ANALISA PENGGUNAAN RECLOSER PADA JARINGAN DISTRIBUSI 20 KV DI GI BULUKUMBA
PROPOSAL SKRIPSI
. IRFAN 421 14 016
PROGRAM STUDI D-4 TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG MAKASSAR 2018
HALAMAN PERSETUJUAN
Proposal skripsi ini dengan judul ANALISA PENGGUNAAN RECLOSER PADA JARINGAN DISTRIBUSI 20 KV DI GI BULUKUMBA oleh Irfan NIM
421 14 016 dinyatakan layak untuk diseminarkan.
Makassar, 12 Januari 2018
Mengetahui
Menyetujui,
Ketua Program Studi
Dosen Pengarah,
Sofyan, ST., MT
Purwito, S.T, M.T
NIP 19800303 201504 1 003
NIP 19660719 19660719 199003 1 001
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
Proposal skripsi ini dengan judul ANALISA PENGGUNAAN RECLOSER PADA JARINGAN DISTRIBUSI 20 KV DI GI BULUKUMBA oleh Irfan NIM
421 14 016 dinyatakan layak untuk diseminarkan.
Makassar, 12 Januari 2018
Mengetahui
Menyetujui,
Ketua Program Studi
Dosen Pengarah,
Sofyan, ST., MT
Purwito, S.T, M.T
NIP 19800303 201504 1 003
NIP 19660719 19660719 199003 1 001
ii
DAFTAR ISI
HALAMAN PERSETUJUAN ................................. ....................................................... ............................................. ......................... .. ii
DAFTAR ISI ........................................................ .............................................................................. ............................................. ............................ ..... iii
DAFTAR GAMBAR ........................................... ................................................................. ............................................ ............................ ...... vi
PENDAHULUAN.......................................................... ................................................................................ ............................. ....... 1
1.1
Latar Belakang Masalah ................................... ......................................................... ........................................ .................. 1
1.2
Rumusan Masalah ............................................ ................................................................... ........................................ ................. 3
1.3
Ruang Lingkup Penelitian Penelitia n .................................... .......................................................... .................................... .............. 3
1.4
Tujuan dan Manfaat Penelitian ........................................... ................................................................. ...................... 3
1.4.1
Tujuan Penelitian .......................................... ................................................................. .................................... ............. 3
1.4.2
Manfaat Penelitian ........................................... .................................................................. ................................. .......... 4
TINJAUAN PUSTAKA............................................ ................................................................... ................................. .......... 5
2.1
Sistem Jaringan Distribusi ........................ ............................................... .............................................. ......................... .. 5
2.2
Bentuk Jaringan ................................................ ...................................................................... ........................................ .................. 6
2.2.1
Jaringan Radial ........................... ................................................. ............................................. ................................. .......... 7
iii
2.2.2
Jaringan Ring ....................................................... .............................................................................. ............................. ...... 8
2.2.3
Jaringan Spindel ............................................ ................................................................... .................................. ........... 10
2.3
Sistem Proteksi Jaringan Distribusi ............................................ ........................................................ ............ 12
2.4
Gangguan Hubung Singkat Pada Sistem Distribusi ............................... ............................... 13
2.4.1
Menghitung impedansi sumber ................................ ...................................................... ........................ 14
2.4.2
Menghitung reaktansi trafo ............................................. ............................................................. ................ 15
2.4.3
Menghitung impedansi penyulang ........................... .................................................. ....................... 16
2.4.4
Menghitung impedansi ekivalen jaringan .............................. ....................................... ......... 16
2.4.5
Gangguan hubung singkat 3 fasa ........................................... .................................................... ......... 18
2.4.6
Gangguan hubung singkat 2 fasa ........................................... .................................................... ......... 19
2.4.7
Gangguan hubung singkat 1 fasa ke tanah .......................... ...................................... ............ 21
2.5
Pemutus Balik Otomatis (Recloser) ........................................... ....................................................... ............ 22
2.5.1
Fungsi Recloser ............................................. .................................................................... .................................. ........... 23
2.5.2
Urutan Kerja Recloser .......................................... ................................................................. ........................... .... 23
2.5.3
Prinsip Kerja Recloser ..................... Recloser ............................................ .............................................. ....................... 25
2.6
ETAP 12.6.0 .............................................. .................................................................... ............................................ ........................ 26
BAB III METODE M ETODE PENELITIAN.................................................... PENELITIAN........................................................................ .................... 28
3.1
Tempat dan Waktu Penelitian Penelit ian ................................................ ................................................................ ................ 28
iv
3.1.1
Tempat Penelitian............................................................................ 28
3.1.2
Waktu Penelitian ............................................................................. 28
3.2
Jadwal Penelitian .................................................................................... 28
3.3
Alat dan Bahan ....................................................................................... 29
3.4
Prosedur Penelitian ................................................................................. 29
3.5
Metode Pengumpulan Data .................................................................... 30
3.6
Teknik Analisis Data .............................................................................. 30
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 32
LAMPIRAN .......................................................................................................... 34
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Bentuk jaringan tipe Radial .................................................................... 8
Gambar 2 Bentuk Jaringan Tipe Ring..................................................................... 9
Gambar 3 Bentuk Jaringan Tipe Spindel .............................................................. 11
Gambar 4 Gangguan hubung singkat 3 fasa ......................................................... 18
Gambar 5 Gangguan hubung singkat 2 fasa ......................................................... 19
Gambar 6 Gangguan hubung singkat 2 fasa ......................................................... 21
Gambar 7 Urutan Operasi Recloser Gangguan Permanen .................................... 23
Gambar 8 Urutan Operasi Recloser Gangguan sementara .................................... 24
Gambar 9 Diagram Blok Recloser ........................................................................ 26
Gambar 10 Tampilan program ETAP dan keterangan singkatnya ....................... 28
Gambar 11 Diagram Alir Penelitian ..................................................................... 31
vi
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Masalah
Pengaman sistem distribusi tenaga listrik merupakan salah satu unsur dari pemenuhan pelayanan. Jumlah pemadaman atau gangguan yang terjadi pada suatu sistem tenaga listrik menjadi acuan dalam menentukan keandalan suatu sistem tenaga listrik. Keandalan yang baik akan membutuhkan suatu sistem proteksi yang koordinatif dalam suatu sistem kelistrikan.
Salah satu permasalahan yang ada di Gardu Induk Bulukumba, yaitu sering terjadi gangguan hubung singkat pada salah satu penyulang yang dipasok oleh transformator daya. Tercatat sepanjang tiga tahun terakhir ini hampir setiap bulannya sering terjadi gangguan hubung singkat, bahkan dalam beberapa bulan terakhir terjadi gangguan pada penyulang yang berdampak pada tripnya rele masukan akibat kegagalan atau keterlambatan sistem proteksi pada penyulang. Hal ini sangat riskan terjadi, karena tripnya rele masukan 20 kV mengakibatkan tripnya penyulang – penyulang lain yang mendapat suplai dari masukan tersebut yang tidak mengalami gangguan.
Oleh karena itu, PT. PLN (PERSERO) Area Bulukumba membutuhkan analisis ulang terhadap sistem kelistrikan sehingga keandalan sistem tetap terjaga. Salah satu metode yang dilakukan adalah koordinasi peralatan pengaman, terutama koordinasi pada saat terjadi gangguan hubung singkat yaitu gangguan hubung singkat 3 fasa dan 2 fasa dengan memfungsikan rele arus lebih (OCR) baik pada 1
sisi masukan maupun penyulang sebagai pengaman cadangan serta Penutup Balik Otomatis (PBO) atau Recloser yang terletak pada penyulang 20 kV sebagai pengaman utama.
Pemutus Balik Otomatis / Recloser merupakan
salah satu peralatan
pengaman SUTM 20 kv yang berfungsi untuk mengantisipasi gangguan sesaat sehingga pemadaman listrik dapat diantisipasi, sehingga daerah pemadaman tidak meluas sehingga kontinyuitas penyaluran tenaga listrik dapat berjalan dengan baik.
Dalam proses bekerjanya alat recloser ini , harus didukung dengan peralatan proteksi lainnya salah satunya yaitu rele arus lebih. Rele arus lebih ini berguna untuk
merasakan
adanya
gangguan yang terjadi sehingga dapat memerintah
recloser untuk trip. Koordinasi antara recloser dan rele arus lebih sangat dibutuhkan supaya mendapatkan hasil kerja yang semestinya dan proteksi jaringan distribusi menjadi aman.
Begitu juga halnya dengan penyulang yang ada di gardu induk Bulukumba khusunya penyulang di trafo daya satu dan dua. Koordinasi antara recloser dan rele arus lebih harus di analisa supaya mendapatkan hasil kerja yang maksimal dengan menggunakan sebuah program simulator. Adapun simulator
tersebut
adalah software ETAP versi 12.6.
Maka berdasarkan hal tersebut, penulis mencoba menganalisa penggunaan recloser untuk pengaman arus lebih pada jaringan distribusi 20 kv pada gardu induk Bulukumba. 2
1.2
Rumusan Masalah
Dalam tugas akhir ini yang menjadi rumusan masalah adalah :
1. Bagaimana recloser bekerja mulai dari mendapatkan arus gangguan trip sampai dengan recloser kembali beroperasi seperti sebelum terjadinya gangguan. 2. Unjuk kerja recloser akan trip jika terjadi arus gangguan
1.3
Ruang Lingkup Penelitian
Permasalahan yang terdapat pada sistem tenaga litrik adalah bermacammacam jenisnya, berdasarkan judul dari pembahasan tugas akhir ini , perlu adanya pembatasan permasalahan sebagai berikut.
Pembahasan mengenai sistem cara kerja dari recloser pada jaringan distribusi 20 kV di wilayah PT. PLN (PERSERO) area Bulukumba.
1.4
Tujuan dan Manfaat Penelitian
1.4.1 Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan tujuan :
1. Untuk menganalisa kemampuan sistem proteksi dan unjuk kerja dari recloser jika terjadi gangguan pada jaringan distribusi tegangan menengah 20 kV. 2. Untuk menganalisa seberapa besar perbedaan waktu trip jika terjadi gangguan phase-trip dan ground-trip pada recloser 3
1.4.2 Manfaat Penelitian
Manfaat yang didapat dari penelitian ini adalah :
1. Memberikan informasi kepada masyarakat tentang keandalan recloser sebagai sistem proteksi pada jaringan distribusi 20 kV. 2. Manfaat bagi peneliti adalah memperdalam pengetahuan tentang karakteristik dan pengaturan recloser di wilayah kerja PT. P LN (Persero) area Bulukumba.
4
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Sistem Jaringan Distribusi
Bagian dari sistem tenaga listrik yang paling dekat dengan pelanggan adalah sistem distribusi. Sistem distribusi adalah bagian sistem tenaga listrik yang paling banyak mengalami gangguan, sehingga masalah utama dalam operasi sistem distribusi adalah mengatasi gangguan.
Tenaga listrik dibangkitkan dalam pusat-pusat listrik seperti PLTA, PLTU, PLTG, PLTP dan PLTD kemudian disalurkan melalui saluran transmisi setelah terlebih dahulu dianikkan tegangannya oleh transformator penaik te gangan (step up transformator) yang ada pada pusat listrik. Setelah tenaga listrik disalurkan melalui saluran transmisi maka sampailah tenaga listrik ke gardu induk (GI) untuk diturunkan tegangannya melalui transformator penurun tegangan (step down transformator) menjadi tegangan menengah atau juga yang disebut sebagai tegangan distribusi primer. Tegangan distribusi primer yang diapakai PLN adalah 20 KV, 12 KV, dan 6 KV. Kecenderungan saat ini menunjukkan bahwa tegangan distribusi primer PLN yang berkembang adalah 20 KV.
Jaringan setelah keluar dari GI bisa disebut jaringan distribusi, sedangkan jaringan antara pusat listrik dengan GI disebut jaringan transmisi. Setelah tenaga listrik disalurkan melalui jaringan distribusi primer makan kemudian tenaga listrik diturunkan tegangannya dalam gardu – gardu distribusi menjadi tegangan rendah dengan tegangan 380/220 volt 220/110 volt, kemudian disalurkan melalui 5
jaringan tegangan rendah (JTR) untuk selanjutnya disalurkan ke rumah – rumah pelanggan (konsumen) PLN.
Pelanggan yang
mempunyai
daya
tersambung
besar
tidak dapat
disambung melalui jaringan tegangan rendah melainkan disambung langsung pada jaringan tegangan menengah bahkan ada pula yang disambung pada jaringan tegangan tinggi, tergantung besarnya daya tersambung.
2.2
Bentuk Jaringan
Masalah utama dalam operasi sistem distribusi adalah bagaimana mengatasi gangguan dengan cepat karena gangguan yang terbanyak dalam sistem tenaga listrik terdapat dalam sistem distribusi jaringan distribusi tegangan menengah atau juga disebut jaringan distribusi primer. Gangguan pada SUTM jumlahnya lebih banyak dan kebanyakan bersifat temporer sedangkan pada kabel tanah jumlah lebih sedikit tetapi kebanyakan bersifat sementara. Oleh karena itu banyak dipakai penutup balik (recloser) untuk SUTM.
Ada beberapa bentuk sistem distribusi yang umum dipergunakan untuk menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik yaitu : sis tem Radial, sistem Ring dan sistem Spindel.
Pemilihan dari masing-masing jaringan distribusi tersebut tergantung pada keperluan dan keandalan sistem yang di inginkan, seperti kontiniutas
6
penyalur/pelayanan tenaga listrik, perkembangan beban dan faktor ekonomis yang di inginkan.
Khusus dalam pembahasan disini, uraian mengenai bentuk jaringan distribusi akan dibatasi, akan di bahas antara lain :
2.2.1 Jaringan Radial
Sistem radial merupakan bentuk sistem jaringan distribusi yang paling sederhana
dan
yang
paling
umum
dipakai
untuk
menyalurkan
dan
mendistribusikan tenaga listrik. Sistem ini dikatakan karena dar i kenyataan bahwa jaringan ini ditarik secara radial dari gardu ke pusat-pusat beban/konsumen yang dilayaninya. Sistem ini terdiri dari saluran utama dan saluran cabang.
Pelayanan tenaga listrik untuk suatu daerah beban tertentu dilaksanakan dengan memasang transformator pada sembarang titik pada jaringan yang terdekat mungkin dengan daerah beban yang dilayaninya. Transformator ini berguna untuk menurunkan tenaga sistem agar dapat dikonsumsikan pada beban konsumen. Untuk daerah beban yang menyimpang jauh dari saluran utama atau saluran cabang maka akan ditarik lagi saluran tambahan yang dicabangkan pada saluran tersebut.
Ditinjau dari besarnya penampang saluran maka penampang yag terdekat dengan sumber daya akan memiliki penampang terbesar, kemudian akan berangsur-angsur mengecil ke arah ujung saluran. Hal ini disebabkan karena semakin dekat dengan suberdaya distribusi kerapatan arusnya akan semakin besar. Gambar bentuk jaringan tipe radial dapat dilihat pada gambar 1. 7
Gambar 1 Bentuk jaringan tipe Radial
Kelemahan yang dimiliki oleh sistem radial ini adalah voltage dropnya cukup besar dan bila terjadi ganguan pada sistem akan dapat mengakibatkan jatuhnya sebagian atau keseluruhan bagian sistem.
Sistem radial ini kurang cocok dipergunakan untuk mensupplay beban seperti rumah sakit, instalasi militer atau beban lainnya yang memerlukan tingkat keandalan yang cukup tinggi.
2.2.2 Jaringan Ring
Sistem ini disebut rangkaian tertutup, karena saluran primer yang menyalurkan daya sepanjang daerah beban yang dilayaninya membentuk suatu rangkaian tutup. Gambar 2 menujukkan bentuk umum dari sistem rangkaian tertutup. 8
Gambar 2 Bentuk Jaringan Tipe Ring
Pada gambar tampak pada bagian-bagian tertentu dari sistem rangkaian tertutup dipasang peralatan pemisah / penghubung untuk memerlukan saluran bagian (seksi-seksi), guna melokalisir gangguan yang mungkin terjadi pada sistem. Antara saluran primer yang satu dengan saluran primer lainnya juga dipasang peralatan pemutus seksi otomatis yang berfungsi sebagai Loop switch. Untuk memisahkan saluran secara otomatis bila saat salah satu salurannya mengalami gangguan. Pengoperasian dari peralatan pemutus ini juga akan menentukan pengoperasian normally open (NO) maka sistem akan bekerja sebagai Loop terbuka, sedangkan untuk pengoperasian normally closed (NC) maka sistem akan bekerja sebagai loop tertutup.
Sistem rangkai tertutup banyak digunakan untuk mensupplay daerah beban dengan kerapatan beban yang cukup tinggi, seperti beban-beban industri, beban 9
komersial, rumah sakit dan sebagainya. Sifat-sifat lain yang dimiliki oleh sistem rangkaian tertutup adalah drop tegangannya cukup rendah. Tingkat keandalan cukup tinggi dan baik dan cukup baik perluasan jari ngan.
2.2.3
Jaringan Spindel
Sistem spindel ini sebetulnya merupakan perkembangan dari sistem jaringan Loop – Radial. Beberapa feeder utama keluar dari sebuah gardu induk dan kemudian bertemu ujung-ujungnya pada sebuah gardu hubung (bus – refleksi).
Jaringan spindel ini normalnya adalah radial, rel daya pada gardu induk mensupplai daya ke masing – masing kabel kerja ( feeder utama). Jika terjadi gangguan di suatu seksi, pemutus daya akan feeder yang bersangkutan akan terbuka. Setelah gangguan diisolir, sementara disconnect – switch yang normaly – open pada bus refleksi dimasukkan, sehingga daya akan mengalir dari gardu induk melalui kabel cadangan (exprees - feeder), masuk ke bus refleksi, kemudian mensupplai kabel sisanya.
Sebuah pola spindel terdiri dari beberapa kabel kerja dan sebuah kabel cadangan (express-feeder). Gardu-gardu trafo distribusi disambungkan hanya kabel-kabel kerja. Jadi kabel cadangan hanya berfungsi untuk menyalurkan daya listrik kesepanjang kabel kerja yang masih sehat, setelah daerah gangguan dipisahkan dari jaringan yang beroperasi. Untuk dipergunakan setiap saat, disini perlunya kabel cadangan selalu bertentangan agar kerusakan yang mungkin terjadi
10
pada kabel ini dengan segera dapat diketahui. Sistem spindel sangat baik digunakan untuk memenuhi kebutuhan :
1. Peningkatan keandalan/kontiniutas pelayanan sistem. 2. Penurunan/penekanan rugi-rugi akbat gangguan pada sistem. 3. Sangat baik dipergunakan untuk mensuplai daerah beban yang memiliki kerapatan yang cukup tinggi. 4. Perluasan jaringan dapat dilakukan dengan mudah/baik
Tingkat keandalan dari sistemspindel adalah paling baik diantara sistem jaringan distribusi lainnya, namun kerugian adalah biaya investasi awalnya cukup tinggi dibandingkan dengan siste jaringan sebelumnya. Gambar jaringan tipe spindel dapat dilihat pada gambar 3.
Gambar 3 Bentuk Jaringan Tipe Spindel
11
2.3
Sistem Proteksi Jaringan Distribusi
Sistem proteksi tenaga listrik adalah sistem proteksi yang dipasang pada sebuah peralatan-peralatan listrik suatu sistem tenaga listrik, misalnya motor generator, transformer, jaringa dan lain-lain, terhadap kondisi abnormal over kondisasi sistem itu sendiri. Abnormal itu dapat berupa antara lain : hubung singkat, tegangan lebih, frekuensi sistem rendah, asinkron dan lain-lain.
Manfaat dari sistem proteksi adalah sebagai berikut :
1.
Menghindari ataupun untuk mengurangi kerusakan peralatan-peralatan akibat gangguan (kondisi abnormal operasi sistem). Semakin cepat reaksi perangkat proteksi yang digunakan maka akan semakin sedikit pengaruh gangguan kepada kemungkinan kerusakan alat.
2.
Cepat melokalisir luas daerah yang mengalami gangguan, menjadi sekecil mungkin.
3.
Dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen dan juga mutu listrik yang baik.
4.
Mengamankan manusia t erhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik.
Pengetahuan mengenai arus-arus yang timbul dari berbagai tipe gangguan pada suatu lokasi merupakan hal yang sangat esensial bagi pengoperasian sistem proteksi secara efektif. Jika terjadi gangguan pada sistem, para operator yang merasakan adanya gangguan tersebut diharapkan segera dapat mengoperasikan circuit breaker (CB) yang tepat untuk mengeluarkan sistem yang terganggu atau 12
memisahkan pembangkit dari jaringan yang terganggu. Sangat sulit bagi seorang operator untuk mengawasi gangguan-gangguan yang mungkin terjadi dan menentukan CB mana yang dioperasikan untuk mengisolir gangguan tersebut secara manual.
Mengingat arus gangguan yang cukup besar, maka perlu secepat mungkin dilakukan proteksi. Hal ini juga perlu satuan peralatan yang digunakan untuk mendeteksi keadaan keadaan yang tidak normal tersebut dan selanjutnya menginstruksikan circuit breaker yang tepat untuk bekerja memutuskan rangkaian atau sistem terganggu dan peralatan tersebut kita kenal dengan relai.
2.4
Gangguan Hubung Singkat Pada Sistem Distribusi
Berdasarkan PUIL 2011, “Arus hubung singkat adalah arus lebih yang di akibatkan oleh gangguan impedansi yang sangat kecil mendekati nol antara dua penghantar aktif dalam kondisi operasi normal berbeda potensialnya”. Perhitungan arus hubung singkat dari sistem 20 kV yang di pasok dari gardu induk, Untuk menghitung arus hubung singkat pada sistem diatas, pertama – tama hitung impedansi sumber (reaktansi) dalam hal ini diambil dari data hubung sinkat pada bus 150 kV, kedua menghitung reaktansi trafo tenaga, ketiga menghitung impedansi penyulang.
13
2.4.1 Menghitung impedansi sumber
Berdasarkan rumus perhitungan impedansi sumber maka data yang diperlukan adalah data hubung singkat pada bus primer trafo.
Rumus:
=
..................................................(1)
Keterangan:
Zs
= Impedansi sumber (dalam hal ini pada sisi sumber 150 kV) (Ohm)
kV
= Tegangan pada sisi primer ( Volt)
MVAhs = Short circuit level trafotenaga (MVA)
Perlu di ketahui bahwa impedansi sumber ini adalah nilai ohm pada sisi 150 kV, karena arus gangguan hubung singkat yang akan di hitunga dalah gangguan hubung singkat sisi 20 kV, maka impedansi sumber tersebut harus di konversikan sumber 20 kV, sehingga pada perhitungan arus gangguan nanti sudah menggunakan sumber 20 kV. Untuk mengkonversikan impedansi yang terletak disisi 150 kV, dilakukan dengan cara sebagai berikut:
( ) =
× ( 5 ) .............................(2)
14
2.4.2
Menghitung reaktansi trafo
Untuk menghitung reaktansi trafo, digunakan rumus sebagai berikut :
( %) =
..............................................(3) ()
Keterangan : Xt
= Reaktansi trafo (Ω)
Nilai reaktansi trafo tenaga : Reaktansi urutan positif, negatif (Xt1 = Xt2)
= % × ( 100%)...................................(4) Reaktansi urutan nol (X t0)
Reaktansi urutan nol ini didapat dengan memperhatikan data trafo tenaga itu sediri yaitu dengan melihat kapasitas belitan delta yang ada dalam trafo itu :
1. Untuk trafo dengan hubungan belitan Δ/Y dimana kapasitas belitan delta sama besar dengan kapasitas belitan Y, maka X t0 = Xt1 2. 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 dalam tetapi tidak dikeluarkan kecuali satu terminal delta untuk ditanahkan) 3. Untuk trafo tenaga dengan hubungan YY dan tidak mempunyai belitan delta didalamnya
15
2.4.3 Menghitung impedansi penyulang
Menghitung impedansi penyulang, impedansi penyulang ini dihitung tergantung dari besarnya impedansi per meter penyulang yang bersangkutan, dimana besar nilainya dibentuk dari konfigurasi tiang yang digunakan untuk jaringan SUTM atau dari jenis kabel tanah untuk jaringan SKTM. Dalam perhitungan disini diambil dengan impedansi.
Z1 = Z2 = % panjang × panjang penyulang × (R 1 + jX1).............(5)
Keterangan :
Z1= impedansi urutan positif (Ω) Z2= impedansi urutan negatif (Ω)
Dengan menghitung nilai impedansi penyulang untuk lokasigangguan yang dalam perhitungan ini disimulasikan terjadi pada lokasi dengan jarak 0%, 25%, 50%, 75% dan 100% panjang penyulang.
2.4.4 Menghitung impedansi ekivalen jaringan
Perhitungan yang akan dilakukan disini adalah perhitungan besarnya nilai impedansi positif (Z1 eq), negatif (Z2 eq), dan nol (Z 0 eq) dari titik gangguang sampai ke sumber, sesuai dengan urutan di atas. Karena dari sumber ke titik gangguan impedansi yang terbentuk adalah tersambung seri, maka perhitungan Z 1 eqdan Z2 eqdapat
langsung menjumlahkan impedansi – impedansi tersebut.
16
Sedangkan untuk perhitungan Z 0 eqdimulai dari titik gangguan sampai ke trafo tenaga yang netralnya ditanahkan. Untuk menghitung Z 0 eqini, diumpamakan trafo tenaga yang terpasang mempunyai hubungan Yyd, dimana mempunyai nilai X t0 = 3Xt1.
Adapun rumus perhitungan Z 1 eqdan Z2 eq adalah sebagai berikut :
Z1 eq= Z2 eq= Z1s+ Z1t+ Z1 penyulang ...............................................(6) Keterangan : Z1s= Hitungan impedansi sumber Z1t= Hitungan impedansi trafo Z1 penyulang= Tergantung dari lokasi gangguan
Karena lokasi gangguan disimulasikan terjadi pada 25%, 50%, 75%, dan 100% panjang penyulang maka Z 1 eq(Z2 eq) yang didapat juga pada lokasi tersebut.
Perhitungan Z0 eq :
Z0 eq= Zt0 + 3R n+ Z0 penyulang .........................................................(7)
Keterangan :
R n= Pentanahan netral pada trafo (Ω)
Karena lokasi gangguan disimulasikan terjadi pada 25%, 50%, 75%, dan 100% panjang penyulang maka Z 0 eq yang didapat juga pada lokasi tersebut.
17
Setelah mendapatkan impedansi ekivalen sesuai dengan lokasi gangguan, selanjutnya perhitungan arus gangguan hubung singkat dapat dihitung dengan mengguanakan rumas dasar seperti dijelaskan sebelumnya, hanya saja impedansi ekivalen mana yang dimasukan ke dalam rumus dasar tersebut adalah tergangtung dari hubung singkat 3 fasa, 2 fasa dan 1 fasa ke tanah.
2.4.5 Gangguan hubung singkat 3 fasa
Kemungkinan terjadinya gangguan 3 fasa adalah putusnya salah satu kawat fasa yang letaknya paling atas pada transmisi atau distribusi, dengan konfigurasi kawat antar fasanya disusun secara vertikal. Kemungkinan terjadinya memang sangat kecil, tetapi dalam analisanya tetap harus diperhitungkan.
Kemungkinan lain adalah akibat pohon yang cukup tinggi dan berayun sewaktu angin kencang, kemudian menyentuh ketiga kawat pada transmisi dan distribusi. Gangguan hubung singkat 3 fasa dihitung dengan menggunakan rumus hukum ohm. Berikut adalah gambar hubung singkat 3 fasa :
Gambar 4 Gangguan hubung singkat 3 fasa
18
Rumus: ∅
=
Keterangan :
∅
= Arus gangguan hubung singkat 3 fasa (A)
V L-N
= Tegangan fasa – netral sistem 20 kV =
Z
= Impedansi urutan positif (Z1 eq) (Ω)
(V) √
Sehingga arus gangguan hubung singkat 3 fasa dapat dihitung sebagai berikut:
=
√
=
57 .............................................(8)
2.4.6 Gangguan hubung singkat 2 fasa
Kemungkinan terjadinya gangguan 2 fasa dosebabkan oleh putusnya kawat fasa tengah pada transmisi atau distribusi. Kemungkinan lainnya adalah dari rusaknya isolator di transmisi atau distribusi sekaligus 2 fasa. Gangguan seperti ini biasanya mengakibatkan 2 fasa ke tanah. Berikut gambar rangkaian hubung singkat 2 fasa.
Gambar 5 Gangguan hubung singkat 2 fasa
19
Gangguan hubung singkat 2 fasa dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
∅ =
√ .......................................................................................(9) +
Keterangan :
∅= Arus gangguan hubung singkat 2 fasa (A) V L-N = Tegangan fasa – netral sistem 20 kV (V) Z1= Impedansi urutan positif (Z1 eq) (Ω) Z2= impedansi urutan negatif (Z2 eq) (Ω)
Sehingga arus gangguan hubung singakat 2 fasa dapat dihitung sebagai berikut:
=
+
=
........................................................(10) +
Seperti halnya gangguan hubung singkat 3 fasa , gangguan hubung singkat 2 fasa juga dihitung untuk lokasi yang di asumsikan terjadi pada 25%, 50%, 50%, 75% dan 100% panjang penyulang. Dalam hal ini dianggap nilai Z 1eq = Z2eq, sehingga persamaan arus gagguan hubung singkat 2 fasa diatas dapat di sederhanakan menjadi :
=
.....................................................................(11) ×
20
2.4.7 Gangguan hubung singkat 1 fasa ke tanah
Kemungkinan terjadinya gangguan satu fasa ketanah adalah back flash over antara tiang ke salah satu kawat transmisi atau distribusi. Sesaat setelah tiang tersambar petir yang besar walaupun tahanan kaki tiangnya cukup rendah namun bisa juga gangguan fasa ke tanah ini terjadi sewaktu salah satu kawat fasa transmisi atau distribusi tersentuh pohon yang cukup tinggi dan lain – lain. Berikut gambar rangkaian hubung singkat satu fasa
Gambar 6 Gangguan hubung singkat 2 fasa
Berikut rumus yang dikemukakan ole Yulistiawan, dkk (2012:92)
∅− =
...................................................................................(12) +
Keterangan :
∅− = Arus gangguan urutan nol = I 0 V L-N = Tegangan fasa-netral sistem 20 kV =
√
= V ph
Z 1= Impedansi urutan positif (Z1eq) Z 2= Impedansi urutan negatif (Z2eq) Z 0= Impedansi urutan nol (Z0eq)
21
ℎ = 3 × .................................................(13) Sehingga arus gangguan hubung singkat 1 fasa ketanah dapat dihitung sebagai berikut :
20000 3 × ℎ √ 3 = = 3 × = = 3×
=
34641,016
, ............................................(14) +
=
Kembali sama halnya dengan perhitungan arus gangguan 3 fasa dan 2 fasa, arus gangguan 1 fasa ketanah juga dihitung untuk lokasi gangguan yang diasumsikan terjadi pada 25%, 50%, 75% dan 100% panjang penyulang, sehingga dengan rumus terakhir diatas dapat dihitung besarnya arus gangguan 1 fasa ketanah sesuai lokasi gangguan.
2.5
Pemutus Balik Otomatis (Recloser)
Recloser merupakan suatu peralatan pengaman yang dapat mendeteksi arus lebih, karena hubung singkat anatara fasa dengan fasa atau fasa dengan tanah, dimana recloser ini memutus arus dan menutup kembali secara otomatis dengan selang waktu yang dapat diatur sesuai dengan setting interval recloser.
22
2.5.1 Fungsi Recloser
Pada suatu gangguan permanen, recloser berfungsi memisahkan daerah atau jaringan yang terganggu sistemnya secara cepat sehingga dapat memperkecil daerah yang terganggu pada gangguan sesaat, recloser akan memisahkan daerah gangguan sesaat sampai gangguan tersebut akan dianggap hilang, dengan demikian recloser akan masuk kembali sesuai dengan settingannya sehingga jaringan akan aktif kembali secara otomatis.
2.5.2 Urutan Kerja Recloser
Waktu
membuka
karakteristiknya.
dan
menutup
recloser dapat diatur melalui kurva
Secara garis besar urutan kerja recloser diperlihatkan pada
gambar dibawah,
Gambar 7 Urutan Operasi Recloser Gangguan Permanen
23
Gambar 8 Urutan Operasi Recloser Gangguan sementara
Keterangan untuk gambar 6 dan 7 : Ib
: arus beban normal
Imt
: arus trip minimum
Ihs
: arus hubungan singkat
1
: waktu trip pertama (TCC)
2
: interval waktu reclose pertama
3
: waktu trip cepat kedua
4
: interval waktu reclose waktu kedua
5
: waktu trip lambat pertama
6
: interval waktu reclose waktu ketiga
7
: waktu trip lambat kedua
24
2.5.3 Prinsip Kerja Recloser
Recloser hampir sama dengan circuit breaker, hanya recloser dapat disetting untuk bekerja membuka dan menutup beberapa kali secara otomatis. Apabila feeder mendapat gangguan sementara, bila circuit breaker yang digunakan untuk feeder yang mendapat gangguan sementara, akan menyebabkan hubungan feeder terputus. Tetapi jika recloser yang digunakan diharapkan gangguan sementara tersebut tidak membuat feeder terputus, maka recloser akan bekerja beberapa kali sampai akhirnya recloser membuka.
Perlengkapan elektronik ditempatkan pada sebuah kotak yang terpisah dari tangka recloser. dalam melakukan perubahan karakteristik, tingkat arus penjatuh minimum dan urutan operasi recloser dapat dilakukan dengan mudah tanpa mengeluarkan recloser. Arus pada saluran dideteksi oleh trafo arus yang dipasang
pada bushing recloser, kemudian arus sekundernya dialirkan
elektronik control box. Setelah mencapai oleh program karakteristik mengirimkan
waktu
tunda
yang
ke
ditentukan
arus – waktu , maka rangkaian trip (penjatuh)
sinyal untuk melepaskan kontak utama recloser.
Rele urutan kerja akan direset timing pada posisi semula untuk mengatur penutupan kembali berikutnya. Apabila ternyata gangguan yang terjadi belum hilang, maka pada pembukaan yang terakhir sesuai urutan kerja recloser akan berada pada posisi lock out ( terkunci). Diagarm blok recloser dapat dilihat pada gambar 8 dibawah ini.
25
Gambar 9 Diagram Blok Recloser
2.6
ETAP 12.6.0
Dalam perancangan dan analisis sebuah sistem tenaga listrik, sebuah software aplikasi sangat dibutuhkan untuk merepresentasikan kondisi real.Hal ini dikarenakan sulitnya meng-uji coba suatu sistem tenaga listrik dalam skala yang besar terhadap kondisi transien yang ekstrim. ETAP Power Station 6.0.0 merupakan salah satu software aplikasi yang banyak digunakan untuk mensimulasikan sistem tenaga listrik. Secara umum ETAP dapat digunakan untuk simulasi hasil perancangan dan analisis suatu sistem tenaga listrik yang meliputi:
1. Menggambarkan denah beban-beban 2. Men-setting data-data beban dan jaringan 3. Merancang diagram satu garis (One Line Diagram) 26
4. Menganalisis aliran daya (Load Flow) 5. Menghitung gangguan hubung singkat (Short Circuit) 6. Menganalisis Motor Starting atau keadaan Transien.
Setiap komponen Sistem Tenaga Listrik dapat digambarkan dalam worksheet atau ruang kerja program dengan lambang-lambang tertentu. Spesifikasi masing-masing komponen dapat disesuaikan keadaan sebenarnya atau kondisi nyata di lapangan. Spesifikasi ini juga dapat dipilih sesuai data umumnya yang dapat diambil dari library atau data yang ada pada program. Misalnya, panjang dan ukuran kabel, kapasitas
dan rating trafo, kapasitas dan tegangan
beban dan lain-lain.
27
Adapun tampilan Program ETAP Power Station sebagaimana tampak ada gambar berikut :
Gambar 10 Tampilan program ETAP dan keterangan singkatnya
28
BAB III METODE PENELITIAN
3.1
Tempat dan Waktu Penelitian
3.1.1 Tempat Penelitian
Tempat penelitian dilaksanakan di wilayah PT. PLN (PERSERO) Panrita Lopi yang beralamat di Jl. S. Majidi No. 17 Kec. Ujung Bulu Kab. Bulukumba.
3.1.2
Waktu Penelitian
Penelitian dan pengambilan data berlangsung selama 4 bulan yang dilaksanakan mulai pada bulan Februari – Mei 2018.
3.2
Jadwal Penelitian
Tabel 1. Jadwal Penelitian KEGIATAN
FEBRUARI 1 2 3 4
MARET 5 6 7 8
APRIL
9
10
11
MEI
12
13
14
15
16
STUDI LITERATUR PENGAMBILAN DATA MENGHITUNG HUBUNG SINGKAT DAN TMS PEMBUATAN SIMULASI MEMBANDINGKAN DATA DAN TEORI ANALISIS
28
3.3
Alat dan Bahan
Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Satu unit personal komputer 2. Perangkat lunak ETAP 12.6.0 sebagai alat bantu simulasi 3. Data primer dan sekunder
3.4
Prosedur Penelitian
Dalam penelitian ini
prosedur penelitian yang dilakukan adalah sebagi
berikut :
1. Mengumpulkan data dari PT. PLN (PERSERO) PANRITA LOPI 2. Menghitung arus gangguan hubung singkat yang terdapat pada penyulang yang memiliki recloser 3. Menghitung penyetelan arus dan TMS di recloser dan penyulang 4. Membuat simulasi di ETAP 5. Menganalisis data yang telah di dapatkan 6. Membuat kesimpulan dan hasil dari penelitian
29
3.5
Metode Pengumpulan Data
1. Survei ke Instansi
Melakukan kunjungan pada PT. PLN (PERSERO) PANRITA LOPI, untuk mengetahui konsisi dan mendapatkan data-data yang diperlukan dan informasi penting lainnya dalam penyusunan skripsi ini.
2. Studi Literatur
Studi literatur dimaksudkan untuk mempelajari berbagai sumber refrensi atau teori (buku dan internet) yang berkaitan dengan penelitian dalam menganalisis penggunaan recloser pada jaringan distribusi 20 kV.
3.6
Teknik Analisis Data
Dalam penelitian ini metode analisis menggunakan software ETAP, yaitu untuk mengetahui perbandingan teori dan data pada recloser di area PT. PLN (PERSERO) PANRITA LOPI.
30
Berikut gambar diagram alir penelitan ini sebagai berikut :
MULAI
STUDI LITERATUR
PENGAMBILAN DATA
TIDAK DATA SUDAH LENGKAP?
YA
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
KESIMPULAN DAN SARAN
SELESAI
Gambar 11 Diagram Alir Penelitian
31
DAFTAR PUSTAKA
Badan Standar Nasional Indonesia. (2011). Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL 2011). Badan Standar Nasional Indonesia.
Darmanto, N. A., & Handoko, S. (t.thn.). Analisa Koordinasi OCR - Recloser Penyulang Kaliwungu 03. Jurnal Teknik Elektro, Hal 4 - 6.
Hariyanto, D. P., Tiyono, & Sutarno. (2009). Analisis Koordinasi Over Current Relay dan Recloser di Sistem Proteksi Feeder Gardu Induk Semen Nusantara (SNT 2) Cilacap. Jurnal Teknik Elektro, Hal 4 & 6.
Ilham. (2017). Evaluasi Sistem Over Current Rele (OCR) pada Feeder Bulukumba 20 kV PLN Panrita Lopi Bulukumba. Tugas Akhir , Politeknik Negeri Ujung Pandang.
Ma'sum, M. Q. (2007). Analisa Kerja Recloser Tipe VWVE Merk Cooper di Wilayah PT. PLN (PERSERO) APJ SURAKARTA. Skripsi, Universitas Negeri Semarang.
N, M. F., Purnomo, H., & Utomo, T. (t.thn.). Analisi Koordinasi Rele Arus Lebih dan Penutup Balik Otomatis (Recloser) pada Penyulang Junrejo 20 kV Gardu Induk Sengkaling Akibat Gangguan Arus Gangguan Hubung Singkat. Jurnal Teknik Elektro, Hal 1 - 4.
32
Politeknik Negeri Ujung Pandang. (2016). Pedoman Penulisan Proposal dan Skripsi Program Diploma Empat (D-4) Bidang Rekayasa dan Tata Niaga. Makassar: Politeknik Negeri Ujung Pandang.
Putra, A., & Firdaus. (2017). Analisa Penggunaan Recloser Untuk Pengaman Arus Lebih Pada Jaringan Distribusi 20 kV. Jurnal Teknik Elektro, Hal 1 & 4.
Silaban, A. (2009). Studi Tentang Penggunaan Recloser Pada Sistem Jaringan Distibusi 20 kV. Skripsi, Universitas Sumatera Utara.
Sumarno, R. N., Hermawan, & Wahyudi. (t.thn.). Optimasi Penempatan Recloser Terhadap Keandalan Sistem Tenaga Listrik Dengan Algoritma Genetika. Jurnal Teknik Elektro, Hal 1 - 4.
33
LAMPIRAN
LAMPIRAN 1. Data Gangguan Recloser Ela-Ela pada Bulan Desember 2017
34
Lammpiran 2. Setting Recloser Ela-ela
37
