TEKNIK TEGANGAN TINGGI ANALISIS GANGGUAN SALURAN TRANSMISI LISTRIK 150 kV DARI G.I. KAPAL KE G.I. PESANGGARAN PESANGGARAN MENGGUNAKAN MENGGUNAKAN METODE ROOT CAUSE ANALYSIS (RCA)
Oleh:
I MADE TEGUH WINASATRIA
1304405105
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO AKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDA!ANA "015 #A# I PENDAHULUAN
1.1 L$%$& L$%$& #el$k$' #el$k$'( ( Dewasa ini, kebutuhan terhadap tenaga listrik menjadi prioritas utama bagi
masyarakat dunia pada umumnya dan masyarakat Indonesia khususnya. Dapat dikatakan selain membutuhkan makanan, minuman, uang, masyarakat kini juga
tergantung pada ketersediaan tenaga listrik untuk mendukung kelancaran aktivitas sehari-hari. Sementara itu, pertumbuhan penduduk, pertumbuhan ekonomi, serta kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang semakin pesat menyebabkan bertambahnya konsumsi listrik. Sistem penyaluran (transmisi) sebagai bagian dari sistem tenaga listrik memegang peranan penting dalam penyampaian tenaga listrik dari pusat-pusat pembangkit tenaga listrik ke gardu induk distribusi. Saluran transmisi merupakan salah satu bagian penghubung antara pusat pusat tenaga listrik dengan sistem distribusi yang memiliki peran yang sangat vital dalam sistem tenaga listrik. kan tetapi, saluran transmisi juga merupakan bagian sistem tenaga yang seringkali mengalami gangguan yaitu gangguan hubung singkat pada khususnya. !enetuan gangguan pada saluran transmisi sangat penting untuk mempercepat proses perbaikan. "ika terjadi hubung singkat dengan resistansi begitu besar akan mengakibatkan arus gangguan sama dengan arus nominal. #ondisi tersebut dapat mengakibatkan kerugian yang tak terdeteksi. "arak tempuh yang jauh, $aktor alam dan penggunaan saluran transmisi yang berada di atas tanah menyebabkan sistem transmisi rentan terhadap terjadinya gangguan. Dampak gangguan yang dirasakan oleh konsumen
dapat berupa
pemadaman listrik dan resiko kerusakan peralatan elektronik. Dalam upaya mengatasi masalah tersebut maka dalam penelitian ini digunakan metode Root Cause analysis ( RCA). Dengan penemuan akar masalah, diharapkan dapat meminimalisir terulangnya masalah yang sama dikemudian hari dan mampu memberikan rekomendasi tindakan perbaikan sehingga dapat menurunkan kejadian gangguan. 1."
R)*)+$' M$+$l$h %erdasarkan uraian pada latar belakang, maka dapat diperoleh rumusan
masalah seperti berikut& '. pa kejadian dasar yang menyebabkan terjadinya gangguan pada saluran transmisi ' k* dari +.I. #apal ke +.I !esanggaran . %erdasarkan penyebabnya, usulan perbaikan apa yang dapat diberikan agar apabila terjadi gangguan pada saluran transmisi ' k* 1.3
T),)$' Pe'el-%-$'
dapun tujuan pada penelitian ini adalah& '. gar dapat mengetahui kejadian apa saja yang dapat menyebabkan terjadinya gangguan saluran transmisi ' k* dari +.I. #apal ke +.I. !esanggaran. . gar dapat memberikan usulan perbaikan terhadap gangguan yang terjadi pada saluran transmisi ' k* dari +.I. #apal ke +.I. !esanggaran. 1.4 M$'$$% Pe'el-%-$' an$aat penelitian ini ialah agar dapat mengetahui kejadian-kejadian apa
saja yang menyebabkan terjadinya gangguan pada saluran transmisi ' k* dari +.I. #apal ke +.I. !esanggaran, serta dapat member usulan perbaikan terhadap gangguan yang terjadi. 1.5 #$%$+$' M$+$l$h %atasan masalah dibuat untuk menghindari pembahasan yang terlalu luas,
maka dari itu diberikan batasan masalah pada penelitian ini membahas gangguangangguan yang terjadi pada saluran transmisi ' kv dari +.I. #apal ke +.I. !esanggaran.
#A# II KAJIAN PUSTAKA ".1
T-',$)$' M)%$kh-& !enelitian mengenai gangguan yang terjadi pada saluran transmisi telah
banyak dilakukan. %eberapa penelitian yang telah dilakukan sebelumnya terkait saluran transmisi, dijadikan sebagai acuan (re$erensi) dalam pengembangan pembahasan pada proposal ini. /al ini dilakukan bertujuan untuk menentukan batasan-batasan masalah yang akan dibahas pada proposal ini. dapun beberapa tinjauan mutakhir dari re$erensi penelitian tersebut adalah sebagai berikut & '. !enelitian yang berjudul 0Deteksi +angguan pada Saluran 1ransmisi enggunakan Wavelet dan Discriminant Analysis2 oleh 3ebrianto 4ahyu 5tomo, I.+.6 Satriyadi /ernanda, Dimas nton s$ani ('7). !enelitian tersebut membahas mengenai mendeteksi gangguan pada
saluran transmisi dengan menggunakan wavelet dan Discriminant Analysis. . !enelitian yang berjudul 0nalisi +angguan Sistem 1ransmisi 8istrik enggunakan etode Root Cause Analysis (9:)2 oleh 8uh 6yoman 4idyastuti ('7). !enelitian tersebut membahas mengenai analisa yang dilakukan terhadap gangguan sistem transmisi listrik milik !1. !86 (!ersero) di Sumatera. "." ".".1
T-',$)$' P)+%$k$ S-+%e* Te'$($ L-+%&-k 5ntuk keperluan penyediaan tenaga listrik diperlukan berbagai peralatan
listrik yang dihubungkan satu sama lain sehingga mempunyai inter relasi dan secara keseluruhan membentuk suatu sistem tenaga listrik. Sistem tenaga listrik yang dimaksud adalah sekumpulan pusat listrik dan gardu induk (pusat beban) yang satu sama lain dihubungkan oleh jaringan transmisi sehingga merupakan satu kesatuan interkoneksi. !roses penyaluran tenaga listrik dibagi menjadi tiga bagian penting, yaitu !embangkitan, !enyaluran (transmission) dan distribusi (distribution) seperti dapat dilihat pada gambar .'.
G$*/$& ".1 1iga komponen utama dalam penyaluran tenaga listrik (Sumber& arsudi, ;)
".".1.1 P)+$% Pe*/$'(k-% L-+%&-k Power Plant
sebagai
penggerak
mula
( Prime
Mover )
dan
generator
yang
membangkitkan listrik. %iasanya dipusat pembangkit listrik juga terdapat gardu induk. !eralatan utama pada gardu induk antara lain & trans$ormer, yang ber$ungsi untuk
menaikan
tegangan
generator
('',
k*)
menjadi
tegangan
transmisi=tegangan tinggi ('k*) dan juga peralatan pengaman dan pengatur. "enis pusat pembangkit yang umum antara lain !81 (pembangkit 8istrik 1enaga ir), !815 (!usat 8istrik 1enaga 5ap), !81+ (!usat 8istrik 1enaga +as), !816 (!usat 8istrik 1enaga 6uklir).
".".1." T&$'+*-+- Te'$($ L-+%&-k erupakan proses penyaluran tenaga listrik dari tempat pembangkit tenaga
listrik ( Power Plant ) hingga Saluran distribusi listrik ( substation distribution) sehingga dapat disalurkan sampai pada konsumer pengguna listrik. ".".1.3 S-+%e* D-+%&-/)+erupakan subsistem tersendiri yang terdiri dari & !usat !engatur
( Distribution Control Center, D::), saluran tegangan menengah (;k* dan k*, yang juga biasa disebut tegangan distribusi primer) yang merupakan saluran udara atau kabel tanah, gardu distribusi tegangan menengah yang terdiri dari panel-panel pengatur tegangan menengah dan tra$o sampai dengan panel-panel distribusi tegangan rendah (7>*, *) yang menghasilkan tegangan kerja= tegangan jala jala untuk industri dan konsumen. 1enaga listrik dibangkitkan dalam pusat - pusat listrik seperti !81, !815, !81+, !81!, !81+5 dan !81D kemudian disalurkan melalui saluran transmisi setelah terlebih dahulu dinaikkan tegangannya oleh trans$ormator penaik tegangan yang ada di pusat pembangkit listrik. Saluran tegangan tinggi di Indonesia mempunyai tegangan ' k* yang disebut sebagai saluran udara tegangan tinggi (S511) dan tegangan k* yang disebut sebagai saluran udara tegangan ekstra tinggi (S51?1). 1enaga listrik yang disalurkan melalui saluran transmisi akan menuju ke +ardu Induk (+I) untuk diturunkan tegangannya
melalui trans$ormator penurun tegangan menjadi tegangan menengah atau yang juga disebut tegangan distribusi primer yang memiliki tegangan k*. Saluran transmisi mempunyai suatu sistem yang kompleks yang mempunyai karakteristik yang berubah-ubah secara dinamis sesuai keadaan sistem itu sendiri. danya perubahan karakteristik ini dapat menimbulkan masalah jika tidak segera diantisipasi. Dalam hubungannya dengan sistem pengamanan suatu system transmisi, adanya perubahan tersebut harus mendapat oerhatian yang besar mengingat saluran transmisi memiliki arti yang sangat penting dalam proses penyaluran
daya.
asalah-masalah
yang
timbul pada
saluran
transmisi
diantaranya terutama adalah& '. !engaruh perubahan $rekuensi sistem . !engaruh dari ayunan daya pada sistem 7. !engaruh gangguan pada sistem transmisi "."."
S$l)&$' T&$'+*-+1ransmisi adalah proses penyaluran energi listrik dari satu tempat ke
tempat lainnya, yang besaran tegangannya dapat dibagi menjadi beberapa kelas, yaitu& 1egangan 5ltra 1inggi (5/*), 1egangan ?kstra 1inggi (?/*), 1egangan 1inggi (/*), 1egangan enengah (/*), dan 1egangan 9endah (8*). Sedangkan transmisi tegangan tinggi adalah sebuah proses penyaluran energi listrik dari satu gardu induk ke gardu induk lainnya. Dimana dalam proses penyaluran energi listrik tersebut terdiri dari konduktor yang direntangkan antara tiang-tiang (tower) melalui isolator-isolator, dengan sistem tegangan tinggi. Standar tegangan tinggi yang berlaku di Indonesia adalah & 7 #*, @ #* dan ' #* (rismunandar, 'A@A). ".".".1 S$l)&$' T&$'+*-+- #e&2$+$&k$' Pe*$+$'($' %erdasarkan pemasangannya, saluran transmisi dibagi menjadi dua
kategori, yaitu& '. Saluran udara (overhead lines) adalah saluran transmisi yang menyalurkan energi listrik melalui kawat-kawat yang digantung pada isolator antar menara atau tiang transmisi. #euntungan dari saluran transmisi udara adalah lebih murah, mudah dalam perawatan, mudah dalam mengetahui letak gangguan, mudah dalam perbaikan, dan lainnya. 6amun juga memiliki kerugian, antara
lain& karena berada di ruang terbuka, maka cuaca sangat berpengaruh terhadap keandalannya, dengan kata lain mudah terjadi gangguan, seperti gangguan hubung singkat, gangguan tegangan lebih karena tersambar petir, dan gangguan-gangguan lainnya. Dari segi estetika=keindahan juga kurang, sehingga saluran transmisi bukan pilihan yang ideal untuk suatu saluran transmisi didalam kota. . Saluran kabel tanah (underground cable) adalah saluran transmisi yang menyalurkan energi listrik melalui kabel yang dipendam didalam tanah. #ategori saluran transmisi seperti ini adalah yang $avorit untuk pemasangan di dalam kota, karena berada didalam tanah, maka tidak mengganggu keindahan kota dan juga tidak mudah terjadi gangguan akibat kondisi cuaca atau kondisi alam. 6amun juga memilik kekurangan. Seperti& mahalnya biaya investasi dan sulitnya menentukan titik gangguan dan perbaikannya. "."."." S$l)&$' T&$'+*-+- #e&2$+$&k$' Te($'($' '. Saluran 5dara 1egangan ?kstra 1inggi (S51?1) k*- k* !ada
umumnya digunakan pada pembangkitan dengan kapasitas di atas 4. 1ujuannya adalah agar drop tegangan dan penampang kawat dapat direduksi secara maksimal, sehingga diperoleh operasional yang e$ekti$ dan e$isien. !ermasalahan mendasar pembangunan S51?1 adalah& konstruksi tiang (tower) yang besar dan tinggi, memerlukan tapak tanah yang luas, memerlukan isolator yang banyak, sehingga pembangunannya membutuhkan biaya yang besar. !embangunan transmisi ini cukup e$ekti$ untuk jarak ' km sampai dengan km. . Saluran 5dara 1egangan 1inggi (S511) 7 k*-' k* 1egangan operasi antara 7 k* sampai dengan ' k*. #on$igurasi jaringan pada umumnya single atau double sirkuit, dimana ' sirkuit terdiri dari 7 $asa dengan 7 atau B kawat. %iasanya hanya 7 kawat dan penghantar netralnya digantikan oleh tanah sebagai saluran kembali. pabila kapasitas daya yang disalurkan besar, maka penghantar pada masing-masing phasa terdiri dari dua atau empat kawat ( Double atau Qudrapole) dan berkas konduktor disebut undle Conductor .
".".3
K*'e' U%$*$ S$l)&$' T&$'+*-+Saluran transmisi tenaga listrik memiliki beberapa komponen utama yang
terdiri dari& ".".3.1 Me'$&$ T&$'+*-+- $%$) T-$'( T&$'+*-+!ada suatu sistem tenaga listrik, energi listrik yang dibangkitkan dari pusat
pembangkit listrik ditransmisikan ke pusat-pusat pengatur beban melalui suatu saluran transmisi, saluran transmisi tersebut dapat berupa saluran udara atau saluran bawah tanah, namun pada umumnya berupa saluran udara. ?nergi listrik yang disalurkan lewat saluran transmisi udara pada umumnya menggunakan kawat telanjang sehingga mengandalkan udara sebagai media isolasi antara kawat penghantar tersebut dengan benda sekelilingnya, dan untuk menyanggah atau merentang kawat penghantar dengan ketinggian dan jarak yang aman bagi manusia dan lingkungan sekitarnya, kawat-kawat penghantar tersebut dipasang pada suatu konstruksi bangunan yang kokoh, yang biasa disebut menara atau tower. da jenis konstruksi menara S511 yang biasa digunakan yaitu konstruksi menara besi baja dan tiang beton seperti terlihat pada gambar ..
+ambar . "enis konstruksi saluran transmisi tegangan tinggi (S511) (a) #onstruksi tower besi baja (b) #onstruksi tiang beton (Sumber & S!86 '' & 'AA;)
#onstruksi menara besi baja merupakan jenis konstruksi S511 ataupun S51?1 yang paling banyak digunakan di jaringan !86, karena mudah dirakit
terutama untuk pemasangan di daerah pegunungan dan jauh dari jalan raya. !enggunaan konstruksi menara besi baja perlu pengawasan yang intensi$, karena besi baja yang terdapat pada menara rawan terhadap pencurian sehingga mengakibatkan menara listrik tersebut roboh, dan penyaluran energi listrik ke konsumen menjadi terganggu. ".".4
G$'(()$' P$2$ S$l)&$' T&$'+*-++angguan pada rangkaian adalah semua kegagalan yang berhubungan
dengan aliran arus ke beban. %erikut ini adalah gangguan di saluran transmisi& ".".4.1 G$'(()$' S$%) $+$ Ke T$'$h +angguan satu $asa ke tanah merupakan jenis gangguan yang sering
terjadi. +angguan ini merupakan >C dari total gangguan pada transmisi saluran udara. :ontoh gangguan satu $asa ke tanah adalah gangguan akibat adanya pohon yang menimpa salah satu $asa pada saluran transmisi tenaga listrik. !ada saat terjadi gangguan satu $asa ke tanah pada $asa a maka I b , I c dan * a , sehingga persamaan arus dan tegangannya menjadi seperti berikut& Ia' Ia Ia *a *a E *a' E *a -Ia' F E ?a G Ia' F' G Ia' F
Sehingga diperoleh& E a
Ia'
Z 1+ Z 2 Z 0
HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH
(.')
#arena terdapat hubungan dengan tanah maka pada gangguan satu $asa ke tanah mengalir arus Ia. Sedangkan bila tidak terdapat hubungan dengan tanah seperti gangguan dua $asa maka arus I a tidak ada atau Ia .
".".4." G$'(()$' D)$ $+$
+angguan dua $asa biasanya disebabkan oleh adanya kawat putus dan mengenai $asa lain. !ada gangguan ini, $asa yang terganggu adalah $asa b dan $asa c. tetapi gangguan dua $asa ini tidak terhubung dengan tanah sehingga $asa c yang terganggu berlaku hubungan sebagai berikut * b *c, Ia dan I b -Ic. Dengan generator dihubungkan dengan tanah maka F bernilai tertentu sehingga *a . Dengan menggunakan persamaan * a' *a diperoleh ?a G Ia' F' G Ia' F, sehingga dengan penyelesaian untuk I a' diperoleh & Ea
Ia'
Z 1+ Z 2
HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH
(.) a. +angguan Dua 3asa #e 1anah !ada gangguan dua $asa ke tanah dengan $asa yang terganggu adalah $asa b dan $asa c maka * b , *c , dan I a , persamaannya menjadi sebagai berikut&
Sehingga diperoleh * a' *a *a7
Ia' E Ia E Ia E a Z 0
− Ia 1
Z 1 Z 0
+
E a Z 1
− Ia 1 +
E a Z 2
− Ia 1
Z 1 Z 2
=
Ea Z 1
Sehingga diperoleh Z
¿ 2 +¿ Z 0
Ia'
¿ 0 /¿ ¿
HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH(.7)
Z 1 + Z 2 Z ¿ Ea
¿
!ada gangguan dua $asa ke tanah mengalir arus Ia karena terdapat hubungan dengan tanah.
".".4.3 G$'(()$' T-($ $+$ +angguan tiga $asa merupakan gangguan simetris, karena kesimetrisan
tegangan dan arus pada saat terjadinya gangguan. "enis gangguan ini dapat disebabkan oleh kegagalan isolasi pada peralatan atau adanya !lashover pada saluran yang disebabkan oleh petir atau kesalahan operasi dari petugas. +angguan ini merupakan jenis gangguan yang paling jarang terjadi namun harus diperhitungkan dalam perencanaan,
karena gangguan ini
mengakibatkan
mengalirnya arus yang sangat tinggi pada peralatan proteksi sehingga harus dapat dideteksi oleh rale. Si$at arus gangguan simetris, artinya arus gangguan akan menuju ke keadaan steady state, tetapi tetap terganggu. !ada gangguan tiga $asa, karena kesimetrisannya maka secara teori tidak akan terdapat arus I dan I. ".".5
K'+e RA enurut 9ooney dan /euvel (B), 9: adalah proses empat langkah
yang meliputi& '. !engumpulan data 1anpa lengkap in$ormasi dan pemahaman tentang kejadian tersebut, $aktor-$aktor penyebab dan akar penyebab yang terkait dengan kejadian tersebut tidak dapat diidenti$ikasi. Sebagian besar waktu yang dihabiskan dalam menganalisis suatu peristiwa akan dihabiskan dalam pengumpulan data. . !embuatan diagram $aktor penyebab. Dimulai dengan !ishbone chart yang dimodi$ikasi setiap kali $akta yang lebih relevan terungkap. 3aktor penyebab adalah semua hal yang berkontribusi (kesalahan manusia dan kegagalan komponen) pada kejadian, yang jika dihilangkan, akan mampu mencegah terjadinya atau mengurangi keparahan. Dalam banyak analisis tradisional, semua perhatian akan dicurahkan pada $aktor penyebab yang paling terlihat. 7. Identi$ikasi akar penyebab. 8angkah ini melibatkan penggunaan diagram keputusan untuk mengidenti$ikasi alasan yang mendasari atau alasan dari setiap $aktor penyebab. Struktur diagram menunjukkan proses penalaran dari para peneliti dengan membantu mereka menjawab pertanyaan tentang mengapa $aktor penyebab tertentu ada atau terjadi. Identi$ikasi akar penyebab membantu penyidik menentukan alasan
mengapa peristiwa itu terjadi sehingga masalah di sekitar kejadian dapat diatasi. B. !encarian 9ekomendasi dan implementasi. 8angkah berikutnya adalah pencarian rekomendasi. Setelah identi$ikasi akar penyebab untuk $aktor penyebab tertentu, rekomendasi yang dapat dicapai untuk mencegah kekambuhan.
#A# III METODE PENELITIAN6PENULISAN 3.1
Te*$% D$' W$k%) Pe'el-%-$' !enelitian dan analisis data dilakukan di !1. !86 (!ersero) 9ayon #apal.
4aktu pelaksanaan dimulai dari bulan 3ebruari '. 3."
A'$l-+-+ D$%$ Data adalah sumber re$erensi yang sangat penting yang digunakan dalam
penelitian ini. da dua $aktor yang perlu diperhatikan dalam melaksanakan penelitian ini, yaitu sumber data dan metode pengumpulan data. 3.".1 S)*/e& D$%$ Sumber data yang digunakan dalam pembahasan proposal ini adalah data sekunder yang diperoleh dari !1. !86 (!ersero) 9ayon #apal dan studi literatur serta sumber-sumber lain yang mendukung usulan proposal ini. 3."." Me%2e Pe'()*)l$' D$%$ etode pengumpulan data menggunakan metode kuantitati$ data-data yang dikumpulkan berupa angka dengan data historis. 3.3
A'$l-+-+ D$%$ nalisis dalam penelitian proposal yang akan dilakukan berada dalam
tahapan berikut& '. !engumpulan data beban jaringan +ardu Induk #apal ke +ardu Induk !esanggaran. . !engolahan data yang telah di dapat.
DATAR PUSTAKA
http&==sta$$.ui.ac.id=system=$iles=users=chairul.hudaya=material=papertransmissiono$ electricalenergy.pd$
http&==download.portalgaruda.org=article.php article'@>;@AvalBB>title68ISISC#?++86CISJ8SI C#I%1C!91I8CDIS:/9+?C!DC#%?8 C6KS?%'-StudiCkonsep8iteratur.pd$ http&==download.portalgaruda.org=article.php article'@7@AvalB;ABtitle68ISISC+6++56CSIS1? C196SISIC8IS19I#C?6++56#6C?1JD? C9JJ1C:5S?C68A@@valB'>; http&==mte.pasca.mercubuana.ac.id=wp-content=uploads='7==7.udrik.pd$ https&==wisuda.unud.ac.id=pd$='BB'-7-%%CII.pd$ https&==wisuda.unud.ac.id=pd$=ABB-7-%%C.pd$
8!I96
