## Evaluasi Penyetelan Relai Arus Lebih dan Relai Gangguan Tanah pada Penyulang J.3 Gardu Karang Joang Balikpapan
A.Asni B. 1 , Muh.Kaiyin Saleh 2 , Bambang Sugeng 3
1,2,3 Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Balikpapan, Jln. Pupuk Raya Gn. Bahagia Balikpapan 76114 INDONESIA E-mail : a.asni.b@uniba-bpn.ac.id ,kaiyin.mmj@gmail.com ,bas.sugeng@gmail.com
Abstract -Medium  voltage  network  is  one  of  the  distribution  of electricity  from  generators  to  the  consumer.  The  voltage  will  be separated to each feeder for its distribution. If the rate of consumer needs is higher, PLN demanded  to add new feeder. Electric  power distribution  requires  reliability  in  maintaining  the  distribution equipment  from  fault,  including  short  circuit.  So,  to  minimize  the fault,  protection  system  that  meets  the  requirements  of  sensitivity, reliability,  selectivity  and  speed,  which  is  all  depends  on  the precision  in  setting  protection  equipment  One  of  the  protective devices  that  used  in  medium  voltage  network  is  an  over  current relay  (OCR)  and  ground  fault  relay(GFR).  This  research  discusses evaluation between the OCR and GFR setting, at the J.3 in Karang Joang  substation.  The  comparisonresult  between  calculation  and attached  data  in  Karang  Joang  substation  almost  same.  The calculation  from  OCR  setting  in  incoming  side  acquired  TMS  = 0,1955. Meanwhile the OCR setting in outgoing side acquired TMS =0,1294.  GFR  setting  in  incoming  side  acquired  TMS  0,2807. Meanwhile  GFR  setting  in  outgoing  side  acquired  TMS  =  0,1102. This result showed that attached setting in Karang Joang Substation still considered in good condition.
Keywords — Transformator 150/20 kV, protection, over current relay, the middle voltage.
Intisari- Jaringan  tegangan  menengah  adalah  salah  satu pendistribusian  tenaga  listrik  dari  pembangkit  menuju  konsumen. Tegangan akan dibagi pada tiap penyulang untuk pendistribusiannya. Semakin besarnya tingkat kebutuhan konsumen, PLN dituntut untuk menambah  penyulang  baru.  Pendistribusian  tenaga  listrik membutuhkan  keandalan  dalam  menjaga  peralatan  penyaluran  dari gangguan  diantaranya  gangguan  hubung  singkat.  Oleh  karena  itu untuk  meminimalisir  gangguan  tersebut  diperlukan  sistem  proteksi yang  memenuhi  persyaratan  sensitifitas,  keandalan,  selektifitas  dan kecepatan, yang semuanya tergantung pada ketepatan dalam setting peralatan proteksinya Salah satu peralatan proteksi yang di gunakan dalam  jaringan  tegangan  menengah  adalah  relay  arus  lebih  (OCR) dan relay hubung tanah (GFR). Pada penulisan tugas akhir ini akan dibahas evaluasi antara setting OCR dan GFR pada penyulang J.3 di Gardu Induk Karang Joang. Hasil perbandingan antara perhitungan dan data terpasang pada Gardu Induk Karang Joang mendekati sama. Hasil perhitungan dari setting OCR pada sisi incoming di dapat nilai TMS = 0,1955. Sedangkan setting OCR pada sisi outgoing diperoleh nilai  TMS  =  0,1294.  Penyetelan  GFR  pada  sisi  incoming  di  dapat
nilai  TMS  =  0,2807.  Sedangkan  setting  GFR  pada  sisi  outgoing diperoleh nilai TMS = 0,1102 . Ini menunjukan bahwa setting yang terpasang  pada  Gardu  Induk  Karang  Joang  masih  dalam  kondisi baik.
Kata Kunci — Transformator 150/20 kV, proteksi, relai arus lebih, tegangan menengah.

## I. PENDAHULUAN

## 1.1 Latar Belakang
Dengan  meningkatnya  beban  yang  sejalan  dengan pertumbuhan  kota,  dapat  berakibat  terjadinya  persentase kenaikan  gangguan.  Salah  satu  gangguan  yang  sering  terjadi adalah  gangguan  hubung  singkat  antar  fasa  atau  gangguan fasa  tanah.  Besarnya  arus  gangguan  hubung  singkat  yang dapat  terjadi  di  dalam  sistem  distribusi,  sistem  proteksi  di tuntut  meningkatkan  keandalannya.  Salah  satu  upaya  adalah mengoptimalkan kinerja relai untuk mendapat keandalan yang baik. Koordinasi antar relai juga menentukan keandalan suatu proteksi,  salah  satu  koordinasi  yang  harus  di  jaga  adalah koordinasi  antara  relai  arus  lebih  dan  relai  gangguan tanah[1][2].
Sistem distribusi adalah bagian dari sistem tenaga listrik yang berfungsi menyalurkan listrik ke konsumen. Sistem distribusi terdiri  dari  jaringan  tegangan  menengah  (JTM)dan  jaringan teganagan  rendah  (JTR).  Jaringan  tegangan  menengah  dan jaringan  tegangan  rendah  umumnyaberoperasi  secara  radial. Arus gangguan terbesar terjadi pada daerah busbar 20 kV[3].
GI Karang Joang merupakan salah satu GI yang menyuplai ke rumah  penduduk  yang  ada  di  wilayah  Utara  dan  Baratkota Balikpapan  untuk  itu  diperlukan  adanya  evaluasi  dan penyetelan pada relai arus lebih dan relai gangguan tanah pada penyulang  J.3  di  GI.  Karang  Joang  Balikpapan..Dalam melakukan  evaluasi  penyetalan  relai  arus  lebih  dan  relai gangguan  tanah  pada  penyulang  J.3  di  Gardu  Induk  Karang Joang ada beberapa hal yang dirumuskan diantaranya: berapa besar  arus  gangguan  hubung  singkat  pada  distribusi20  kV, berapa besar setting relai arus lebih dan relai gangguan tanah pada  penyulang  J.3  di  Gardu  Induk  Karang  Joang,  berapa waktu  kerja  relai  terhadap  titik  gangguan  tertentu  pada penyulang J.3 di Gardu Induk Karang Joang.

## II. LANDASAN TEORI
Penurunan  tegangan  dari  jaringan  transmisi  pertama  kali dilakukan  pada  gardu  induk  oleh  transformator  penurun tegangan (step down transformer) . Tegangan yang dihasilkan ini  dinamakan  tegangan  menengah  atau  tegangan  distribusi primer.  Tegangan  distribusi  primer  PLN  pada  umumnya bernilai 20 kV. Jaringan antara pusat listrik/pembangkit  dan gardu  induk  disebut  dengan  jaringan  transmisi,  sedangkan jaringan yang keluar dari gardu induk ke konsumen/pelanggan disebut dengan jaringan distribusi[2].

## 2.1 Sistem Distribusi
Sistem  sistem  ini  saling  berkaitan  dan  membentuk  suatu sistem  tenaga  listrik.  Sistem  distribusi  adalah  sistem  yang berfungsi  mendistribusikan  tenaga  listrik  kepada  pemanfaat. Sistem  distribusi  terbagi  dua  bagian  :  sistem  distribusi tegangan menengah, sistem distribusi tegangan rendah[2].
Gambar 1. Diagram Garis tunggal sistem distribusi

## 2.2 Bentuk Jaringan Distribusi
Jaringan  distribusi  yang  dimaksud  disini  dan  yang  akan dibahas  lebih  lanjut  adalah  jaringan  distribusi  primer. Berdasarkan  bentuk  jaringannya,  jaringan  distribusi  dapat dikelompokan  ke  dalam  beberapa  bentuk  sistem,  yaitu  : sistem radial , sistem loop , sistem network (jaringan), sistem spindel [2].

## 2.3 Gangguan Hubung Singkat
Dalam suatu sistem distribusi, pencatuan daya melalui sistem jaringan transmisi yang berpola radial yaitu dengan generator pada pangkalnya. Besar impedansi urutan positif dan urutan negatif  dapat  dihitung  dengan  menjumlahkan  seluruh impedansi  urutan  positif  dan  negatif  komponen  yang  ada mulai  dari  generator  sampai  gardu  induk.  Sedangkan impedansi urutan nol ditentukan dengan cara lain[4][5].

## 2.3.1 Impedansi Urutan Sumber
Adapun  cara  lain  bila  diketahui  daya  hubung  singkat  pada system  transmisi  dalam  MVA,  yaitu  besar  daya  gangguan hubung singkat tiga fasa dan daya gangguan hubung singkat satu  fasa  ke  tanah,  pada  sisi  tegangan  tinggi  gardu  induk. Impedansi  urutan  sumber  dapat  dihitung  melalui persamaan[2][4][5]:
Hubung singkat sisi 150kV: ....................... .... (1) Sisi 150 kV: ........................... (2) Sisi 20 kV: ....................... .... (3 )

## 2.3.2 Impedansi Urutan Transformator
Perhitungan  impedansi  suatu  transformator  yang  diambil adalah  reaktansinya,  sedangkan  tahananya  diabaikan  karena harganya  kecil.  Besar  impedansi  ini  dihitung  melalui persamaan[4][5][6] :
Langkah pertama mencari nilai impedansi trafo tenaga pada 100% untuk trafo pada 20 kV, yaitu.
.............................(4)
Tahap selanjutnya mencari nilai reaktansi tenaganya : a. Sebelum perhitungan reaktansi urutan positif dan negatif (Xt 1 = Xt 2 ) dihitung menggunakan rumus : Xt = Xt % . Xt (pada 100%) b. Sebelum  perhitungan  reaktansi  urutan  nol  (Xt 0 )  terlebih dahulu  harus  diketahui  data  trafo  tenaga  itu  sendiri  yaitu data dari kapasitas belitan delta yang ada dalam trafo :
a) Untuk trafo tenaga dengan hubungan belitan ∆ / Y dimana kapasitas belitan delta sama besar dengan kapasitas belitan Y, maka Xt 0 = Xt 1 ,
b) Untuk  trafo  tenaga  dengan  belitan  Yyd  dimana kapasitas  belitan  delta  (d)  biasanya  sepertiga  dari kapasitas  belitan  Y  (belitan  yang  dipakai  untuk menyalurkan daya, sedangkan belitan delta tetap ada di dalam tetapi tidak dikeluarkan kecuali satu terminal delta untuk ditanahkan), maka nilai Xt 0 =3.Xt 1 ,
c) Untuk trafo tenaga dengan hubungan YY dan tidak mempunyai belitan delta di dalamnya, maka besarnya Xt 0 berkisar antara 9 s/d 14 Xt 1

## 2.3.3 Impedansi Penyulang
Nilai  impedansi  saluran  urutan  positif  dan  negatifnya  sama, yaitu  Z 1 =  Z 2 ,  sedangkan  nilai  impedansi  urutan  nolnya berbeda. Persamaan impedansi Z = (R + jX) Ω/km. Sehingga untuk  impedansi  penyulang  dapat  ditentukan  dengan menggunakan rumus[4][5][6] :
a. Urutan positif dan urutan negatif Dengan menggunakan rumus : Z 1 = Z 2 = % panjang x panjang penyulang (km) x Z 1 /Z 2 (ohm)                  ......................(5)
b. Urutan nol
Dengan menggunakan rumus : Z 0 = % panjang x panjang penyulang (km) x Z 0 …….(6)
(ohm)

## 2.3.3 Impedansi ekivalen Jaringan
Karena  dari  sumber  ke  titik  gangguan  impedansi  yang terbentuk adalah tersambung seri, maka perhitungan Z 1eq dan Z 2eq dapat  langsung  menjumlahkan  impedansi  -  impedansi tersebut. Sedangkan untuk perhitungan Z 0eq dimulai dari titik gangguan  sampai  ke  trafo  tenaga  yang  netralnya ditanahkan[4][5].  Untuk  perhitungan  Z 0eq ini,  diumpamakan trafo  tenaga  yang  terpasang  mempunyai  hubungan  Yyd, dimana mempunyai nilai nilai Xt 0 = 3Xt 1. Perhitungan Z 1eq dan Z 2eq : Z1eq = Z2eq= Zs1 + Zt1 + Z1 penyulang …………….(7) Perhitungan Z0eq : Z0eq = Zt0 + 3RN + Z0 penyulang …………….(8)
2.3.4 Gangguan Hubung Singkat Perhitungan Arus Hubung Singkat dengan rumus sebagai berikut[2][4][5]: 2.3.4.1 Hubung Singkat 3 Fasa Besar  arus  gangguan  hubung  singkat  tiga  fasa  sama  dengan besar arus urutan positif yaitu :
…………………. (9) sehingga,
………………. .. (10)

## 2.3.4.2Hubung Singkat 2 Fasa
Pada  gangguan  ini  besarnya  arus  gangguan  ditentukan  oleh impedansi  urutan  positif  dan  urutan  negatif  saja,  sedangkan komponen urutan nol tidak ada.
………………. (11)
sehingga,
………………. (12)

## 2.3.4.3 Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah
Persamaan arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah dapat dinyatakan sebagai berikut :
….. (13)

## 2.4 Filosofi Relai Pengaman
Salah satu peralatan yang mempunyai peranan untuk mengatasi gangguan pada sistem tenaga listrik adalah relai pengaman. Relai pengaman untuk sistem tenaga ini melindungi saluran/jaringan dan peralatan listrik terhadap Setelan Waktu / Time Multiple Setting (TMS)
kerusakan  dengan  cara  menghilangkan  (mengisolir) gangguan  yang  terjadi  secara  cepat  dan  tepat.  Untuk mendapatkan hasil yang diharapkan pada sistem tenaga agar dapat  diandalkan  kemampuan  dari  relai  pengaman  maka harus memenuhi persyaratan : peka (s ensitive ), keandalan (r eliability ),  kecepatan  (s peed ),  selektif  (s elective ),  dan ekonomis[1][5].

## 2.4.1 Penyetelan Waktu kerja relai
Setelan  waktu  kerja  relai  arus  labih  s tandart  inverse diperoleh dengan  menggunakan  rumus  kurva  waktu  dan  arus.  Rumus  ini bermacam-macam sesuai design pabrik pembuat relai.
Untuk menghitung nilai setelan arus lebih dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut[4][5][2]:
a. Nilai Setelan relai OCR penyulang 20 kV I set (Primer)- 1.05 x I beban    ............................(14)
I set(sek) = I set(primer) x 1/Ratio CT ........(15) Setelan Waktu / Time Multiple Setting (TMS) A. (2.11)
…………….. (16)
…………….. (17)

## b. Nilai Setelan relai OCR Incoming 20 kV
…………….. (18)
…………….. (19)
…………….. (20)
Setelan Waktu / Time Multiple Setting (TMS)
…………….. …(21)
c.  Nilai Setelan relai GFR Penyulang 20 kV
I set (primer) = 10% x (gangguan di 100% panjang penyulang hubung …………….. (22) singkat 1 fasa ketanah)
……………  (23)
Setelan Waktu / Time Multiple Setting (TMS)
…………….. ….(24)
d.  Nilai Setelan relai GFR Incoming 20 kV
I set (primer) = 8% x (gangguan di 100%
panjang penyulang hubung singkat 1
…………….. (25) fasa ketanah)                                                 …………….. (26)
Setelan Waktu / Time Multiple Setting (TMS)
......(27)
Nilai  setelan  TMS  yang  diperoleh  masih  harus  diuji  lagi dengan arus gangguan yang lain seperti arus gangguan hubung singkat untuk lokasi gangguan 3 fasa yang terjadi di lokasi lain misalnya pada 25%, 50%, 75% dan 100% panjang penyulang. Demikian  juga  untuk  jenis  gangguan  hubung  singkat  2  fasa yang besar arus gangguannya juga sudah dihitung.
Dengan  cara  yang  sama  dihitung  nilai  TMS  pada  GFR  yang tentunya  berdasarkan  hasil  perhitungan  arus  gangguan  satu fasa  ke  tanah,  sehingga  dengan  demikian  lengkap  sudah setelan  relai  yang  diperlukan  di  dalam  sistem  penyaluran distribusi yang dipasok dari trafo tenaga gardu induk

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Adapun  data-data  yang  diperlukan  untuk  evaluasi  ini  yaitu sebagai berikut :
3.1 Data Trafo Tenaga Kapasitas  =  30  MVA,  Vektor  Group  =  YNyn0,  Tegangan  = 150/20 kV, Impedansi Trafo = 12,57 %, Ground Resistor 20kV =  40  ohm,  Rasio  CT  Incoming  =  1000/5  A,  Rasio  CT Penyulang  =  300/5  A  dan  Karakteristik  Relai  =Standard Inverse 3.2 Data Penghantar Penyulang J.3 Adapun data Penghantar penyulang J.3 yaitu sebagai berikut : Tabel 1. Panjang Jenis Penghantar di Penyulang J.3 GI Karang Joang
Jenis penghantar Ukuran No. Panjang (km) kawat/kabel (mm 2 ) 1. AAAC 240 240 mm 2 4,75 2. AAAC 150 150 mm 2 9,0 3. AAAC 95 95 mm 2 1,1 4. AAAC 70 70 mm 2 3,325 Total panjang penghantar 18,175
(Sumber : PLN Rayon Utara Area Balikpapan)

## 3.3 Diagram Garis Tunggal
DiagramDiagram garis tunggal gardu induk Karang Joang dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Diagram Garis Tunggal GI Karang Joang (Sumber : PLN GI Karang Joang)
Perhitungan  gangguan  hubung  singkat  ini  dihitung  besarnya berdasarkan  panjang  penyulang,  yaitu  di  asumsikan  terjadi  di 25%, 50%, 75% dan 100% panjang penyulang.

## A.  Perhitungan impedansi sumber
Impedansi sumber diambil dari arus beban puncak yang mengalir dari sistem interkoneksi ke gardu induk karang joang. Dalam kasus ini diambil arus beban puncak sesuai hasil simulasi dari PT.PLN AP2B Sistem Kaltim yaitu 8,09 kA maka daya hubung singkat :
Data sisi primer 150kV; V = 150 kV ,I= 8,09 kA Pers. (1) = 1,732 x 150 x 8,09 = 2.101,782 MVA Jadi, data hubung singkat di bus sisi primer (150 kV) di GI karang Joang adalah sebesar 2.101,782 MVA. Maka impedansi sumber Xs (sisi 150 kV) adalah : Pers. (2) =150 2 / 2101,782 = 10,7052 Ohm Untuk mengetahui impedansi sisi sekunder Xs (sisi 20 kV) , yaitu di bus sisi 20 kV maka, hasil perhitungan menggunakan Pers. (3) diperoleh 0,1903 Ohm

## B.  Perhitungan reaktansi trafo
Besarnya nilai reaktansi pada 100% yaitu jika Tegangan sisi sekunder = 20 kV, MVA trafo = 30MVA ,menggunakan Persamaan (4). Diperoleh 13,333 Ohm Nilai reaktansi trafo tenaga :
a. Reaktansi urutan positif, negatif (Xt 1 = Xt 2 ) Xt 1 = Xt 2 = 12,57% x 13,333 = 1,676 ohm b. Reaktansi urutan nol (Xt 0 ) Karena trafo daya yang mensuplai penyulang J.3 GI Karang Joang mempunyai  hubungan  YNyn0  yang  tidak  mempunyai  belitan delta  didalamnya,  maka  besarnya  Xt 0 berkisar  antara  9  s.d.  14 x Xt 1 ,  dalam  perhitungan  ini  diambil  nilai  Xt 0 lebih  kurang  10 x Xt 1 . Jadi Xt 0 = 10 x 1,676 = 16,76 ohm.

## C.  Perhitungan impedansi penyulang
Tabel  2.  Impedansi  Jenis  Penghantar  di  Penyulang  J.3  GI Karang Joang
Jenis Ukuran Impedansi urutan Impedansi urutan No. penghantar (mm 2 ) positif (Z 1 ) nol (Z 0 ) kawat/kabel 1. AAAC 240 240 mm 2 0,1344 + j0,3158 0,2824 + j1,6034 2. AAAC 150 150 mm 2 0,2162 + j0,3305 0,3631 + j1,6180 3. AAAC 95 95 mm 2 0,3096 + j0,3449 0,4876 + j1,6324 4. AAAC 70 70 mm 2 0,4608 + j0,3572 0,6088 + j1,6447
(Sumber : SPLN 64:1985)
Jaringan diatas adalah jaringan yang dihubung seri mulai dari GI sampai ke ujung jaringan, sebagai berikut :
a) Z 1 =  Z 2 =  (0,6384  +  j1,5001)  +  (1,9458  +  j2,9745)  + (0,3406 + j0,3794) + (1,5322 + j1,1877) ohm/km =
4,4570 + j6,0417 ohm / km
b) Z 0 = (1,3414 + j7,6162) + (3,2679 + j14,5620) + (0,5364 + j1,7956) + (2,0243 + j5,4686) ohm/km =
7,1700 + j29,4424 ohm /km
Dengan demikian nilai impedansi penyulang unuk lokasi
gangguan dengan jarak 0%, 25%, 50%, 75% dan 100% panjang penyulang, sebagai berikut :
Tabel 3. Impedansi penyulang urutan positif & urutan negative dan Urutan Nol
(% Impedansi penyulang (Z 1 Impedansi penyulang panjang) = Z 2 ) Pers. (5) (Z0) Pers. (6) 0 0 ohm 0 ohm 25 1,1143 + j1,5104 ohm 1,7925 + j7,3606 ohm 50 2,2285 + j3,0209 ohm 3,5850 + j14,7212 ohm 75 3,3428 + j4,5313 ohm 5,3775 + j22,0818 ohm 100 4,4570 + j6,0417 ohm 7,1700 + j29,4424 ohm

## D. Perhitungan impedansi ekivalen jaringan
a. Perhitungan Z 1eq dan Z 2eq :.
Z S1(sisi 20kV) = j0,1903;  Zt 1 = j1,676
Pers. (7) = j0,1903 + j1,676 + Z 1 penyulang
= j1,8663 + Z 1 penyulang
b. Perhitungan Z0eq : Z t0 = j16,76 RN = 40 ohm Pers. (8) : Z0eq = j16,76 + 3 x 40 + Z 0 penyulang = j16,76 +120 + Z 0 penyulang
Karena  lokasi  gangguan  di  asumsikan  terjadi  pada  0%, 25%, 50%, 75% dan 100% panjang penyulang, maka Z 1eq = Z 2eq Z 0eq dan yang diperoleh adalah :
Tabel 4. Impedansi Ekivalen (Z 1eq = Z 2eq ) dan (Z 0eq )
(% Impedansi Ekivalen (Z 1eq Impedansi Ekivalen (Z 0eq )
panjang) = Z 2eq ) Pers. (7) Pers. (8) 0 0 + j1,8663 120 + j16,76 ohm 25 1,1143 + j3,3767 ohm 121,7925 + j24,1206 ohm 50 2,2285 + j4,8872 ohm 123,5850 + j31,4812 ohm 75 3,3428 + j6,3976 ohm 125,3775 + j38,8414 ohm 100 4,4570 + j7,9080 ohm 127,1700 + j46,2024 ohm

## E.  Perhitungan arus gangguan hubung singkat
Setelah  mendapatkan  Ekivalen  sesuai  dengan  lokasi gangguan, selanjutnya perhitungan arus gangguan hubung singkat  dapat  dihitung  dengan  menggunakan  rumus  dasar seperti  dijelaskan  sebelumnya,  hanya  saja  impedansi ekivalen  mana  yang  dimasukkan  ke  dalam  rumus  dasar tersebut  adalah  tergantung  dari  jenis  gangguan  hubung singkatnya, dimana gangguan hubung singkat tersebut bisa gangguan hubung singkat 3 fasa, 2 fasa atau 1 fasa ketanah.
Tabel 5. Arus gangguan hubung singkat 3 fasa, 2 fasa dan 1 fasa ke tanah
(% Arus Panjang) Arus gangguan Arus gangguan gangguan hubung singkat 3 hubung singkat 2 hubung fasa fasa singkat 1 fasa Pers. (10) Pers. (12) ketanah Pers. (13) 0 6187,0595 A 53581532 A 284,5557 A 25 3247,3435 A 2812,2833 A 271,0434 A
50 2149,7691 A 1861,7555 A 257,5076 A 75 1599,6952 A 1385,3774 A 244,2963 A 100 1272,0421 A 1101,6213 A 231,6353 A

## F.  Penyetelan relai arus lebih
Untuk  setelan  relai  yang  terpasang  di  penyulang  dihitung berdasarkan arus beban maksimum. Untuk relai inverse biasa di set sebesar 1,05 s.d 1,1 x Imaks, sedangkan relai definite di set sebesar 1,2 s.d 1,3 x Imaks.
Persyaratan lain yang harus dipenuhi yaitu untuk penyetelan waktu minimum  dari  relai  arus  lebih  (terutama  di  penyulang  tidak  lebih kecil dari 0,3 detik). Keputusan ini diambil agar relai tidak sampai trip  lagi  akibat  adanya  arus inrush dari  trafo-trafo  distribusi  yang sudah  tersambung  di  jaringan  distribusi,  pada  PMT  penyulang tersebut dimasukkan.
Diket. I beban = 314,344 A, CT =300/5 A; I fault diambil pada hubung singkat 3 fasa pada 0% = 6187,0595 Ampere Pers. (14) : Iset (primer) = 1,05 x 314,344 = 330,0616 A Pers. (15) : Iset (sekunder)  =  330,0616 x 5/300  =  5,50  A Jadi  diperoleh  TMS menggunakan Pers (17) sebesar 0,1294 detik Penentuan  setelan  relai  arus  lebih  pada  sisi  Incoming  20  kV trafo  tenaga  sama  halnya  dengan  di  penyulang,  yaitu  harus diketahui  terlebih  dahulu  nilai  arus  nominal  trafo  tenaga tersebut.  Dari  data  yang  diperoleh  ;Kapasitas  =  30  MVA; Tegangan  =  150/20  kV;  Impedansi  =  12,57  %;  CT  rasio  = 1000/5 A ( pada sisi incoming 20 kV )
Arus nominal trafo pada sisi 20 kV dihitung mengunakan Pers. (18) ,  diperoleh  Ibeban (sisi  20kV) =  30000/20 x 1,732  = 866,0508 A;
Pers.  (19) :  Iset  (primer)  =  1,05 x 866,0508  =  909,3533  A; Pers.  (20) :  Iset  (sekunder)  =  909,3533 x 5/1000  =  4,55  A Waktu  kerja  incoming  di  dapat  dengan  waktu  kerja  relai  di sisi hilir + 0,4 detik, t incoming = (0,3 + 0,4) = 0,7 detik. TMS Pers (21) : = 0,1955 detik

## G. Penyetelan relai gangguan tanah
Untuk  setelan  arus  di  penyulang  menggunakan  pedoman  yaitu setelan  arus  gangguan  tanah  di  penyulang  diset  10% x arus gangguan  tanah  terkecil  di  penyulang  tersebut.  Hal  ini dilakukan  untuk  menampung  tahanan  busur.  Arus  gangguan 100%  panjang  penyulang  hubung  singkat  1  fasa  ketanah  = 231,6353 A. I fault diambil pada hubung singkat 1 fasa pada 0% = 284,5557 Ampere
Pers.  (22) :  Iset  (primer)  =  10% x (gangguan  di  100% panjang penyulang hubung singkat 1 fasa ketanah) = 0,1 x 231,6353 = 23,1635 A
Pers. (23) : Iset (sekunder) = 23,1635 x 5/300 = 0,3861 A Arus gangguan yang dipilih untuk menentukan besarnya setting TMS relai GFR sisi penyulang 20 kV transformator tenaga yaitu arus gangguan  hubung  singkat  tiga  fasa  di  0%  panjang  penyulang. Waktu kerja paling hilir yang ditetapkan t = 0,3 detik Jadi diperoleh TMS Pers (24) := 0,1102 detik
Untuk setelan arus di i ncoming Setelan arus relay gangguan tanah di incoming 20 kV harus lebih sensitif,hal ini berfungsi sebagai cadangan bagi relai di penyulang 20 kV dibuat 8% x arus gangguan tanah terkecil.
Pers. (25) Iset (primer) = 8% x (gangguan di 100% panjang penyulang hubung singkat 1 fasa ketanah) = 0,08 x 231,6353 A = 18,5308 A Pers. (26) Iset (sekunder) = 18,5308 x 5/1000 = 0,0927 A Waktu kerja incoming di dapat dengan waktu kerja relai di sisi hilir + 0,4 detik. t incoming = (0,3 + 0,4) = 0,7 detik.
Jadi diperoleh TMS Pers (27): 0,2807 detik

## H. Perhitungan waktu kerja relai pada gangguan hubung singkat
Karena nilai arus gangguan hubung singkat yang diperoleh dari hasil perhitungan arus gangguan hubung singkat adalah dalam nilai  arus  primer,  maka  dalam  pemeriksaan selektifitas nilai arus  primernya  juga  diambil.  Perhitungan dilakukan  dengan menggunakan pers.  (16) ,  maka  hasil  diperoleh  sesuai  tabel Berikut :

## Tabel 6. Waktu kerja Gangguan hubung singkat 3 fasa
Lokasi Waktu Kerja Relai Waktu Kerja Selisih Waktu Gangguan Incoming Relai Penyulang ( GradingTime ) (%panjang) (detik) (detik) (detik) 0 0,7000 0,3000 0,4000 25 1,0614 0,3871 0,6743 50 1,5767 0,4743 1,1024 75 2,4088 0,5648 1,8441 100 4,0630 0,6622 3,4008

## Tabel 7. Waktu kerja Gangguan hubung singkat 2 fasa
Lokasi Waktu Kerja Relai Waktu Kerja Relai Selisih Waktu Gangguan Incoming Penyulang ( GradingTime ) (%panjang) (detik) (detik) (detik) 0 0,7579 0,3159 0,4419 25 1,1983 0,4137 0,7846 50 1,8959 0,5144 1,3815 75 3,2365 0,6223 2,6142 100 7,1202 0,7423 6,3779

## Tabel 8. Waktu kerja Gangguan hubung singkat 1 fasa ketanah
Lokasi Waktu Kerja Relai Waktu Kerja Relai Selisih Waktu Gangguan Incoming Penyulang ( GradingTime ) (%panjang) (detik) (detik) (detik) 0 0,7000 0,3000 0,4000 25 0,7130 0,3061 0,4070 50 0,7273 0,3128 0,4145 75 0,7425 0,3199 0,4226 100 0,7586 0,3275 0,4311
I.  Selisih  waktu  kerja  relai  pada  gangguan  hubung  singkat Dari  tabel  diatas  terlihat  jelas  bahwa  semakin  jauh  lokasi gangguan, maka semakin besar waktu kerja relainya, itu terjadi karena  semakin  jauh  jarak  gangguan  dari  relai  maka  arus hubung  singkatnya  pun  semakin  kecil  sehingga  selisih  waktu kerja relai pun semakin besar.
Tabel  9.  Perbandingan  Hasil  Perhitungan  Dengan  Data  di Lapangan
Data yang terpasang di Data hasil perhitungan lapangan Nama Relai t TM I set TMS I set (A) t (detik) (detik) S (A) Incoming.2 OCR 0,195 0,700 909,3533 0,25 0,8747 870 (1000/5 A) Incoming.2 GFR 0,2807 0,700 18,5308 0,1 0,8037 120 (1000/5 A) Penyulang J.3 0,1294 0,300 330,0616 0,15 0,3478 330 OCR (300/5  A) Penyulang J.3 0,1102 0,300 23,1635 0,1 0,3042 30 GFR (300/5 )
Berdasarkan  Tabel  9.  Dari  tabel  diatas  menggunakan  I fault  OCR  =  6187,0595  A  dan  Ifault  GFR  =  284,5557  A, perbandingan  setelan  OCR  dan  GFR  diatas,  setelan  arus antara data hasil perhitungan dengan data yang di lapangan pada setelan arus OCR terlihat berbeda, data yang tercatat di lapangan  pada  sisi  Incoming  lebih  kecil  dari  data  yang dihitung,  begitupun  sebaliknya  data  yang  tercatat  di lapangan  pada  sisi  penyulang  lebih  kecil  dari  data  hasil yang  dihitung,  hal  tersebut  karena  data  yang  tercatat  di lapangan telah dibulatkan sesuai dengan range setelan arus sesuai dengan jenis relai yang digunakan. Sementara setelan arus  antara  data  hasil  perhitungan  dengan  data  yang  di lapangan pada setelan arus GFR juga terlihat berbeda, data yang tercatat di lapangan pada sisi Incoming dan penyulang lebih besar dari data hasil yang dihitung.
Perbedaan  setelan  tms  antara  hasil  perhitungan  dengan setelan tms yang tercatat di lapangan pada setelan tms OCR terlihat  jelas  berbeda,  data  yang  tercatat  di  lapangan  pada sisi Incoming lebih besar dari data yang dihitung sedangkan sebaliknya  dengan  data  yang  tercatat  di  lapangan  pada  sisi penyulang  lebih  kecil  dari  data  hasil  yang  dihitung,  hal tersebut  karena  pada  setelan  tms  yang  tercatat  di  lapangan merupakan data hasil pembulatan dari nilai tms perhitungan dengan  jenis  relai  berbeda.  Sementara  pada  setelan  tms antara hasil perhitungan dengan setelan tms yang tercatat di lapangan pada setelan GFR juga terlihat jelas berbeda, data yang tercatat di lapangan pada sisi Incoming dan penyulang lebih kecil dari data hasil yang dihitung.

## IV KESIMPULAN
Kesimpulan  yang  dapat  dikemukakan  dari  evaluasi penyetelan  proteksi  penyulang  J.3  di  gardu  induk  Karang Joang Balikpapan adalah sebagai berikut :
Dari  hasil  perhitungan  arus  gangguan  hubung  singkat terbesar terjadi pada jarak 0 % dari panjang penyulang atau
pada bus bar 20 kV yaitu sebesar 6187,0595 A pada hubung singkat tiga fasa, 5358,1532 A pada hubung singkat dua fasa,  dan  284,5557  A  pada  hubung  singkat  satu  fasa  ke tanah.  Sedangkan  arus  gangguan  hubung  singkat  terkecil terjadi pada jarak 100 % dari panjang penyulang atau pada ujung  penyulang  yaitu  sebesar  1272,0421  A  pada  hubung singkat  tiga  fasa,  1101,6213  A  pada  hubung  singkat  dua fasa,  dan  231,6353  A  pada  hubung  singkat  satu  fasa  ke tanah.
Perbedaan  setting  tms  dan  waktu  kerja  relai  dari  hasil perhitungan  dengan  data  dilapangan  dipengaruhi  oleh  Iset, namun  hasil  data  perhitungan  sesuai  dengan  prinsip koordinasi  kerja  relai  OCR & GFR yaitu  waktu  kerja  relai di sisi penyulang lebih cepat dibandingkan dengan relai sisi incoming.
Waktu  kerja  relai  di  penyulang  lebih  cepat  di  bandingkan dengan  waktu  kerja  di  incoming  dengan  selisih  waktu (grading  time )  rata-rata  sebesar  0,4  detik.  Hal  ini disebabkan  jarak  lokasi  gangguan  mempengaruhi  besar kecilnya  selisih  waktu (grading  time ).  Semakin  jauh  jarak lokasi  gangguan,  maka  semakin  besar  selisih  waktu  kerja relai di incoming.

## REFERENSI
[1] C.  S.  Yaman,  “Pengujian  Setting  Relay  Arus  Lebih Woodward  XI1-I  di  Laboratorium  Proteksi  dan  Distribusi,” Banda  Aceh  Politek.  Negeri  Lhokseumawe Jur.  Tek.  Elektro , vol. 10, 2013.
[2] M. N. Erliwati, Syafii, “Koordinasi Sistem Proteksi Arus Lebih pada Penyulang Distribusi 20 kV GI Pauh Limo,” Bandung Inst. Teknol. Bandung Fak. Tek. Elektro , vol. 4, 2015.
[3] S. H. Prayoga Setiajie, Juningtsastuti, “Evaluasi Setting Relay  Arus  Lebih  dan  Setting  Relay  Gangguan  Tanah  pada Gardu Induk Srondol,” Semarang Univ. Diponegoro Fak. Tek. Elektro , vol. 4, 2015.
[4] M.  T.  P.  Fajar  Parayuda,  Achmad  Solichan,  “Analisis Penyetelan Proteksi Arus Lebih Penyulang Cimalaka di Gardu  Induk  70  kV  Sumedang,” Semarang Univ.
Muhammadiyah Fak. Tek. , vol. 5, no. 2, 2012.
[5] I. W. Sarimun N.MT., Proteksi Sistem Distribusi Tenaga Listrik , I. Bekasi: Garamond, 2012.
[6] M.  T.  Alawiy,  “Proteksi  Sistem  Tenaga  Listrik  Seri  Relay Elektromagnetis,” Malang  Univ.  Islam  Malang  Fak.  Tek. Elektro , 2006.