ANALISA GANGGUAN PENYULANG KELINGI PADA GARDU INDUK SUNGAI JUARO DI PT PLN RAYON RIVAI PALEMBANG
LAPORAN AKHIR
Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh :
EYA EFILLIONITA 061130311440
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2014 i
ANALISA GANGGUAN PENYULANG KELINGI PADA GARDU INDUK SUNGAI JUARO DI PT PLN RAYON RIVAI PALEMBANG
Oleh : EYA EFILLIONITA 061130311440
Menyetujui, Palembang, Agustus 2014 Pembimbing I
Pembimbing II
(Sudirman Yahya, S.T.,MT) NIP. 196701131992031002
(Bersiap Ginting, S.T.,M.T.) NIP. 196303231989031002 Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Elektro
Ketua Program Studi Teknik Listrik
(Ir. Ali Nurdin, M.T) NIP. 196212071991031001
(Herman Yani, S.T.,M.Eng.) NIP. 196510011990031006 ii
Motto : - Bersama Kesulitan Ada Kemudahan (Q.S. Al-Insyirah 5-6) - Terjatuh Untuk Melambung Tinggi Karena Hidup Adalah Sebuah Pembelajaran -Selalu Ada Hasil Lebih Untuk Usaha yang Lebih
Kupersembahkan Kepada : Orangtuaku Tercinta Adikku Tersayang Seseorang yang Sangat Berarti Sahabat Terkasih (Leliana, Dona, dan Vindy) - Teman Seperjuangan (Ana, Wily, dan 6 ELC) - Almamaterku, Politeknik Negeri Sriwijaya -
iii
ABSTRAK Analisa Gangguan Penyulang Kelingi pada Gardu Induk Sungai Juaro di PT PLN Rayon Rivai Palembang Eya Efillionita 0611 3031 1440 Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya Kontinuitas penyaluran energi listrik merupakan hal yang sangat penting bagi seluruh masyarakat. Namun, gangguan-gangguan yang terjadi pada penyulang 20 kV dapat mengganggu kontinuitas tersebut
sehingga harus
dianalisa secara teliti agar dapat ditemukan solusi untuk mencegah dan mengatasi gangguan-gangguan tersebut. Laporan akhir ini membahas mengenai analisa gangguan yang terjadi pada salah satu penyulang yang paling sering mengalami gangguan di PT. PLN Rayon Rivai, yakni penyulang kelingi pada periode November 2013-March 2014. Metode analisa yang digunakan adalah melalui hasil survey, studi pustaka dan wawancara dengan pegawai PT. PLN Rayon Rivai. Hasil perhitungan yang telah dilakukan didapatkan arus gangguan maksimum sebesar 3.950,9 Ampere sedangkan arus gangguan minimumnya sebesar 277,61 Ampere. Dari hasil pembahasan, gangguan penyulang kelingi berdampak pada penurunan keandalan jaringan pada periode tahun ini serta peningkatan nilai energi yang tidak tersalurkan sebesar 746% dari periode tahun sebelumnya. Berdasarkan hasil analisa penulis, penyebab gangguan penyulang kelingi yang paling sering terjadi adalah karena gangguan sesaat yang dipicu oleh layangan dan pohon-pohon yang melewati batas aman sedangkan penyebab kedua yang sering terjadi adalah karena hujan dan angin.
Kata kunci : Gangguan, Keandalan, Pengaman iv
ABSTRACT Fault Analysis of Kelingi Feeder at Sungai Juaro Substation in PT PLN Rayon Rivai Palembang Eya Efillionita 0611 3031 1440 Electrical Engineering Department Electrical Engineering Program State Polytechnic of Sriwijaya
Continuity of electricity distribution is very important for the whole community of the society. However, some faults that occurred on 20 kV feeders can disrupt its continuity, so it should be analyzed carefully to find the solutions for preventing and solving those faults. The final report discusses the analysis of faults on the feeders which frequently disorders in PT . Rival Rayon PLN, namely kelingi feeder from a period of November 2013 until March 2014. It used some methodes, namely the survey, literature study and interviews with the employees of
PT . PLN Rayon Rivai. The results of the calculations showed that the
maximum of the fault current is 3.950,9 Amperes, while the minimum of the fault current is 277,61 Amperes. From the discussion , the faults at Kelingi feeder caused the reliability decreasing in a period of November 2013
until
March
2014 and also, the increasing of losses energy which amounts to 746 %. Based on the analysis of the author, the fault causing in kelingi feeder are the most common due to momentary interruption which is triggered by kites and trees, and the second common cause is due to the rain and wind.
Key word : Fault, Reliability, Safety
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhiri tepat pada waktunya. Pembuatan laporan ini bertujuan untuk memenuhi persyaratan untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III pada jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1.
Bapak Sudirman Yahya, S.T., M.T., selaku pembimbing I
2.
Bapak Bersiap Ginting, S.T., M.T., selaku pembimbing II
Yang telah memberikan bimbingan pengarahan dan nasehatnya kepada penulis dalam menyelesaikan laporan akhir ini Penulis juga mengucapkan terima kasih atas bantuan dan kesempatan yang telah diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini di Politeknik Negeri Sriwijaya kepada: 1. Kedua orang tua, adikku Muhammad Ario Asyaka serta semua anggota keluarga penulis yang selalu setia memberikan dukungan moril dan materil 2. Bapak RD. Kusumanto, S.T,.M.M, selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya 3. Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya 4. Bapak Ir. Siswandi, M.T, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya 5. Bapak Herman Yani,S.T,M.Eng., selaku Ketua Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya 6. Semua dosen dan seluruh staff serta karyawan administrasi di jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya vi
7. Bapak Bakri, selaku Manager di PT PLN (Persero) Rayon Rivai Palembang 8. Bapak Zaini, selaku Supervisor Teknik di PT PLN (Persero) Rayon Rivai Palembang 9. Bapak Budi Syahputro, selaku pembimbing lapangan dan tempat berkonsultasi di PT PLN (Persero) Rayon Rivai Palembang 10. Staf dan kepegawaian di PT PLN (Persero) Rayon Rivai Palembang 11. Seluruh teman-teman 6 ELC 12. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan dan penyelesaian Laporan Kerja Praktek ini. Kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan oleh penulis guna perbaikan dimasa yang akan datang. Demikianlah, semoga Laporan Akhir ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa, khususnya bagi mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya.
Palembang, Juli 2014
Penulis
vii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN........................................................................ ii MOTTO .......................................................................................................... iii ABSTRAK ...................................................................................................... iv KATA PENGANTAR.................................................................................... vi DAFTAR ISI................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR...................................................................................... xiii DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiv DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................................ 1 1.2 Rumusan Masalah....................................................................... 2 1.3 Tujuan dan Manfaat .................................................................... 2 1.2.1 Tujuan ............................................................................... 2 1.2.2 Manfaat ............................................................................. 2 1.4 Pembatasan Masalah ................................................................... 3 1.5 Metode Penulisan ....................................................................... 3 1.6 Sistematika Penulisan ................................................................ 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Jaringan Tegangan Menengah .................................................... 5 2.1.1 Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) ................. 5 2.1.2 Saluran Kabel Udara Tegangan Menengah (SKUTM).... 6 2.1.3 Saluran Kabel Tanah Tegangan Menengah (SKTM) ...... 7 2.2 Gangguan pada Sistem Distribusi Tenaga Listrik ...................... 8 2.3 Jenis-jenis Gangguan .................................................................. 9 viii
2.3.1 Macam Gangguan Berdasarkan Jenis Gangguannya......... 10 2.3.1.1 Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa........................ 10 2.3.1.2 Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa........................ 10 2.3.1.3 Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah........ 11 2.3.1.4 Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa ke Tanah........ 11 2.3.2 Macam Gangguan Berdasarkan Lamanya Gangguan........ 12 2.3.2.1 Gangguan Temporer ............................................. 12 2.3.2.2 Gangguan Permanen ............................................. 12 2.4 Penyebab Terjadinya Gangguan ................................................. 12 2.5 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat............................ 14 2.5.1 Komponen Simetris ........................................................... 15 2.5.2 Menghitung Impedansi Sumber......................................... 17 2.5.3 Menghitung Reaktansi Trafo ............................................. 18 2.5.4 Menghitung Impedansi Penyulang .................................... 18 2.5.5 Menghitung Impedansi Ekivalen Jaringan ........................ 18 2.5.6 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa ....... 20 2.5.7 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa ....... 20 2.5.8 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah........................................................................... 21 2.5.9 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa ke tanah ............................................................................. 21 2.6 Pengaman Sistem Tenaga Listrik................................................ 22 2.7 Peralatan Pengaman Arus Lebih................................................. 22 2.7.1 Fuse Cut Out ...................................................................... 23 2.7.2 Rele Arus Lebih ................................................................. 23 2.7.2.1 Karakteristik Rele Arus Lebih .............................. 23 2.7.2.2 Perhitungan Arus Penyetelan dan Waktu Penyetelan Rele Arus Lebih Karakteristik Waktu Terbalik.. 25 2.7.3 Recloser ............................................................................. 26 2.7.4 Rele Gangguan Tanah........................................................ 26 ix
2.8 Keandalan Sistem Distribusi....................................................... 27 2.8.1 SAIFI (System Average Interruption Frequency Index)... 28 2.8.2 SAIDI (System Average Interruption Duration Index)......28 2.8.3 Tingkat Keandalan pada Sistem Distribusi 20 kV............ 28 BAB III KEADAAN UMUM 3.1 Gardu Induk Sungai Juaro .......................................................... 30 3.1.1 Diagram Satu Garis Gardu Induk Sungai Juaro..................31 3.1.2 Peralatan dan Perlengkapan pada Gardu Induk Sungai Juaro....................................................................................33 3.1.2.1 Transformator Daya .............................................. 33 3.1.2.2 Setting Rele yang Terpasang pada Transformator Daya ..................................................................... 34 3.2 Penyulang Kelingi....................................................................... 35 3.2.1 Diagram Satu Garis Penyulang Kelingi..............................35 3.2.2 Peralatan dan Perlengkapan pada Penyulang Kelingi.........37 3.2.2.1 Rele yang Terpasang pada Penyulang Kelingi ..... 37 3.2.2.2 Penghantar yang Digunakan pada Penyulang Kelingi ................................................................. 37 3.3 Gangguan yang Terjadi pada Penyulang Kelingi ....................... 38 3.3.1 Gangguan yang Terjadi pada Periode November 2012Maret 2013 ..........................................................................38 3.3.2 Gangguan yang Terjadi pada Periode November 2013Maret 2014 ..........................................................................39 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Hasil ........................................................................................... 42 4.1.1 Hasil Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat Penyulang Kelingi ............................................................ 42 4.1.1.1 Perhitungan Impedansi Sumber ............................ 42 4.1.1.2 Perhitungan Reaktansi Transformator .................. 42 x
4.1.1.3 Perhitungan Impedansi Penyulang Kelingi........... 43 4.1.1.4 Perhitungan Impedansi Ekivalen Jaringan............ 44 4.1.1.5 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat Fasa-fasa .............................................................. 45 4.1.1.6 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa ................................................................... 46 4.1.1.7 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat Fasa-Tanah........................................................... 47 4.1.1.8 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa ke Tanah............................................... 48 4.1.2 Hasil Perhitungan Kerja Rele Saat Adanya Gangguan ..... 49 4.1.2.1 Perhitungan Arus Penyetelan................................ 49 4.1.2.2 Perhitungan Waktu Penyetelan ............................. 50 4.1.2.3 Karakteristik Kerja Rele Saat Terjadi Gangguan . 51 4.1.3 Dampak dari Gangguan Penyulang Kelingi ...................... 54 4.1.3.1 Perhitungan Tingkat Keandalan Penyulang Kelingi .................................................................. 54 4.1.3.2 Perhitungan Energi yang Tidak Tersalurkan ........ 55 4.2 Pembahasan dari Hasil Perhitungan .......................................... 56 4.2.1 Pembahasan Hasil Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat Penyulang Kelingi ............................................... 56 4.2.1.1 Pembahasan Perhitungan Impedansi Sumber ....... 56 4.2.1.2 Pembahasan Perhitungan Reaktansi Transformator ...................................................... 56 4.2.1.3 Pembahasan Perhitungan Impedansi Penyulang Kelingi ................................................................ 57 4.2.1.4 Pembahasan Perhitungan Impedansi Ekivalen Jaringan ................................................................ 58 4.2.1.5 Pembahasan Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat Fasa-fasa ................................................ 58 xi
4.2.1.6 Pembahasan Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa...................................................... 59 4.2.1.7 Pembahasan Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat Fasa-Tanah............................................. 61 4.2.1.8 Pembahasan Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa ke Tanah ................................ 62 4.2.2 Pembahasan Hasil Perhitungan Karakteristik Kerja Rele Saat Adanya Gangguan ..................................................... 63 4.2.2.1 Pembahasan Perhitungan Arus Penyetelan........... 63 4.2.2.2 Pembahasan Perhitungan Waktu Penyetelan ........ 63 4.2.2.3 Pembahasan Karakteristik Kerja Rele Saat Terjadi Gangguan ............................................................. 64 4.2.3 Pembahasan Dampak dari Gangguan Penyulang Kelingi . 66 4.2.3.1 Pembahasan Perhitungan Tingkat Keandalan Penyulang Kelingi................................................ 66 4.2.3.2 Pembahasan Perhitungan Energi yang Tidak Tersalurkan .......................................................... 67 4.3 Hasil dari Analisa ....................................................................... 68 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan .................................................................................. 75 5.2 Saran ............................................................................................ 75 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa ...................................... 10
Gambar 2.2
Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa ...................................... 10
Gambar 2.3
Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah ...................... 11
Gambar 2.4
Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa ke Tanah ...................... 11
Gambar 2.5
Persentase Gangguan Berdasarkan Sebab Gangguan ......... 13
Gambar 2.6
Karakteristik Relay Waktu Seketika ................................... 24
Gambar 2.7
Karakteristik Relay Arus Lebih Waktu Tertentu ................ 24
Gambar 2.8
Karakteristik Relay Arus Lebih Waktu Terbalik ................ 24
Gambar 3.1
Gardu Induk Sungai Juaro ................................................... 30
Gambar 3.2
Diagram Satu Garis Gardu Induk Sungai Juaro .................. 32
Gambar 3.3
Transformator 20 MVA di Gardu Induk Sungai Juaro ....... 34
Gambar 3.4
Diagram Satu Garis Penyulang Kelingi .............................. 36
Gambar 4.1
Grafik Arus Hubung Singkat Fasa-fasa............................... 59
Gambar 4.2
Grafik Arus Hubung Singkat Tiga fasa ............................... 60
Gambar 4.3
Grafik Arus Hubung Singkat Fasa-tanah ............................ 61
Gambar 4.4
Grafik Arus Hubung Singkat Fasa-fasa ke Tanah ............... 62
Gambar 4.5
Grafik Karakteristik Kerja Rele Arus Lebih Saat Gangguan ............................................................................ 65
Gambar 4.6
Grafik Karakteristik Kerja Rele Gangguan Tanah Saat Gangguan ............................................................................ 66
Gambar 4.7
Diagram Pie Indikasi Rele yang Bekerja Saat Gangguan .. 68
Gambar 4.8
Grafik Arus Hubung Singkat Penyulang Kelingi................ 69
Gambar 4.9
Grafik Waktu Pemutusan Relay Terhadap Lokasi Gangguan ........................................................................... 70
Gambar 4.10 Diagram Pie Persentase Penyebab Gangguan Penyulang Kelingi ................................................................................ 72 xiii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Jarak Aman Saluran Udara Tegangan Menengah.............................. 6 Tabel 2.2 Frekuensi Gangguan .......................................................................... 9 Tabel 2.3 Karakteristik Urutan Nol dan Variasi Elemen pada Sistem Tenaga Listrik ....................................................................... 17 Tabel 3.1 Arus dan Daya Hubung Singkat 3 Fasa Gardu Induk Sungai Juaro ................................................................................................... 31 Tabel 3.2 Jenis Penghantar dan Panjang Penyulang Kelingi ............................. 37 Tabel 3.3 Impedansi Saluran Penyulang Kelingi ............................................... 38 Tabel 3.4 Gangguan Penyulang Kelingi Bulan November 2012Maret 2013 ........................................................................................ 38 Tabel 3.5 Gangguan Penyulang Kelingi Bulan November 2013Maret 2014 ........................................................................................ 39 Tabel 4.1 Impedansi Penyulang Urutan Positif dan Urutan Negatif.................. 43 Tabel 4.2 Impedansi Penyulang Urutan Nol ...................................................... 44 Tabel 4.3 Impedansi Ekivalen Penyulang Urutan Positif dan Urutan Negatif............................................................................................... 44 Tabel 4.4 Impedansi Ekivalen Penyulang Urutan Nol....................................... 44 Tabel 4.5 Arus Gangguan Hubung Singkat Fasa-fasa Penyulang Kelingi ........ 45 Tabel 4.6 Arus Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa Penyulang Kelingi ............. 46 Tabel 4.7 Arus Gangguan Hubung Singkat Fasa-Tanah Penyulang Kelingi............................................................................................... 48 Tabel 4.8 Arus Gangguan Hubung Singkat Fasa-fasa ke Tanah Penyulang Kelingi............................................................................................... 49 Tabel 4.9 Impedansi Keseluruhan Penyulang Kelingi ....................................... 50 Tabel 4.10 Waktu Pemutusan Relay Untuk Masing-masing Gangguan............ 53 xiv
Tabel 4.11 Perbandingan Tingkat Keandalan .................................................... 54
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1
Lembar Rekomendasi
Lampiran 2
Lembar Konsultasi
Lampiran 3
Surat Kesepakatan Bimbingan
Lampiran 4
Surat Rekomendasi Magang/Pengambilan data dari Udiklat Palembang
Lampiran 5
Absensi Magang
Lampiran 6
Surat Pernyataan Kebenaran Data dari PT PLN Persero Rayon Rivai
Lampiran 7
Surat Pengajuan untuk Pengambilan Data dari Politeknik Negeri Sriwijaya
Lampiran 8
Surat Balasan untuk Pengambilan Data dari Unit Pengatur Transmsi Palembang
Lampiran 9
Data Arus dan Daya Hubung Singkat 3 Fasa
Lampiran 10 Data Spesifikasi Transformator Daya Gardu Induk Sungai Juaro Lampiran 11 Data Beban Seluruh Gardu Distribusi Penyulang Kelingi Lampiran 12 Data Impedansi Saluran Lampiran 13 Data Gangguan Penyulang Kelingi Bulan November 2012-Maret 2013 Lampiran 14
Data Gangguan Penyulang Kelingi Bulan November 2013-Maret 2014
Lampiran 15 Data Setting Rele Gardu Induk Sungai Juaro Lampiran 16 Gambar Pelaksanaan Survey Penyulang Kelingi Lampiran 17 Tarif Tenaga Listrik (TTL) Lampiran 18 Lembar Pelaksanaan Revisi Laporan Akhir
xvi
LAMPIRAN
xvii
