MAKALAH SKRIPSI
NONDETECTION ZONES (NDZ) PADA PROTEKSI
GENERATOR INDUKSI SEBAGAI DISTRIBUTED
GENERATION MENGGUNAKAN RELE UNDER/OVER
VOLTAGE
Disusun oleh:
HAVID SATYAJI NUGROHO
11/319547/TK/38675
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO DAN TEKNOLOGI INFORMASI
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2015
HALAMAN PENGESAHAN
MAKALAH SKRIPSI
NONDETECTION ZONES (NDZ) PADA PROTEKSI
GENERATOR INDUKSI SEBAGAI DISTRIBUTED
GENERATION MENGGUNAKAN RELE UNDER/OVER
VOLTAGE
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Program S-1
Pada Departemen Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Fakultas Teknik
Universitas Gadjah Mada
Disusun oleh :
HAVID SATYAJI NUGROHO
11/319547/TK/38675
Telah disetujui dan disahkan
pada tanggal 1 Oktober 2015
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Ir. M. Isnaeni B.S., M.T.
196510041993031003
Ir. Harnoko St., M.T.
195312261984031001
1
ISSN xxxx - xxxx
NONDETECTION ZONES (NDZ) PADA PROTEKSI GENERATOR
INDUKSI SEBAGAI DISTRIBUTED GENERATION MENGGUNAKAN
RELE UNDER/OVER VOLTAGE
Havid Satyaji N1, M.Isnaeni B.S 2, Harnoko St3
Abstract—An important requirement to interconnect generator to
distribution system is the ability of distributed generation detect any
loss of grid. Among these condition, the protection system’s ability
to detect loss of grid becomes an important issue for utilities in the
construction of distributed generation. Protection relay used in this
study is under/over voltage relay. However, the protection device is
not tottally reliable for specific operating conditions. Nondetection
zones used to determine the performance characteristics of the
under/over relay when aplied to an induction generator. This study
was done by simulation using MATLAB Simulink to determine the
characteristic of DG in the event of loss of grid and to determine the
under/over voltage’s NDZ at different load variations.
The results showed that when loss of grid happened at
underratting resistive and resistive-inductive load, the system voltage
will rise and cause the over voltage relay work and when loss of grid
happened at overratting resistive and resistive-inductive load, the
system voltage will drop and cause the under voltage relay work.
Distributed generation with larger compensation capacitive has a
wider NDZ value.
Intisari— Hal yang perlu diperhatikan saat menghubungkan
distributed generation ke dalam sistem distribusi adalah
kemampuan distributed generation mendeteksi adanya loss of grid.
Berdasarkan situasi tersebut, kemampuan sistem proteksi untuk
mendeteksi adanya loss of grid menjadi perhatian penting. Namun
peralatan proteksi tersebut tidak sepenuhnya handal untuk
kondisi operasi tertentu. Nondetection zones digunakan
mengetahui karakteristik performa rele proteksi saat
diaplikasikan pada generator induksi. Rele proteksi yang
digunakan dalam penelitian ini adalah under/over voltage relay.
Penelitian ini dilakukan secara simulasi menggunakan software
MATLAB Simulink, untuk mengetahui karakteristik DG saat
terjadi loss of grid dan untuk mengetahui nondetection zones pada
rele under/over voltage pada variasi beban yang berbeda.
Hasil penelitian menunjukan bahwa saat kondisi loss of grid
ketika beban resistif dan resistif-induktif di bawah kapasitas
maksimum, tegangan sistem akan naik dan menyebabkan rele
over voltage bekerja. Sedangkan ketika beban resistif dan resistif-
induktif di atas kapasitas maksimum generator induksi, tegangan
akan turun dan menyebabkan rele under voltage bekerja. Pada
DG dengan kapasitor terpasang yang besar, mempunyai nilai
NDZ yang lebih lebar.
Kata Kunci— Mesin Induksi, Under/Over Voltage Relay,
Distributed Generation, Loss of Grid, Nondetectional Zones
I. PENDAHULUAN
Distributed Generation (DG) adalah konsep pembangkitan
energi berskala kecil yang menghasilkan daya listrik di suatu
tempat yang lebih dekat dengan konsumen dibandingkan
dengan pembangkit listrik pusat. Salah satu keuntungan DG
adalah mengurangi pengeluaran di transmisi dan distribusi, dan
sebagai grid support. [1]
Selebihnya, dengan perencanaan dan operasi yang baik, DG
dapat memberikan beberapa keuntungan, seperti economic
savings, ramah lingkungan dan keandalan yang tinggi.
Pada pembangkit skala kecil, generator induksi sangkar
tupai banyak digunakan. Alasan utama penggunaan generator
induksi sangkar tupai adalah karena konstruksinya yang
sederhana, kemudahan untuk sinkronisasi dan perawatannya
yang mudah.
Generator induksi dioperasikan secara paralel dengan
jaringan listrik dari PLN, saat dioperasikan paralel, tegangan
dan frekuensi keluaran generator akan diatur oleh jaringan. Saat
suplai dari jaringan PLN terputus (loss of grid), maka generator
induksi akan menanggung beban sendiri yang sebelumnya
ditanggung oleh generator dan grid secara paralel. Kondisi
tersebut dinamakan islanding. Peristiwa loss of grid
diilustrasikan pada Gbr. 1
Beban yang terlalu besar ini dapat menyebabkan terjadinya
kerusakan pada mesin induksi dan kerusakan pada beban yang
terhubung dengan DG. Untuk menghindari kerusakan akibat
terjadinya loss of grid, maka generator induksi harus dilepas
dari sistem. Distributed generation harus dilepas dari sistem
dalam waktu 100 sampai 200 ms setelah loss of grid terjadi [2]
Berdasarkan situasi tersebut, kemampuan sistem proteksi
untuk mendeteksi adanya loss of grid menjadi isu penting bagi
utilitas ataupun pihak lain saat dalam pembangunan distributed
generation. Peralatan proteksi yang umum digunakan untuk
proteksi loss of grid adalah rele under/over voltage dan rele
under/over frequency.
Gbr. 1 Skema Loss of Grid pada Distributed Generation [3]
Namun peralatan proteksi tersebut tidak sepenuhnya handal
karena terdapat keterbatasan dalam operasinya. Jika
active/reactive power imbalance pada sistem kecil, rele akan
memerlukan waktu yang lebih lama untuk mendeteksi
perubahan tegangan ataupun frekuensi. Akibatnya, rele tidak
bisa memberikan proteksi loss of grid yang handal. Kondisi
operasi rele ini dinamakan nondetection zones (NDZ). [4]
1Mahasiswa, Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi
Universitas Gadjah Mada, Jl. Grafika No 2 Kampus UGM
Yogyakarta, INDONESIA 55281 (tlp: 0274-552305; e-mail:
[email protected]) 2, 3 Dosen, Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi
Universitas Gadjah Mada, Jl. Grafika No 2 Kampus UGM
Yogyakarta INDONESIA 55281 (tlp: 0274-552305; e-mail:
2
ISSN xxxx - xxxx
Nondetection zones adalah wilayah operasi dimana kondisi
loss of grid tidak terdeteksi. NDZ digunakan untuk mengetahui
keefektifan rele proteksi, sehingga NDZ menjadi sangat
penting bagi penyedia listrik atau pemilik DG untuk
mengetahui karakteristik NDZ.
Penelitian ini akan membahas tentang simulasi proteksi
generator induksi sebagai DG ketika terjadi kondisi loss of grid,
dan menentukan nondetection zones dari rele under/over
voltage. Simulasi dibutuhkan untuk mengetahui karakteristik
yang akurat dari generator induksi saat terjadi loss of grid dan
untuk mengetahui karakteristik performa rele under/over
voltage saat diaplikasikan pada generator induksi. Karakteristik
generator induksi setelah loss of grid dan NDZ bergantung pada
kondisi beban dan besar kompensasi kapasitif yang digunakan.
II. METODE PENELITIAN
Penelitian tentang nondetection zones pada under/over
voltage relay pada disribution generation sebelumnya telah
dilakukan pada [5] secara eksperimental. Penelitian secara
simulasi dilakukan untuk mengevaluasi hasil penelitian.
Penelitian ini menggunakan menggunakan metode simulasi.
Simulasi dilakukan pada software MATLAB Simulink 2013a.
Generator yang digunakan sebagai distributed generation
adalah generator induksi. Parameter generator didapat dari
pengujian tanpa beban dan pengujian rotor terkunci yang
dilakukan pada [6]. Untuk mengetahui karakteristik performa
dan unjuk kerja DG setelah terjadi loss of grid pada penelitian
dilakukan tiga skenario berikut ini:
1. Pengujian DG saat loss of grid dengan variasi beban resistif.
2. Pengujian DG saat loss of grid dengan variasi beban resistif-
induktif pf 0,8.
3. Pengujian DG saat loss of grid dengan variasi beban resistif-
induktif pf 0,5.
Dari tiga skenario yang diamati tersebut, dapat diketahui
pengaruh variasi beban yang berbeda terhadap unjuk kerja
generator induksi, yang kemudian dapat diamati pula
nondetection zones (NDZ) pada masing-masing jenis beban.
Pengamatan dan analisis hasil pengujian tersebut berdasarkan
nilai tegangan, arus, daya aktif, daya reaktif.
Gbr. 2 Single Line Diagram Pengujian
Gbr. 2 menunjukan single line diagram jaringan yang
digunakan dalam penelitian. Generator induksi menggunakan
penggerak mula constant power output, dan daya aktif keluaran
pada beban penuh sebesar 1100 watt yang diparalelkan
terhadap grid 380 V, 50 Hz. Beban dibuat constant Z dengan
besar yang divariasikan. Kapasitor terpasang pada terminal DG
sebagai penyedia daya reaktif. Untuk mendeteksi adanya loss
of grid rele under/over voltage dipasang pada sisi generator
dengan setting 0.9 p.u dan 1.05 p.u sesuai dengan [7]
Pada setiap simulasi, dilakukan loss of grid dengan
membuka CB pada sisi grid dengan jenis pembebanan yang
berbeda. Variasi beban harus mecakup pembebanan yang di
bawah rating dan di atas rating kapasitas generator induksi.
Setelah terjadi loss of grid, power imbalance diamati untuk
membuat grafik nondetection zones. Active power imbalance
disimulasikan dengan mengubah daya aktif, dan reactive power
imbalance disimulasikan dengan mengubah daya reaktif.
III. UNJUK KERJA DG SAAT KONDISI LOSS OF GRID
A. Pengujian DG Saat Loss of Grid Dengan Variasi Beban
Resistif
Untuk mengetahui karakteristik generator induksi dengan
beban resistif saat terjadi loss of grid, dilakukan simulasi
pengujian DS saat terjadi loss of grid menggunakan MATLAB
Simulink.
Simulasi yang pertama adalah dengan mensimulasikan
generator induksi dengan variasi beban resistif, yaitu beban
resistif melebihi kapasitas maksimum DG (overrating) dan
beban lebih kecil dari kapasitas maksimum DG (underrating)
pada kondisi loss of grid.
Simulasi dilakukan dengan memparalelkan generator
induksi dengan grid untuk mencatu daya. Setelah beroperasi,
pada detik ke lima (t=5s) breaker memutus saluran grid.
Kapasitor terpasang sebesar 1429 Var sesuai dengan kebutuhan
Var pada saat beban penuh. Beban divariasikan, dengan
tegangan nominal 380 V. Beban yang terpasang adalah
constant z, artinya selama load flow impedansi akan tetap.
Gbr. 3 Hasil Pengujian Simulasi DG Beban R Overrating Saat Loss of Grid
Pada Gbr. 3 dapat diketahui bahwa kebutuhan daya aktif
beban yang tidak terpenuhi oleh generator berpengaruh pada
tegangan sistem. Sehingga terjadi perbedaan antara tegangan
sistem sebelum dan sesudah loss of grid, tegangan sistem
sebelum terjadinya loss of grid sebesar 219,4 V. Hubungan
antara tegangan, daya, dan impedansi ditunjukan pada (1).
Pada beban yang lebih besar dari kapasitas generator
(overrating), berdasarkan (1) hal ini disebabkan karena setelah
loss of grid, P yang diterima beban mengalami penurunan,
sedangkan R beban tetap karena beban diatur constant z
sehingga V menjadi lebih kecil
𝑅 =𝑉𝑙𝑙
2
𝑃𝐿 (1)
Pada beban yang lebih kecil dari kapasitas generator
(underratting) terdapat daya aktif lebih pada beban. Sebelum
3
ISSN xxxx - xxxx
terjadi loss of grid daya aktif lebih akan dialirkan ke grid,
namun stelah loss of grid daya aktif seluruhnya akan diserap
oleh beban, sehingga mempengaruhi tegangan sistem.
Gbr. 4 Hasil Pengujian Simulasi DG Beban R Underrating Saat Loss of Grid
Dari Gbr. 4 diketahui bahwa tegangan setelah loss of grid
meningkat, hal ini dikarenakan penggerak mula generator
diatur constant power, keluaran daya DG relatif tetap. Setelah
terjadi loss of grid daya lebih mengalir ke beban, sehingga P
beban menjadi lebih besar, sedangkan R beban tetap, sehingga
V menjadi naik, sesuai dengan (1).
Gbr. 5 Hasil Pengujian Eksperimental DG Beban R Overrating Saat
Loss of Grid
Gbr. 5 dan Gbr. 6 adalah grafik tegangan setelah loss of grid
pada pengujian eksperimental. Jika dibandingkan dengan Gbr.
3dan Gbr. 4 diketahui bahwa perbedaan hasil penelitian tidak
terlalu signifikan, perbedaan hasil terjadi karena pada
pengujian eksperimental pengaturan eksitasi penggerak mula
dilakukan manual, sehingga tidak dapat sepenuhnya konstan
pada nilai 1000-1100 watt.
B. Pengujian DG Saat Loss of Grid Dengan Variasi Beban
Resistif-Induktif Pf 0,8.
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik
generator induksi dengan beban resistif-induktif pf 0,8 saat
terjadi loss of grid. Simulasi yang pertama adalah dengan
mensimulasikan generator induksi dengan variasi beban
resistif-induktif tanpa menggunakan U/O Voltage Relay.
Gbr. 6 Hasil Pengujian Eksperimental DG Beban R Overrating Saat
Loss of Grid
Pada awal percobaan dengan masih menggunakan kapasitor
sebesar 1429 Var, generator induksi collapse untuk semua
besaran beban. Hal ini dikarenakan kapasitor tidak cukup untuk
mensuplai kebutuhan daya reaktif generator dan beban, padahal
generator induksi membutuhkan daya reaktif untuk beroperasi,
sehingga kapasitor ditambahkan menjadi 2652 Var.
Gbr. 7 Hasil Pengujian Simulasi DG Beban RL Pf 0.8 Saat Loss of Grid
Gbr. 8 Hasil Pengujian Eksperimental DG Beban RL Pf 0.8 Saat Loss of Grid
4
ISSN xxxx - xxxx
Berdasarkan Gbr. 7 terlihat penurunan tegangan sistem
seiring dengan bertambahnya nilai P dan Q (nilai Z menurun)
hal ini dapat dibuktikan dengan (1). Dengan menurunnya nilai
Z dan P beban terukur yang tetap, maka Vln semakin kecil
Dari Gbr. 7 dan Gbr. 8 diketahui bahwa terdapat perbedaan
hasil pengujian. Tegangan pada pengujian eksperimental
memiliki nilai yang lebih kecil daripada pengujian simulasi.
Hal ini dikarenakan perbedaan penggunaan kapasitor yang
terpasang, pada simulasi terpasang 2652 Var dan pada
eksperimental terpasang 1429 Var. Dengan kebutuhan daya
reaktif generator sebesar 1363 Var dan kebutuhan daya reaktif
dari beban induktif, maka dengan kapasitor hanya sebesar 1429
Var, generator induksi kekurangan daya reaktif, akibatnya
tegangan yang dibangkitkan menjadi lebih kecil.
C. Pengujian DG Saat Loss of Grid Dengan Variasi Beban
Resistif-Induktif Pf 0,5.
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik
generator induksi dengan beban resistif-induktif pf 0,5 saat
terjadi loss of grid. Simulasi yang pertama adalah dengan
mensimulasikan generator induksi dengan variasi beban
resistif-induktif tanpa menggunakan U/O Voltage Relay. Nilai
beban reaktif 2x dari daya aktif agar beban memiliki pf 0,5.
Agar generator dapat beroperasi tanpa mendapat pembebanan
dari Var berlebih perlu diatur ulang besar Var kapasitor yang
dipasang. Besar Var minimal harus mencakup kebutuhan Var
generator induksi dan beban L, sehingga kapasitor terpasang
menjadi 2433 Var.
Gbr. 9 Hasil Pengujian Simulasi DG Beban RL Pf 0.5 Saat Loss of Grid
Gbr. 10 Hasil Pengujian Eksperimental DG Beban RL Pf 0.5 Saat Loss of Grid
Besar nilai Q generator pada beban 443 watt sampai 627 watt
pada Gbr. 9 sangat besar, sehingga menyebabkan nilai faktor
daya yang kecil (pf di bawah 0,5). Hal ini dikarenakan pada saat
loss of grid daya reaktif kapasitor hanya mengalir ke generator
induksi dan beban L, sedangkan daya reaktif pada beban L
sudah diatur sebesar 1086 Var agar besar pf 0,5, sehingga daya
reaktif lebih hanya mengalir ke generator induksi. Q generator
menjadi besar karena limpahan dari Q kapasitor, setelah loss of
grid Q kapasitor menjadi lebih besar karena setelah loss of grid
tegangan sistem meningkat, sedangkan Q kapasitor sebanding
dengan kuadrat Vll, sesuai dengan (1).
Dari Gbr. 9 dan Gbr. 10 diketahui bahwa terdapat perbedaan
hasil pengujian. Tegangan pada pengujian eksperimental
memiliki nilai yang lebih kecil daripada pengujian simulasi.
Hal ini dikarenakan perbedaan penggunaan kapasitor yang
terpasang, pada simulasi terpasang 2433 Var dan pada
eksperimental terpasang 1429 Var. Dengan kebutuhan daya
reaktif generator sebesar 1363 Var dan kebutuhan daya reaktif
dari beban induktif, maka dengan kapasitor hanya sebesar 1429
Var, generator induksi kekurangan daya reaktif, akibatnya
tegangan yang dibangkitkan menjadi lebih kecil.
IV. NONDETECTION ZONES
A. NDZ Pada U/O Voltage Relay Beban R
Dari pengujian yang telah dilakukan dapat diketahui dimana
nondetection zones (NDZ) dari rele U/O Voltage. NDZ adalah
suatu daerah dimana rele tidak mendeteksi adanya gangguan.
Menurut Standar IEC 60038 tegangan terendah sistem dan
tegangan tertinggi sistem pada kondisi operasi normal yang
direkomendasikan adalah -10% dan +5%. Sehingga rele U/O
Voltage disetting min voltage 10% dan max voltage +5%.
TABEL I
TEGANGAN SISTEM DG BEBAN RL PF 0.8 SAAT LOSS OF GRID
Untuk mengetahui batas-batas NDZ dapat menggunakan
persamaan garis linear dari data pengujian pada Tabel I.
Dari Tabel I dapat dihitung batas NDZ dengan setting +5%
dan -10%. Dengan menggunakan linear interpolasi didapat
persamaan y = -1825,29x + 2950,47 untuk 0,97≤ x ≤1,14 dan
persamaan y= -2720,81x + 3790,19 untuk 0,86 ≤ x 0,94.
Sehingga didapat nilai NDZ yang dapat dilihat pada Tabel II.
TABEL II
NDZ PADA U/O VOLTAGE RELAY BEBAN R
P beban V ln V p.u
1650 176,2 0,80
1590 180 0,82
1510 184,8 0,84
1450 189,4 0,86
1360 196,3 0,89
1300 201,2 0,91
1230 207,2 0,94
1160 213,5 0,97
1020 228,3 1,04
941 237,9 1,08
849 250,5 1,14
813 256,0 1,16
644 286,9 1,30
439 343,4 1,56
Eksperimental
P Beban (W) ΔP (p.u) P Beban (W)
5% 1,05 987,56 -0,090 846,245
-10% 0,9 1315,53 0,230 1147,31
Setting V p.uSimulasi
5
ISSN xxxx - xxxx
Grafik nondetection zones U/O voltage relay pada beban R
dapat dilihat pada Gbr. 11. Karena beban yang digunakan
berupa beban R maka NDZ hanya berupa bidang ΔP.
Gbr. 11 Nondetection Zones Pada U/O Voltage Relay Beban R
B. NDZ Pada U/O Voltage Relay Beban RL Pf 0.8
Dari pengujian yang telah dilakukan dapat diketahui dimana
nondetection zones (NDZ) dari rele U/O Voltage. NDZ adalah
suatu daerah dimana rele tidak mendeteksi adanya gangguan.
Menurut Standar IEC 60038 tegangan terendah sistem dan
tegangan tertinggi sistem pada kondisi operasi normal yang
direkomendasikan adalah -10% dan +5%. Sehingga rele U/O
voltage disetting min voltage 10% dan max voltage +5%.
Gbr. 12 Nondetection Zones Pada U/O Voltage Relay Beban RL Pf 0,8
Untuk mengetahui batas-batas NDZ dapat menggunakan
persamaan garis linear dari data pengujian pada Tabel III.
TABEL III
NDZ PADA U/O VOLTAGE RELAY BEBAN RL PF 0.8
Grafik nondetection zones U/O voltage relay diperlihatkan
pada Gbr. 12.
C. NDZ Pada U/O Voltage Relay Beban RL Pf 0.5
Dari Tabel IV diketahui bahwa rele bekerja/trip pada setiap
besar beban. Sehingga dilakukan percobaan lagi pada variasi
beban yang berbeda. Pada percobaan ini kapasitor yang
digunakan sebesar 3826 Var. Hasil percobaan dapat dilihat
pada Tabel V.
TABEL IV TEGANGAN SISTEM DG BEBAN RL PF 0.5 SAAT LOSS OF GRID
TABEL V
PENGUJIAN ULANG TEGANGAN SISTEM DG BEBAN RL PF 0.5 5 SAAT LOSS OF GRID
Untuk mengetahui batas-batas NDZ dapat menggunakan
persamaan garis linear dari data pengujian pada Tabel V. Dari
data tersebut dapat dihitung batas NDZ dengan setting +5% dan
-10%. Dengan menggunakan linear interpolasi didapat
persamaan y = -1688,61 + 2760,29 untuk 0,899≤ x ≤ 1,16
dan persamaan y= -2791,2 + 3821,61 untuk 0,83 ≤ x 0,94.
Sehingga didapat nilai NDZ yang dapat dilihat pada Tabel VI.
TABEL VI
NDZ PADA U/O VOLTAGE RELAY BEBAN RL PF 0.5
Gbr. 13 Nondetection Zones Pada U/O Voltage Relay Beban RL Pf 0.5
Eksperimental
P (W) Q (Var) ΔP (p.u) ΔQ (p.u) P (W)
+5% 1,05 985 739 -0,09 -0,068 515,525
-10% 0,90 1340 1005 0,22 0,17 851,45
Setting Vll (p.u)Simulasi
No Beban (W) Tegangan (V) V (p.u) Waktu Kerja (s)
1 443 337,1 1,53 5,004
2 501 320,8 1,46 5,004
3 544 310,2 1,41 5,004
4 583 300,9 1,37 5,005
5 627 291,2 1,32 5,005
No Beban (W) Tegangan (V) V (p.u) Waktu Kerja (s)
1 443 337,1 1,53 0,003
2 501 320,8 1,46 0,004
3 544 310,2 1,41 0,004
4 583 300,9 1,37 0,005
5 627 291,2 1,32 0,005
6 700 275,8 1,25 0,006
7 800 255,8 1,16 0,006
8 900 242,3 1,10 0,008
9 1000 228,3 1,04 --
10 1100 217,1 0,99 --
11 1200 206,9 0,94 --
12 1300 198,6 0,90 --
13 1400 190,6 0,87 0,009
Eksperimental
P (W) Q (Var) ΔP (p.u) ΔQ (p.u) P (W)
+5% 1,05 988 1711 -0,089 -0,153 411,036
-10% 0,90 1316 2279 0,239 0,414 525,888
Setting Vll (p.u)Simulasi
6
ISSN xxxx - xxxx
Grafik nondetection zones U/O voltage relay diperlihatkan
pada Gbr. 13. Jika dibandingkan dengan nondetection zones
pada beban Pf 0,8 pada Gbr. 12 terlihat bahwa NDZ pada beban
RL pf 0,8 lebih lebar jika dibandingkan dengan NDZ pada Pf
0,5. NDZ yang lebar dapat menimbulkan rele kurang sensitif
dalam mendeteksi loss of grid.
Perbandingan nondetection zones pada rele U/O voltage
dengan beban pf 1, pf 0,8 dan pf 0,5 diperlihatkan pada Gbr. 14.
Pada beban pf 1, kapasitor yang dipasang adalah 1429 Var,
pada beban pf 0,8 kapasitor yang dipasang sebesar 2652 Var,
sedangkan pada beban 0,5 kapasitor yang dipasang sebesar
3826 Var. Semakin induktif beban (pf semakin kecil), semakin
besar kebutuhan daya reaktif. Pada gambar tersebut terlihat
jelas bahwa kompensasi kapasitor berpengaruh terhadap
nondetection zones. Semakin besar kapasitor yang terpasang
maka semakin lebar nilai NDZ nya, sehingga rele kurang
sensitif dalam mendeteksi loss of grid.
Gbr. 14 Perbandingan Nondetection Zones Pada U/O Voltage Relay Beban Pf 1, Pf 0.8, Pf 0.5
V. KESIMPULAN
Pada pengujian DG saat terjadi loss of grid dengan variasi
beban resistif dan resistif-induktif. Pada beban underrating,
tegangan sistem mengalami kenaikan. Pada beban overrating,
tegangan sistem mengalami penurunan. Pada pengujian DG
saat terjadi loss of grid dengan variasi beban resistif-induktif.
Besar kompensasi kapasitor mempengaruhi tegangan sistem,
semakin besar kapasitor semakin kecil tegangan sistem.
Rentang nilai NDZ dengan setting rele U/O voltage +5%
dan -10% untuk masing-masing pengujian adalah untuk beban
resistif adalah ΔP [-0.09, 0.23]. NDZ untuk beban induktif pf
0,8 adalah ΔP ¬[-0.09, 0.224] – ΔQ [-0.068, 0.17]. NDZ untuk
beban induktif pf 0,5 adalah antara ΔP [-0.089,0.239] – ΔQ [-
0.153, 0.414]. Besar kompensasi kapasitor mempengaruhi
NDZ, semakin besar kompensasi kapasitor NDZ menjadi
semakin lebar, sehingga rele kurang sensitif dalam mendeteksi
loss of grid.
Hasil pengujian pada beban R pada percobaan simulasi dan
eksperimental hampir sama, perbedaan tidak terlalu signifikan.
Namun pada pengujian pf 0.8 dan pf 0.5, hasil pengujian
menunjukan perbedaan yang signifikan, pperbedaan hasil
pengujian diakibatkan adanya perbedaan besar nilai kapasitor
yang terpasang, yang menyebabkan nilai tegangan berbeda.
REFERENSI
[1] P. Daly och J. Morrison, ”Understanding the Potential
Benefits of Distributed Generation on Power Delivery
System,” Rural Electric Power Conference, 2001, pp.
A2/1-A213, 2001.
[2] N. Jenkins, R. Allan, P. Crossley, D. Kirschen och G.
Strbac, ”Embedded Generation,” The Institution of
Electrical Engineers,, 2000.
[3] M. Redferm, O. Usta och B. J.I, ”Loss of Grid Protection
for an Embedded Generator,” 1993.
[4] P. C. M. Meira, D. Salles, A. P. Grilo, W. Freitas och
Jose C. M. Vieira, ”Investigation of the Islanding
Detection of Induction Generators”.
[5] L. A. Kanigara, Penentuan Non Detection Zone (NDZ)
Pada Under/Over Voltage Relay Pada Distributed
Generation Saat Kondisi Loss Of Grid, Yogyakarta:
Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, UGM, 2015.
[6] R. Ridho, Rancang Bangun Simulator PLTMH
Menggunakan Motor Induksi Sebagai Generator Yang
Terhubung Ke Jaringan, Yogyakarta: Jurusan Teknik
Elektro dan Teknologi Informasi, UGM, 2012.
[7] International Standard, IEC 60038 Standard Voltages,
Edition 6.2 red., Geneva: IEC Central Office, 2002.
[8] M. Redferm, O. Usta och G. Fielding, ”Protection
Against Loss of Utility Grid Supply for a Dispersed
Storage and Generation Unit,” IEEE Transactions on
Power Delivery, vol. 8, pp. 948-954, July 1993.
[9] S. Chapman, Electric Machinery Fundamental-5th
Edition, New York: McGraw-Hill, 2012.