Terbit online pada laman: https://ejournal.seminar-id.com/index.php/bees | 10.47065/bees.v4i1.4280

## BEES: Bulletin of Electrical and Electronics Engineering
ISSN 2722-6522 (Media Online), Vol 4, No 1, Juli 2023, pp 8−13
Sistem  Koordinasi  Rele  Jarak  Untuk  Pengaman  Utama  Dengan  Rele Arus Lebih Pada Saluran Udara Tegangan Tinggi Di Wilayah Buduran
Titiek Suheta, Andy Suryowinoto * , Wahyu Setyo Pambudi, Najib Syiddiq Taroma Fakultas Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, Jurusan Teknik Elektro, ITATS, Surabaya, Indonesia Email: 1 hita@itats.ac.id, 2,* andysuryo@itats.ac.id, 3 wahyusp@itats.ac.id, 4 najibsyiddiqt@gmail.com
I NFORMASI A RTIKEL

## A B S T R A K
Histori Artikel: Submited : Jul 14, 2023 Acepted : Jul 28, 2023 Published  : Jul 31, 2023 Sistem  transmisi  berperan  penting  dalam  menjaga  kontinuitas  penyaluran  energi listrik  dari  suatu  wilayah  ke  wilayah  yang  lain.  Gangguan  pada  saluran  transmisi disebabkan  hubung singkat, beban lebih, surja petir,  gangguan alam  dan lain-lain. Untuk  itu  diperlukan  sistem  proteksi  yang  handal  dan  dapat  mengindentifikasi gangguan dengan cepat sekaligus mengamankan bagian sistem yang terganggu dari bagian  lain  yang  masih  dapat  beroperasi  normal.  Namun  sistem  proteksi  dapat mengalami kegagalan operasi karena berbagai faktor, oleh sebab itu selain proteksi utama diperlukan proteksi cadangan yang dapat bekerja ketika proteksi utama gagal bekerja.  Rele  jarak  dapat  digunakan  sebagai  proteksi  utama  sekaligus  sebagai proteksi cadangan jauh pada saluran udara tegangan tinggi. Sedangkan rele arus lebih digunakan sebagai proteksi cadangan lokal jika rele jarak gagal bekerja. Dalam paper ini,  dilakukan  perancangan  sistem  proteksi  pada  saluran  Gardu  Induk  Buduran menggunakan kombinasi rele jarak sebagai proteksi utama dan rele arus lebih sebagai proteksi cadangan dengan metode simulasi menggunakan DigSilent Power Factory. Rele arus lebih akan trip pada detik ke 0,5 dan 0,15. Dari  hasil Load Flow didapatkan nilai Isc min = 3,615 kA, Isc max = 4,67 kA dan impedansi jangkauan sesuai data kabel penghantar    pada    transmisi  Gardu  Induk  wilayah  Buduran Z line sebesar  0,9676, Zona 1 1  0,79Ω  ;  80%,    Zona 2 1,19Ω  ;  120%  dan  Zona 2 3  1,48Ω  :  150%.dengan demikian penelitian  dapat dinyatakan berhasil  dalam  melakukan pengamanan arus lebih.
Kata Kunci: SUTT; Proteksi; Rele; Koordinasi
K ORESPONDENSI
Email: andysuryo@itats.ac.id

## A B S T R A C T
The transmission system plays an important role in maintaining the continuity of the distribution  of  electrical  energy  from  one  region  to  another.  Disturbances  in transmission lines are caused by short circuits, overloads, lightning surges, natural disturbances and others. For this reason, a protection system is needed that is reliable and  can  identify  disturbances  quickly  while  protecting  the  disturbed  part  of  the system  from  other  parts  that  can  still  operate  normally.  However,  the  protection system  can  experience  operational  failure  due  to  various  factors,  therefore,  apart from  the  main  protection,  backup  protection  is  needed  which  can  work  when  the main protection fails to work. Distance relays can be used as primary protection as well as remote backup protection  on  high voltage  overhead  lines. Meanwhile, the overcurrent relay is used as local backup protection if the distance relay fails to work. In  this  paper,  a  protection  system  is  designed  for  the  Buduran  Main  Substation channel using a combination of distance relays as main protection and overcurrent relays as backup protection using simulation method the Digsilent Power Factory. The overcurrent relay will trip at 0.5 and 0.15 seconds. From the Load Flow results, the value is obtained Isc min = 3,615 kA, Isc max = 4,67 kA and The range impedance according to the conductor cable data at the Buduran region Z line as 0,9676, Zone 1 1 0,79Ω; 80%, Zone 2 1,19Ω; 120% dan Zone 3 as 1,48Ω is 150%. Thus the research can be declared successful in carrying out overcurrent protection
Keywords: SUTT; Protection; Relay; Coordination

## 1. PENDAHULUAN
Sistem transmisi tenaga listrik di Gardu Induk Buduran ke arah konsumen tegangan tinggi (KTT), dimana gangguan yang  sering  terjadi  pada  saluran  Gardu  Induk  [1]Buduran  ke  Maspion  adalah  gangguan  tripnya  rele.  Penelitian sebelumnya, meneliti hubung singkat adalah suatu kondisi yang terjadi karena terdapat gangguan impedansi dengan nilai mendekati nol atau relatif  kecil, baik disengaja atau tidak disengaja, menyebabkan arus listrik yang besar antara dua konduktor aktif pada potensial  yang  berbeda[2]. Gangguan  yang diakibatkan panjang saluran transmisi  adalah
salah  satu    kejadian  yang  menyebabkan  kondisi  tidak  normalnya  pada  sistem  tenaga  listrik,  penelitian  berikutnya meneliti gangguan  yang sering terjadi pada penyaluran tenaga listrik, rele,  seperti sambaran petir, pohon tumbang dan  badai,  penentuan  lokasi  gangguan  pada  saluran  transmisi  [3]listrik  biasanya  didasarkan  pada  metode menggunakan hasil pengukuran frekuensi arus dan tegangan sistem transmisi listrik [4]
Pada penelitian ini pada tanggal 30 Agustus 2020 membahas pengembangan dari sistem rele yang diterapkan di Gardu Induk Buduran – Maspion mengalami short circuit sehingga rele pengaman di penyulang tersebut bekerja untuk memutuskan supplay daya ke maspion, akan tetapi terdapat masalah pada recloser [5]yang menyebabkan sistem gagal, kegagalan recloser disebabkan karena gangguan eksternal.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN

## 2.1 Metodelogi
Tahapan metodelogi dalam penelitian sebagai diagram alir berikut, dimana menggunakan simulasi aplikasi DigSilent Power Factory.
Studi Literatur aaa Pengumpulan Data ~ Single Line Diagram G GI Buduran ~ Data CT dan PT ~ Data Penghantar ~ Data Konstanta iii Kurva iii Invers ~ Data Impedansi iii Penghantar ~ Data Penyetelan iii Impedansi Membuat Single Line Diagram dengan Digsilent Power Factory 15.1
Melakukan perhitungan setting rele jarak dan arus lebih
Mensimulasikan hubung singkat dengan Digsilent Power Factory 15.1
Mensimulasi setting rele jarak dan arus lebih pada aplikasi Digsilent Power Factory 15.1 Apakah rele bekerja selektif YA TIDAK Mulai Selesai A A
Gambar 2. Diagram Alir Penelitian
Pada  gambar  2.  Tersebut  menjelaskan  tentang  tahapan  penelitian  mulai    pengumpulan  data  Analisa[6] [7]lapangan,  seting  DigSilent,  dan  penjian  serta  analisa,  hingga  simpulan.  Saat  menghitung  pengaturan  rele  jarak, menghitung impedansi merupakan parameter penting yang digunakan. Untuk menghitung impedansi saluran transmisi (Z)[8],  terlebih  dahulu  menghitung  resistansi  saluran  (R)  dan  reaktansi  saluran  (X)[9][10],  dimana  nilai  reaktansi diperoleh dari dua parameter yaitu nilai kapasitansi dan induktansi. Impedansi dapat dinyatakan dengan rumus berikut:
Z = R + jX (1)
Z = R + j X L + jX C (2)
Z = R + j ( X L + X C ) (3)
Dimana : Z   = Impedansi (Ohm) R   = Resistansi (Ohm) X L = Reaktansi Induktif (Ohm) X C = Reaktansi Kapasitif (Ohm)

## 2.2 Prinsi Kerja Rele
Prinsip Kerja rele jarak pada jaringan[11] yaitu dengan mengukur tegangan pada titik rele dan arus gangguan yang dideteksi oleh rele dengan membagi besaran tegangan dan arus. Kemudian  impedansi ke titik terjadinya gangguan dapat ditentukan. Rele jarak akan bekerja ketika mengukur tegangan dan arus gangguan yang dilihat oleh rele jarak, dengan  membagi  besaran  tegangan  dan  arus  pada  jaringan  atau  system  distribusi[12]  saluran  udara  tegangan

## Udara Tegangan Tinggi Di Wilayah Buduran
tinggi[13]. Kemudian dengan nilai impedansi sampai pada titik terjadinya gangguan dan dapat ditentukan. Pada rele jarak akan bekerja dengan cara membandingkan impedansi gangguan yang terukur dengan impedansi seting dengan ketentuan. Nilai impedansi gangguan, dapat dihitung menggunakan rumus [14].
Z f = V f I f (4)
Dimana : Z f = Impedansi gangguan (Ohm) I f = Arus gangguan (A) V f = Tegangan (V)
Menentukan  nilai  impedansi  di  sistem  tenaga  (primer).  Impedansi  sekunder  dihitung  menggunakan  rumus berikut [15] : Pada impedansi primer :
Zs = CT ratio
PT ratio (5) Pada impedansi sekunder: Zp = Zs  × Impedansi sumber zone (6)
Dimana : Z s = Impedansi Sekunder Z p = Impedansi Primer CT = Rasio Transformator arus PT = Rasio Transformator tegangan
Rele jarak bekerja dengan mengukur besaran impedansi (Z) transmisi line [16]dibagi menjadi tiga zona yang dikoordinasikan dengan seksi berikut agar tidak terjadi overlapping. Beberapa daerah cakupan yaitu Zone 1 , Zone 2 , Zone 3 , dan juga dilengkapi dengan teleproteksi (TP)[17]
Gambar 1 . Daerah Zona Pengamanan Rele Jarak
Dari gambar 1, tersebut menggambarkan daerah zona pengaman pada rele jarak (distance) Zona pengaman pada rele jarak adalah wilayah atau daerah di sepanjang saluran listrik yang dilindungi oleh satu atau lebih rele jarak.

## 2.3 Rele dan Current Transformer
Rele  arus  lebih  memantau  arus  yang  mengalir  melalui  saluran  atau  peralatan  listrik.  Rele  ini  biasanya  dilengkapi dengan transformator arus (CT - Current Transformer) [18]yang mengubah arus yang melewati saluran menjadi arus yang lebih kecil yang sesuai dengan kapabilitas rele. Ketika aliran arus melebihi ambang batas yang ditetapkan, rele arus  lebih  akan  merespons  dengan  cepat.  Respons  ini  dapat  berupa  memberikan  sinyal  untuk  memicu  pemutusan aliran daya atau tindakan protektif lainnya, seperti mengaktifkan pengatur tegangan [19]atau menghubungkan sistem ke alat bantu pemulihan (backup) lainnya[20]

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bagian ini dilakukan hasil dan pembahasan tahapan penelitian, dimana data tersebut adalah sebagai berikut.

## 3.1 Pengujian Rele Jarak dan simulasi ganguan
Gambar 3. R-X Plot pada Line
Pada  gambar  3,  tersebut    hasil  existing  yang  di  lakukan  dengan  memberikan  gangguan  pada  saluran  line. menunjukkan gangguannya pada Zona 3 . Dengan menggunakan simulasi Digsilent terlihat bahwa ketika short circuit pada saluran line menggunakan nilai setting existing Zona 1 , maka pada simulasi Digsilent malah terbaca pada Zona 3 . Maka dari itu yang seharusnya gangguan nya terbaca pada Zona 1 malah terbaca di Zona 3 . Hasil perhitungan existing Zona 1 0,306 Ω , Zona 2 0,474 Ω , Zona 3 0,772 Ω .
(a)
(b)
Gambar 4. (a) Simulasi ganguan pada busbar 5 ; (b) R-X Plot pada bushbar terganggu
Pada gambar 4, merupakan hasil existing yang di lakukan, dengan memberikan gangguan pada saluran busbar yaitu pada Busbar 5. Pada gambar tersebut menunjukkan gangguannya tidak terbaca. Dengan menggunakan simulasi Digsilent terlihat bahwa ketika short circuit pada saluran busbar 5 menggunakan nilai setting existing Zona 1 , maka pada simulasi Digsilent gangguannya yang terjadi tidak terbaca.

## Udara Tegangan Tinggi Di Wilayah Buduran

## 3.2 Pemhahasan arus listrik dengan adanya gangguan
Gambar 5. Analisa arus pada saat terjadi gangguan
Pada  Gambar  5  diatas,  menunjukkan  bahwa  Time  Overcurrent  relay  Plot  Case  1  bahwa  menunjukan  arus gangguan nya berada di dekat line, dan relay pada line terlebih dahulu yang pertama kali trip untuk mengamankan line. Dengan  nilai short  circuit sebesar Isc min = 5,369 kA  pada gangguan hubung singkat 2 fasa atau antar fasa di dapatkan sebesar Isc max = 19,270 kA, langkah  selanjutnya adalah dengan  menghitung  nilai  lowset dengan current setting sebesar 4,65 secA dan Time Dial 0,5s serta highset dengan pickup current sebesar 4,65 secA dan Time Setting 0,15s. Rele Jarak dan rele arus lebih bisa saling dikombinasikan, karena apabila rele jarak saja yang digunakan bekerja, maka tidak bisa mengamankan peralatan, maka dari itu apabila rele jarak dan rele arus lebih saling mengkombinasikan, maka peralatan tersebut aman. Hasil dari analisa ini menunjukkan bahwa lebih baik rele jarak dikarenakan rele jarak membaca arus gangguan dari pada rele arus lebih.

## 4. KESIMPULAN
Pada pengujian dan Analisa hasil uji simulasi koordinasi dari setiap rele jarak dan rele arus lebih pada Gardu Induk Buduran ke Maspion menggunakan aplikasi DigSilent Power Factory, dapat diambil kesimpulan. Dapat disimpulkan bahwa rele arus lebih akan trip pada detik ke 0,5 dan  0,15. Dengan hasil Load Flow didapatkan nilai Isc min sebesar 3,615 kA, Isc max sebesar 4,67 kA dan impedansi jangkauan sesuai data kabel penghantar  pada  transmisi Gardu Induk Buduran Z line sebesar 0,9676, Zona 1 0,79Ω pada 80%, dan  Zona 2 sebesar 1,19Ω pada120% dan Zona 3 sebesar 1,48Ω pada 150%.

## REFERENCES
[1]  “Studi Overload Shedding Pada Transformator Daya Gardu Induk Garuda Sakti | SainETIn : Jurnal Sains, Energi, Teknologi, dan Industri.” Accessed: Sep. 14, 2023. [Online]. Available:
http://journal.unilak.ac.id/index.php/SainETIn/article/view/3976
[2] I. A. Fauzi, ; Hasna, and S. Dini, “Koordinasi Rele Jarak Sebagai Pengaman Utama Dengan Rele Arus Lebih Pada Saluran Udara Tegangan Tinggi 150 KV Balongbendo  - 150 KV Sekarputih,”  KILAT, vol. 11, no. 1, pp. 40–52, Apr. 2022, doi: 10.33322/KILAT.V11I1.1480.
[3] A. N. Saputra, “Analisa Gangguan Pada Jaringan Transmisi 150kv Kaliwungu-Weleri Metode Impedansi Menggunakan Alat Fault Locator.”
[4] F. Wandana, “Analisa Penentuan Titik Gangguan Pada Jaringan 150 Kv Glugur - Paya Geli Menggunakan Fault Locator,” May 2021, Accessed: Sep. 14, 2023. [Online]. Available: http://repository.umsu.ac.id/handle/123456789/15114
[5] Z. Liu et al., “Recloser system technology on middle voltage transmission of electric energy,” J Phys Conf Ser, vol. 1444, no. 1, p. 012015, Jan. 2020, doi: 10.1088/1742-6596/1444/1/012015.
[6] J. B. Sepang, L. S. Patras, and F. Lisi, “Analisa Koordinasi Setting Relai Jarak  Sistem Transmisi 150 KV  Area Gardu Induk Otam  â€“  Gardu  Induk  Isimu,”  Jurnal  Teknik  Elektro  dan  Komputer,  vol.  6,  no.  3,  pp.  148–158,  Dec.  2017,  doi: 10.35793/JTEK.V6I3.18824.
[7] S. Sugianto and E. M. Yusuf, “ANALISIS PROTEKSI RELE JARAK PADA  SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI 150 KV,” SINUSOIDA, vol. 22, no. 4, pp. 1–12, Oct. 2020, doi: 10.37277/S.V22I4.864.
[8] R.  Pranata,  R.  Nasution,  and  D.  Prodi  Teknik  Elektro,  “Perbandingan  Efisiensi  Saluran  Transmisi  Jarak  Pendek  Dan Menengah Untuk Sirkit Ganda,” Online.
[9] A. Trisna Adrian, “Simposium Nasional RAPI XX-2021 FT UMS”.
[10]  P. Prasetyo, D. Despa, H. Gusmedi, and L. Hakim, “Analisis Perubahan Reaktansi Saluran Terhadap Transient Stability Of Multimachine Dengan Metode Runge-Kutta Fehlberg.”
[11]  A. Srinaldi, Muliadi, Syukri, M. R. Azmi, and Husaini, “Proteksi Jaringan Transmisi Saluran Udara dengan Menggunakan Relay  Jarak,”  Aceh  Journal  of  Electrical  Engineering  and  Technology,  vol.  1,  no.  1,  pp.  6–11,  Dec.  2021,  doi: 10.55616/AJEETECH.V1I1.157.
[12]  R.  Berlianti,  R.  Fauzi,  and  M.  Monice,  “Analisis  Penerapan  Tindakan  Pemeliharaan  Sistem  Distribusi  20  kV  Dalam Pengoptimalan ENS dan FGTM,” SainETIn : Jurnal Sains, Energi, Teknologi, dan Industri, vol. 5, no. 2, pp. 44–50, Jun. 2021, doi: 10.31849/SAINETIN.V5I2.6411.
[13]  M.  Munir,  N.  Patria,  U.  Putra,  W.  S.  Pambudi,  N.  H.  Rohiem,  and  I.  N.  Ifan,  “Analisa  Koordinasi  Proteksi  Relay  Jarak Dengan Software Digsilent Pada Gi Sukolilo Ke Gi Kenjeran Menggunakan Metode Fuzzy,” BEES: Bulletin of Electrical and Electronics Engineering, vol. 3, no. 1, pp. 14–22, 2022, doi: 10.47065/BEES.V3I1.3150.
[14]  R. A. Wahyuningsih, A. B. Muljono, and S. Supriyatna, “Proteksi Rele Jarak  (Distance Relay) Pada Saluran Udara Tegangan Tinggi (Sutt) 150 Kv Sistem Kelistrikan Lombok,” DIELEKTRIKA, vol. 7, no. 1, pp. 15–24, Feb. 2020, Accessed: Sep. 14, 2023. [Online]. Available: http://dielektrika.unram.ac.id/index.php/dielektrika/article/view/230
[15]  J. B. Sepang, L. S. Patras, F. Lisi, and J. T. Elektro-ft, “Analisa Koordinasi Setting Relai Jarak Sistem Transmisi 150 KV Area Gardu Induk Otam – Gardu Induk Isimu,” Analisa Koordinasi Setting Relai Jarak Sistem Transmisi 150 KV Area Gardu Induk Otam ?? Gardu Induk Isimu, vol. 6, no. 3, pp. 148–158, 2017.
[16]  N. B. Dharmawan, W. G. Ariastina, and A. A. N Amrita, “Studi Sistem Proteksi Line Current Differential Relay Pada Saluran Transmisi 150 Kv,” 2020.
[17]  L. Andreansyah, B. Sukoco, U. Islam Sultan Agung Semarang, and J. Raya Kaligawe, “Analisis Relai Jarak Sebagai Proteksi Pada Jaringan Transmisi Saluran Udara Tegangan Tinggi 150 Kv Gardu Induk Randu Garut – Weleri,” Prosiding Konstelasi Ilmiah  Mahasiswa  Unissula  (KIMU)  Klaster  Engineering,  vol.  0,  no.  0,  Apr.  2020,  Accessed:  Sep.  14,  2023.  [Online]. Available: https://jurnal.unissula.ac.id/index.php/kimueng/article/view/8581
[18]  H. H. Surya and B. Sudiarto, “Frequency changing effect on current transformer class 0.5s,” IOP Conf Ser Mater Sci Eng, vol. 1098, no. 4, p. 042029, Mar. 2021, doi: 10.1088/1757-899X/1098/4/042029.
[19]  J. P. Nuklir et al., “Pengatur Catu Daya Tegangan Tinggi Perangkat Mammografi Mx-13 Berbasis Pulse Width Modulation,” Jurnal Perangkat Nuklir, vol. 9, no. 2, 2015, Accessed: Oct. 12, 2023. [Online]. Available: https://jurnal.batan.go.id/index.php/jpn/article/view/3361
[20]  K. Hidayatullah, R. S. Hartati, and I. W. Sukerayasa, “Analisis Penentuan Setting Distance Relay Penghantar Sutt 150 Kv Gis  Pesanggaran  –  Gi  Pemecutan  Kelod,”  Jurnal  SPEKTRUM,  vol.  6,  no.  1,  pp.  134–139,  May  2019,  doi: 10.24843/SPEKTRUM.2019.V06.I01.P19.