms) pada relay GFR Proteksi Jeda waktu (Detik) Waktu trip (Detik) Setting waktu (tms) Recloser 0,1 0,1 0,05 GH 2 0,3 0,1 + 0,3 = 0,4 0,14 GH 1 0,4 0,5 + 0,4 = 0,9 0,21 Outgoing 0,5 0,5 0,13 Incoming 1 1 0,05

## C.  Perhitungan setting relay OCR  Moment
Setting moment didasarkan setting arus besar yang diambil berdasarkan arus hubung singkat 3 fasa  pada  jaringan.  Fungsinya  sebagai  pengaman  peralatan  proteksi  dari  arus  hubung  singkat  yang besar. Pada penyulang Meranti setting moment akan dihitung berdasarkan arus hubung singkat terbesar di zonanya dikali dengan 0,9 sebagai faktor kali.

## Tabel 5.   Nilai Setting relay OCR Moment
Proteksi I set primer Ifault max x 0,9 I set sekunder (Iset pri / CT) Setting waktu (tms) Recloser 1.582 x 0,9 = 1.423 A 1.423/ (500/1) = 2,84 A 0,0 GH 2 1.795,3 x 0,9 = 1.615 A 1.615/ (400/5) = 20,2 A 0,0 GH 1 2.481,7 x 0,9 = 2.233 A 2.233/ (400/5) = 27,9 A 0,0 Outgoing 3.665,8 x 0,9 = 3.299 A 3.299/ (800/5) = 20,6 A 0,0 Incoming In trafo x 4 1.732 x 4 = 6.928 A 6.928/(2000/5)= 17,3 A 0,4

## D.  Perhitungan setting relay GFR Moment
Setting  moment  pada  relay  GFR  didasarkan  dari  arus  hubung  singkat  1  fasa  ke  tanah.  Sama dengan  setting  relay  OCR  moment  maka  arus  hubung  singkat  1  fasa  terbesar  di  zonanya  dikalikan dengan 0,9. Maka didapatkan hasil perhitungan sebagai berikut :

## Tabel 6.   Nilai Setting relay GFR Moment
Proteksi I set primer Ifault max x 0,9 I set sekunder (Iset pri / CT) Setting waktu (tms) Recloser 610,3 x 0,9 = 549 A 549/ (500/1) = 1,1 A 0,0 GH 2 640,3 x 0,98 = 627 A 627/ (400/5) = 7,8 A 0,0 GH 1 794,8 x 0,9 = 715 A 715/ (400/5) = 8,9 A 0,0 Outgoing Block Block Block Incoming Block Block Block

## E.  Analisis Waktu Kerja Relay Proteksi Penyulang Meranti
Setelah  dilakukan  perubahan  koordinasi  setting  relay  proteksi  untuk  menguji  kinerjanya maka dilakukan perhitungan kembali waktu tripnya pada arus hubung singkat 3 fasa, 2 fasa dan 1 fasa.
Tabel 7. Waktu kerja Relay OCR pada arus hubung singkat 3 fasa.
Panjang (%) Waktu Trip Relay (Detik) INC. OUT GH 1 GH 2 REC. 0 1,0 0,4 Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja 25 Tidak kerja 0,6 0,4 Tidak kerja Tidak kerja 50 Tidak kerja 0,8 0,5 0,3 0,1 75 Tidak kerja 1,1 0,7 0,4 0,1 100 Tidak kerja 1,5 0,9 0,5 0,2
Dari hasil table diatas  waktu kerja relay tidak ada yang saling mendahului, relay ujung trip lebih cepat dari pada yang hulu.
Tabel 8. Waktu kerja Relay OCR pada arus hubung singkat 2 fasa.
Panjang (%) Waktu Trip Relay (Detik) INC. OUT GH 1 GH 2 REC. 0 1,3 0,4 Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja 25 Tidak kerja 0,6 0,4 Tidak kerja Tidak kerja 50 Tidak kerja 0,9 0,6 0,4 0,1 75 Tidak kerja 1,2 0,7 0,4 0,2 100 Tidak kerja 1,9 1,0 0,6 0,2
Dari  hasil  table  diatas  waktu  kerja  relay  pada  arus  hubung  singkat  2  fasa  tidak  ada  yang  saling mendahului, relay ujung trip lebih cepat dari pada yang hulu.
Tabel 9. waktu kerja Relay GFR pada arus hubung singkat 1 fasa.
Panjang (%) Waktu Trip Relay (Detik) INC OUT GH 1 GH 2 REC. 0 1,2 0,5 Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja 25 Tidak kerja 0,6 0,5 Tidak kerja Tidak kerja 50 Tidak kerja 0,8 0,6 0,3 0,1 75 Tidak kerja 1,0 0,6 0,4 0,1 100 Tidak kerja 1,2 0,7 0,4 0,1
waktu kerja relay pada arus hubung singkat 1 fasa ke tanah tidak ada yang saling mendahului, relay ujung trip lebih cepat dari pada yang hulu.
Tabel 10. waktu kerja Relay OCR Moment pada arus hubung singkat 3 fasa.
Panjang (%) Waktu Trip Relay (Detik) INC. OUT GH 1 GH 2 REC. 0 Tidak kerja 0,0 Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja 13 Tidak kerja Tidak kerja 0,0 Tidak kerja Tidak kerja 30,5 Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja 0,0 Tidak kerja 34,5 Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja 0,0 100 Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja
waktu kerja relay  OCR Moment pada arus hubung singkat 3 fasa sudah sesuai, dimana relay hanya akan bekerja apabila ada arus hubung singkat di zonanya masing-masing.
Tabel 11.waktu kerja Relay OCR Moment pada arus hubung singkat 2 fasa.
Panjang (%) Waktu Trip Relay (Detik) INC. OUT GH 1 GH 2 REC. 0 Tidak kerja 0,0 Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja 13 Tidak kerja Tidak kerja 0,0 Tidak kerja Tidak kerja 30,5 Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja 0,0 Tidak kerja 34,5 Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja 0,0 100 Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja
waktu kerja relay  OCR Moment pada arus hubung singkat 2 fasa sudah sesuai, dimana relay hanya akan bekerja apabila ada arus hubung singkat di zonanya masing-masing.
Tabel 12. waktu kerja Relay GFR Moment pada arus hubung singkat 1 fasa.
Panjan g (%) Waktu Trip Relay (Detik) INC. OUT GH 1 GH 2 REC. 0 Tidak kerja 0,0 Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja 13 Tidak kerja Tidak kerja 0,0 Tidak kerja Tidak kerja 30,5 Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja 0,0 Tidak kerja 34,5 Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja 0,0 100 Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja Tidak kerja
waktu  kerja  relay    GFR  Moment  pada  arus  hubung  singkat  2  fasa  sudah  sesuai, dimana  relay hanya akan bekerja apabila ada arus hubung singkat di zonanya masing-masing.
analisis  waktu  kerja  di  atas  dapat  dilihat  dari  0  %  panjang  jaringan  sampai  dengan  100  % panjang  jaringan  arus  hubung  singkat  3  fasa,  2  fasa  dan  1  fasa  sudah  dapat  terproteksi  pada  zonanya masing-masing .  Sehingga disimpulkan untuk memperoleh koordinasi setting relay proteksi yang baik maka setting relay proteksi harus bertahap.  Dimana waktu trip relay proteksi paling ujung harus lebih cepat dari pada relay proteksi yang lebih hulu.

## KESIMPULAN
Dari penelitian yang dilakukan  “Analisis Pembagian Zona Proteksi Pada Jaringan Distribusi 20 Kv Penyulang Meranti GI Bungaran Untuk Meningkatkan Pelayanan Ke Konsumen” adalah :
1. Kegagalan koordinasi relay proteksi pada zona 4, zona 5 dan zona 6 disebabkan karena pada GH 2 (zona  3)  besaran  setting  waktunya  sama  dengan  Recloser  yaitu  0,05  tms.  Sehingga  pada  saat dilakukan  perhitungan  waktu  kerjanya,  Recloser  selalu  trip  bersamaan  GH  2  dengan  waktu  0,2 detik pada relay OCR dan 0,1 detik pada relay GFR.
2. Koordinasi setting proteksi dikatakan baik apabila setting relay disisi hilir lebih cepat dari sisi hulu, sehingga dalam melakukan setting relay pada penyulang Meranti dimulai dari relay proteksi paling ujung dengan waktu paling cepat (0,05 tms) dan ke hulu dapat naik setiap tahap sebesar 0,3 detik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Rayon  Ampera.2017. Laporan  Gangguan  Penyulang Semester I  Tahun 2017. PT.  PLN (Persero) Rayon Ampera
[2] PT.  PLN  (Persero)  Penyaluran  &  Pusat  Pengatur  Beban  Jawa  Bali.  2012. Kesepakatan  Bersama Pengelolaan Sistem Proteksi Trafo-Penyulang 20 kV Tahun 2014 .
[3] Sarimun,Wahyudi,Ir.2011. Buku SakuPelayananTeknik . Depok:Garamond.
[4] Sarimun,Wahyudi,Ir.2012. Buku Saku Sistem Proteksi . Depok:Garamond.
[5] SPLN  No.  52  –  3:1983. Pola  Pengaman  Sistem  Distribusi  6  kV  dan  20  kV . Jakarta.  Departemen Pertambangan  dan  Energi  Perusahaan  Umum Listrik Negara. Tahun 1983.
[6] SPLN  No.59 :1985. Keandalan pada  system distribusi  20  kV  dan  6  kV . Jakarta. Departemen Pertambangan  dan  Energi  Perusahaan  Umum Listrik Negara. Tahun 1985.
[7] SPLN No.88 .1991. Pembumian Netral Sistem 20 kV. Jakarta. PT. Perusahaan Listrik Negara.Tahun 1991.
[8] SPLN  64  .1985. Impedansi  Penghantar  Pada system  distribusi    20    kV    dan    6    kV .  Jakarta.
Departemen Pertambangan  dan  Energi  Perusahaan  Umum Listrik Negara.Tahun 1985.