## SETTING RELE JARAK PADA PENGHANTAR TALANG KELAPA 1 DI GI GANDUS UPT PALEMBANG UIP3B SUMATERA
Choirul Rizal 1 , Lukman 2
choirulrizal1962@gmail.com , klik.lukman@gmail.com
Dosen Tetap Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Palembang 1
Alumni Prodi Teknik Elektro Universitas Palembang 2

## ABSTRAK
Perkembangan  sistem  tenaga  listrik  saat  ini  yaitu  terbentuknya  sistem  tenaga  listrik  yang terinterkoneksi (saling terhubung) antara satu pembangkit dengan pembangkit yang lainnya dalam satu wilayah/daerah.  Saluran/penghantar  talang  kelapa  di  GI  gandus  merupakan  salah  satu  saluran  yang menghubungkan interkoneksi di wilayah Palembang.  Saluran yang  menghubungkan GI Gandus dan GI talang Kelapa menggunakan saluran udara tegangan tinggi (SUTT) dengan teganga kerja 150 kV. Saluran  ini  cukup  rentan  dengan  gangguan  sehingga  dibutuhkan  sebuah  rele  proteksi  yang mengamankan  saluran  tersebut  yaitu  rele  jarak.  Rele  jarak  ini  bekerja  berdasarkan  zona  kerja.  Zona kerja  bertujuan  untuk  mengetahui  titik  lokasi  gangguan  di  sepanjang  saluran  transmisi.  Gangguan yang  terjadi  sepanjang  saluran  transmisi  dapat  diisolir  dengan  cepat.  Penelitian  ini  dilakukan  pada saluran  transmisi  yang  menghubungkan  Gardu  Induk  (GI)  gandus  dengan  GI  talang  kelapa.  Hasil setting yang telah diperoleh untuk penghantar talang kelapa di GI gandus yaitu ; Zona-1 sebesar 6,882  74,310oΩ (instantaneous), Zona-2 sebesar 12,39  74,3100oΩ (0,4 second), Zona-3 sebesar 20,64
 74,310oΩ  (0,8  second).  Pada  GI  Botupingge  yaitu  Zona-1  sebesar  1,9462  80,3580 o Ω (instantaneous), dan Zona-2 sebesar 2,9193  80,3580 o Ω  (0,4 second),  dengan menggunakan data pada  rekaman  gangguan  rele  jarak,  dicoba  dilakukan  perhitungan  Zf  (Impedansi  gangguan  dan diperoleh nilai sebesar 1,8674  71,264o Ω  yang berada dibawah nilai setting zona-1.
Kata Kunci : Saluran, Impedansi Gangguan, ReleJarak, Setting Rele

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Belakang
Saluran transmisi merupakan suatu sistem yang kompleks yang mempunyai karakteristik yang berubah-ubah  secara  dinamis  sesuai  keadaan  sistem  itu  sendiri.  Adanya  perubahan  karakteristik  ini dapat menimbulkan masalah jika tidak segera antisipasi. Gangguan pada saluran transmisi merupakan gangguan yang sering terjadi pada sistem tenaga listrik. Gangguan – gangguan pada saluran transmisi dapat  berupa  gangguan  temporer  dan  gangguan  permanen.  Untuk  menghindari  terjadinya  gangguan pada saluran transmisi tersebut, maka diperlukan suatu pengaman. Sistem pengaman merupakan salah satu bagian penting dalam sistem tenaga listrik yang berfungsi untuk mengidentifikasi gangguan dan memisahkan bagian instalasi listrik yang terganggu dari bagian lain yang masih sehat serta sekaligus mengamankan bagian yang masih sehat dari kerusakan atau kerugian yang lebih besar.
Rele  jarak  atau  biasa  disebut  rele  distance  merupakan  salah  satu  pengaman  yang mengamankan/mengisolir  penghantar  (saluran  udara/saluran  kabel)  tegangan  tinggi  atau  tegangan ekstra tinggi dari gangguan temporer dan gangguan permanen yang terjadi pada penghantar tersebut, sehingga  rele  ini  dapat  dipakai  sebagai  pola  pengamanan  pada  saluran  transmisi,  untuk  itu  penulis membahas “ Setting  Rele  Jarak  Pada  Penghantar  Talang  Kelapa-1  di  GI  Gandus  UPT  Palembang UIP3B  Sumatera”  yang  merupakan  salah  satu  upaya  untuk  menjaga  kesinambungan  pelayanan  ke konsumen dan meminimalisir gangguan pada saluran transmisi.

## 1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui perhitungan rele pengaman jarak pada penghantar Talang kelapa 1 di GI Gandus.
2. Untuk mengetahui Locus impedansi gangguan saat terjadi di GI Gandus penghantar talang kelapa 1

## 1.3. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Dapat  memberikan  pengetahuan  kepada  pembaca  mengenai  konfigurasi  single  Line diagram pada sebuah Gardu Induk.
2. Dapat  menjadi  acuan  dalam  menentukan  perhitungan  zona  pengaman  1,  dan  zona pengaman 2,
3. Dapat  mempermudah  pemahaman  mengenai  locus  impedansi  gangguan  saat  terjadi gangguan
1.4. Ruang Lingkup Penelitian
Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskanruanglingkutpenelitianinimeliputi:
1. Bagaimana konfigurasi single Line diagram GI Gandus pada penyaluran UPT Palembang UIP3B Sumatera ?
2. Bagaimana  menentukan  perhitungan  zona  pengaman  1,  dan  zona  pengaman  2,  pada  rele jarak penghantar Talang kelapa 1 di GI Gandus?
3. Bagaimana  perhitungan  impedansi  gangguan  pada  rele  jarak  pada  penghantar  Talang kelapa 1 GI Gandus

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## Rele Jarak
Rele jarak adalah Rele penghantar yang prinsip kerjanya berdasarkan pengukuran impedansi penghantar.  Impedansi  penghantar  yang  dirasakan  oleh  Rele  adalah  hasil  bagi  tegangan  dengan  arus dari  sebuah  sirkit.  Rele  ini  mempunyai  ketergantungan  terhadap  besarnya  S.I.R  (System  impedance ratio’s)
Dimana  Zs  adalah  impedansi  sumber  dibelakang  rele  dan  Z L adalah  impedansi  saluran  ekuivalen sesuai dengan nilai setelan capaian rele proteksi (1,3)

## Gambar. 1. Pengukuran rele jarak dengan inputan CT dan PT
Rele  jarak  mengukur  tegangan  pada  titik  Rele  dan  arus  gangguan  yang  terlihat  dari  Rele,  dengan membagi  besaran  tegangan  dan  arus,  maka  impedansi  sampai  titik  terjadinya  gangguan  dapat ditentukan. Perhitungan impedansi dapat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut :
......................................................................................................... (1)
Dimana :
Z f : Impedansi gangguan (ohm) V f : Tegangan gangguan (Volt)
I f : Arus gangguan (Amp)
Rele  jarak  akan  bekerja  dengan  cara  membandingkan  impedansi  gangguan  yang  terukur  dengan impedansi seting, dengan ketentuan :
a. Bila nilai impedansi gangguan lebih kecil dari pada impedansi seting Rele maka Rele akan trip (Z f < Z L = Trip)
b. Bila nilai impedansi gangguan lebih besar dari pada impedansi seting Rele maka Rele tidak trip (Z f > Z L = No Trip) nilai  Z f dapat  dihitung  dengan  menggunakan    nilai  kompleks  tegangan  dan  arus  gangguan  yang terbaca pada rele jarak sesuai jenis gangguannya. Adapun jenis gangguan dapat dibedakan menjadi 2 (dua) yaitu sebagai berikut (1,2)
1. Gangguan Fasa-fasa :
........................................................................................ (2)
.........................................................................................  (3) .........................................................................................  (4) Dimana : = Impedansi gangguan fasa A ke fasa B (Ω) = Impedansi gangguan fasa B ke fasa C (Ω) = Impedansi gangguan fasa A ke fasa C (Ω) V a = phasor Tegangan gangguan fasa A (Ω) V b = phasor Tegangan gangguan fasa B (Ω) V c = phasor Tegangan gangguan fasa C (Ω) i a = phasor arus gangguan fasa A (Ω) i b = phasor arus gangguan fasa B (Ω) i c
= phasor arus gangguan fasa C (Ω) untuk  gangguan  3  fasa  murni  bisa  menggunakan  salah  satu  dari  persamaan  (2), (3),  maupun (3) (1,2,3)
2. Gangguan Fasa tanah
.........................................................................................  (5)
.........................................................................................  (6) ..........................................................................................  (7) Dimana : = Impedansi gangguan fasa A ke tanah (Ω) = Impedansi gangguan fasa B ke tanah (Ω) = Impedansi gangguan fasa C ke tanah (Ω) V a = phasor Tegangan gangguan fasa A (Ω) V b = phasor Tegangan gangguan fasa B (Ω) V c = phasor Tegangan gangguan fasa C (Ω) i a = phasor arus gangguan fasa A (Ω) i b = phasor arus gangguan fasa B (Ω) i c = phasor arus gangguan fasa C (Ω) i n = phasor arus gangguan netral (Ω)
K n = kompensasi urutan-nol ( )

## Karakteristik Rele Jarak
1. Mho
Ciri-ciri :
o Titik pusatnya bergeser sehingga mempunyai sifat directional .
o Mempunyai  keterbatasan  untuk  mengantisipasi  gangguan  tanah high  resistance . Gangguan high  resistance akan  menambah  nilai  Rf  (tahanan  gangguan)  sehingga  Rele akan  bekerja  di  luar  zona  proteksinya  (gangguan  yang  berada  di zone -1  namun  karena bersifat  resistif  sehingga  Rele  membacanya  sebagai zone -2),  begitu  pula  jika  terdapat jenis gangguan kapasitif maupun induktif. Gangguan akan menambah nilai Xf (reaktansi kapasitif atau induktif gangguan) sehingga akan bekerja di luar zona proteksinya.
o Bisa digunakan untuk karakteristik gangguan fasa-fasa .(1,3,4)
Gambar. 2. Karakteristik Mho
2. Quadrilateral
Ciri-ciri :
o Karateristik  quadrilateral  merupakan  kombinasi  dari  3  macam  komponen  yaitu  : reactance, berarah dan resistif
o Dengan seting jangkauan resistif cukup besar maka karakteristik Rele quadrilateral dapat mengantisipasi gangguan tanah dengan tahanan tinggi (high resistance). Dengan batasan jangkauan resistif kurang dari 50 % impedansi beban.
o Umumnya  pada  Rele  elektromekanik  dan  statis  kecepatan  Rele  dengan  karakteristik quadrilateral  lebih  lambat  dari  jenis  mho.  Pada  Rele  numerik  yang  telah  menggunakan digital sinyal microprocessor (DSP) kecepatan antara karakteristik mho dan quadrilateral relative sama.
o Bisa digunakan untuk karakteristik gangguan fasa-fasa dan fasa-tanah
Gambar. 3. Karakteristik Quadrilateral

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
Desain Penelitian
Gambar. 4.Diagram Alir Desain Penelitian

## Tempat dan Waktu Penelitian
Kegiatan  penelitian  dalam  Menyusun  laporan  ini dilaksanakan  di PT PLN (Persero) Unit Layanan Transmisi  dan  Gardu  Induk  (ULTG)  Borang  Gardu  Induk  Gandus,  yang  beralamat  di jalan Tanjung Barangan kecamatan Gandus Kota palembang.
MULAI STUDI LITERATUR PENGUMPULAN DATA PERHITUNGAN PENYETELAN RELE JARAK ANALISA LOCUS IMPEDANSI GANGGUAN Apakah Zf (impedansi gangguan) masuk ke dalam zona rele jarak SELESAI PERHITUNGAN KOORDINASI RELE JARAK YA TIDAK
GI GANDUS GI TALANG KELAPA Arah GI Betung Arah GI Kenten GNDUS – TLKLP 1 ACSR 2x340 mm 2 ; 8,32 km GNDUS – TLKLP 2 ACSR 2x340 mm 2 ; 8,32 km TLKLP – BTUNG 2 ACCC 2x310 mm 2 ; 55,51 km TLKLP – BTUNG 1 ACCC 2x310 mm 2 ; 55,51 km TLKLP – KNTEN 1 ACSR 2x340 mm 2 ; 20 km TLKLP – KNTEN 2 ACSR 2x340 mm 2 ; 20 km TD#1 60 MVA 150/20 kV 12,21 % TD#2 60 MVA 150/20 kV
12,515 %
TD#3 60 MVA
150/20 kV 12,091 %

## Gambar. 5.Lokasi Gardu Induk Gandus
Gambar. 6. Panel dan Relai Jarak arah Talang Kelapa 1 Di Gi Gandus

## Pengumpulan Data
Gambar. 7.  : SLD sub sistem sederhana GI Gandus dan GI Talang Kelapa
Data adalah sesuatu yang terjadi dan dapat dijadikan fakta atau bukti untuk mendukung dalam pembahasan  masalah  yang  ada  .  Adapun  tempat  yang  penulis  pilih  untuk  melakukan  penelitian  dan analisa adalah GI Gandus dimana Gardu tersebut merupakan Gardu dibawah ULTG Borang, sehingga proses pengumpulan data dapat diperoleh dengan melakukan koordinasi dengan tim proteksi di ULTG Borang.  Untuk  melakukan  perhitungan  setting  rele  impedansi  Zona  1  dan  zona  2  rele  jarak,  maka dibutuhkan data jenis dan panjang konduktor, serta data rasio CT dan PT, yang kemudian dimasukkan ke dalam perhitungan sesuai persamaan ketetapan Zona 1 dan Zona 2 yaitu :
ZL = (R1 +j X1) . L .....................................................................................  (8) Z1 = 80 % . ZL .............................................................................................  (9) Z2 = 120 % . ZL ...........................................................................................  (10) Zr  = Zp . n ...................................................................................................  (11) n    = Rasio CT / Rasio PT ...........................................................................  (12)
Dimana :
R1 = Data resistansi urutan-positif konduktor / saluran  (Ω/km)
X1 = Data reaktansi urutan-positif konduktor / saluran  (Ω/km)
ZL = Impedansi konduktor / saluran (Ω) L   =  Panjang konduktor / saluran (km) Z1  = Setting Zona 1 Rele jarak (Ω) Z2  = Setting Zona 2 Rele jarak (Ω) Z    = Setting impedansi sisi primer (termasuk ZL, Z1, dan Z2) (Ω) n     = perbandingan rasio CT terhadap rasio PT Adapun untuk mendapatkan nilai impedansi gangguan maka, digunakan persamaan
............................................................................................ (13)
Dimana : = Impedansi gangguan fasa B ke fasa C (Ω) V b = phasor Tegangan gangguan fasa B (Ω) V c = phasor Tegangan gangguan fasa C (Ω) i b = phasor arus gangguan fasa B (Ω) i c = phasor arus gangguan fasa C (Ω)
Berikut data teknis GI gandus arah Talang Kelapa 1 : Data Konduktor
- Jenis / Panjang : ACSR 2x340 mm2 CCC =1560 A / 8,32 km - R1 (ACSR 2x340 mm 2 ) : 0,04591 Ω/km
- X1 (ACSR 2x340 mm 2 ) : 0,27025 Ω/km
- R0 (ACSR 2x340 mm 2 ) : 0,49545 Ω/km
- X0 (ACSR 2x340 mm 2 ) : 1,53269  Ω/km Rasio CT : 1600 / 1 A Rasio PT : 150 kV / 100 V
Berikut data setting rele jarak untuk Zona-1 dan Zona 2 GI gandus arah Talang Kelapa 1 :
Setting Values : Secondary Line Parameters - Line Impedance (ZL)  : 2,433  80,359 o Ω - kZn : 1,63  -9,959 o Ω Distance Elements - Z1 Reach : 1,946  80,359 o Ω
- tZ1 delay : 0 s - Z2 Reach : 2,919  80,359 o Ω
- tZ2 delay
: 0,4 s
Berikut  contoh  rekaman  gangguan  sebagai  data  nilai  arus  dan  tegangan  gangguan  yang  akan diteliti :
.
4. HASIL & PEMBAHASAN
Berdasarkan data dari metodologi penelitian, maka setting Zr untuk  Zona 1 dan Zona  dapat dihitung  dengan  persamaan  (8)  –  (12),  sedangkan  untuk  impedansi  gangguan  sesuai  dapat  dihitung dengan persamaan (13)
Perhitungan Zona Pengaman 1 Z L1 =  (Z + ) . L
=  (0,04591 + J. 0,27025 Ω/km) . 8,32 km
=  0,3820 + J. 2,2485 Ω (dalam bentuk rectangular)
=  2,2807  80,3580 o Ω Z1 =  (Z L1 ) . 80%
=  (0,3820 + J. 2,2485 Ω ) . 80%
=  0,3056 + J. 1,7988 Ω
=  1,8246  80,3580 o
Nilai Zona pengaman 1 (Z1) sebesar 1,8246  80,3580 o adalah nilai dalam primer, untuk mendapatkan nilai dalam sekunder maka perlu dikali rasio CT dibagi rasio PT sehingga :
Zr
=  Z 1 ( dalam nilai primer) . n
=  (1,8246  80,3580 o Ω ) . (1600) / (1500)
=  1,9462  80,3580 o Ω Diperoleh Nilai Z1 Reach  sebesar 1,9462 Ω dengan sudut 80,3580 o .  pada  lampiran  setelan  formulir perhitungan setting proteksi untuk penghantar Gandus  – Talang Kelapa 1,2 untuk merk Alstom, type Micom P443, setelan Z1 Reach masuk ke setelan sub menu Group1 Distance Elements Perhitungan Zona Pengaman
Z2 =  1,2 . (Z L1 ) =  1,2 . (2,2807  80,3580 o Ω) =  2,7368  80,3580 o Ω Nilai Zona pengaman 2 (Z2) sebesar 2,7368  80,3580 o adalah nilai dalam primer, untuk mendapatkan nilai dalam sekunder maka perlu dikali rasio CT dibagi rasio PT sehingga :
Zr
=  Z 2 ( dalam nilai primer) . n
=  (2,7368  80,3580 o Ω  ) . (1600) / (1500)
=  2,9193  80,3580 o Ω Nilai Z2 Reach sebesar 2,9193 Ω dengan sudut 80,3580 o . pada lampiran setelan formulir perhitungan setting proteksi untuk penghantar Gandus – Talang Kelapa 1,2 untuk merk Alstom, type Micom P443, setelan Z2 Reach masuk ke setelan sub menu Group1 Distance Elements Perhitungan Impedansi Gangguan Zf
(  )   (  ) (  )   (  )   
Nilai  impedansi  gangguan  (Zf)  sebesar  1,7507  71,264 o adalah  nilai  dalam  primer,  untuk mendapatkan nilai dalam sekunder maka perlu dikali rasio CT dibagi rasio PT sehingga :
Zr =  Z f ( dalam nilai primer) . n =  (1,7507  71,264 o Ω  ) . (1600) / (1500) =  1,8674  71,264 o Ω
Diperoleh Nilai Zf (sekunder) sebesar  1,8674  71,264 o Ω  yang apabila dibandingkan dengan nilai impedansi Zona-1 yaitu 1,9462  80,3580 o Ω , maka nilai Zf < Zr sehingga rele proteksi akan bekerja (trip)

## 5. PENUTUP
Berdasarkan hasil penelitian tentang perhitungan setting rele jarak di GI  gandus arah Talang kelapa 1 serta perhitungan impedansi gangguan,  dapat disimpulkan bahwa :
1. Hasil perhitungan yang dilakukan dengan menggunakan persamaan memiliki nilai yang sesuai dengan nilai setting yang diterapkan pada rele jarak yaitu 1,946  80,359 o Ω untuk  Z1 dan 2,919  80,359 o Ω.
2. Hasil perhitungan impedansi gangguan yang diperoleh dari rekaman gangguan memiliki nilai yang lebih rendah dari impedansi zona-1 rele jarak yaitu 1,8674  71,264 o Ω sehingga rele akan bekerja.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Pandjaitan, Bonar. 2012. “ Praktik-praktik Proteksi Sistem Tenaga Listrik ”. Andi, Yogyakarta
2. Stevenson, William D. Jr. 1984. “Analisa Sistem Tenaga Listrik” . McGreaw-Hill. Inc New York 3. PT. ABB. 2007. “Technical  reference  manual  Line  distance  protection  IED REL 670” .
4. Sudirham, Sudaryanto. 2012. “Analisis Rangkaian Listrik Jilid-1” . Bandung
5. Http://ft.unj.ac.id/elektro/wp-content/uploads/2020/08/1.-Sistem-Bilangan.pdf