BAB IV ANALISIS DATA 4.1 Single Line Sistem Jaringan Transmisi 150 kV GI Industri – GI Manggar Sari – GI Karang Joang
Gambar 4.1 Single Line GI Industri
GI Industri berlokasi di JL. Mayjen Sutoyo N0. 01, Gn Sari Ulu, Kota Balikpapan. GI Industri disuplai langsung dari Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) Gn. Malang. Selain disuplai langsung dari PLTD Gn. Malang GI Industri terhubung (terinterkoneksi) dengan GI Manggar Sari sejauh 13,4 km dengan jaringan transmisi 150 kV atau sering disebut sistem Mahakam. GI Industri memiliki tiga transformator dengan kapasitas masing-masing 60, 30, dan 20
65
MVA yang terhubung dengan bus 20 kV dan selanjutnya di salurkan ke konsumen.
Gambar 4.2 Single Line GI Manggar Sari
GI Manggar Sari berlokasi di JL. Mulawarman No.01, Manggar, Kota Balikpapan. GI Manggar Sari disuplai langsung dari PLTD Batakan. Selain langsung
disuplai
dari
PLTD
Batakan,
GI
Manggar
Sari
terhubung
(terinterkoneksi) dengan dua GI yaitu GI Industri dan GI Karang Joang dengan jaringan transmisi 150 kV (sistem Mahakam). Jarak dari GI Manggar Sari ke GI Karang Joang sejauh 21,2 km. GI Manggar Sari memiliki empat transformator dengan masing-masing kapasitas 60, 30, dan 20 (2) MVA yang terhubung dengan bus 20 kV dan selanjutnya di salurkan ke konsumen.
66
Gambar 4.3 Single Line GI Karang Joang
GI Karang Joang berlokasi di JL. Soekarno Hatta No. 01, km 15, Balikpapan. GI Karang Joang disuplai langsung dari PLTD CDE. Selain langsung disuplai dari PLTD CDE, GI Karang Joang terhubung (terinterkoneksi) dengan GI Manggar Sari dengan jaringan transmisi 150 kV (sistem Mahakam). Jarak dari GI Karang Joang ke GI Manggar Sari sejauh 21,2 km. GI Karang Joang memiliki dua transformator dengan kapasitas masing-masing 30 (2) MVA yang terhubung dengan bus 20 kV dan selanjutnya di salurkan ke konsumen.
67
4.2 Hasil dan Pembahasan 4.2.1 Simulasi Gangguan Hubung Singkat Simulasi gangguan hubung singkat dilakukan pada jaringan transmisi 150 kV di GI Industri - GI Manggar Sari - GI Karang Joang pada sistem mahakam Kalimantan Timur, sesuai data beban dan single line yang ada. Simulasi dimulai dengan memilih daerah mana saja yang mengalami gangguan hubung singkat. Penempatan gangguan hubung singkat ini ditempatkan di tiga tempat, yaitu: di bus 9, bus 14 dan bus 25 jaringan transmisi 150 kV di GI Industri – GI Manggar Sari – GI Karang Joang. Gangguan yang di dekat GI Industri diletakan pada bus 25, untuk yang di dekat GI Manggar Sari diletakan di bus 14, dan untuk yang dekat GI Karang Joang diletakan di bus 9. Simulasi ini bertujuan untuk mengetahui besar arus gangguan hubung singkat yang akan terjadi digangguan. Jenis gangguan yang disimulasikan meliputi gangguan tiga fasa, satu fasa ke tanah, dua fasa, dan dua fasa ke tanah. 4.2.1.1 Analisis Arus Hubung Singkat Tiga Fasa Gangguan hubung singkat tiga fasa terjadi ketika ketiga fasa dari sistem tenaga listrik terhubung singkat secara bersamaan. Simulasi ini digunakan untuk mengetahui besar arus hubung singkat tiga fasa. Simulasi menggunakan software ETAP (Electric Transient and Program) 12.6 dengan hubung singkat maksimum, yaitu arus hubung singkat pada bus yang terganggu dihitung setelah ½ siklus (1/2 cycle). Gangguan hubung singkat divariasi dengan meletakan gangguan di bus 9, bus 14, dan bus 25. Tabel 4.1, tabel 4.2, dan tabel 4.3 merupakan hasil report arus hubung singkat tiga fasa pada bus 9, bus 14, dan bus 25. Dimana bus 9 terletak di
68
dekat GI Karang Joang dengan besar arus gangguan hubung singkat mencapai 5.465 kA, sedangkan bus 14 terletak di dekat GI Manggar sari dengan besar arus gangguan hubung singkat mencapai 5.903 kA, dan bus 25 terletak di dekat GI Industri dengan besar arus gangguan hubung singkat mencapai 5.276 kA. Dari ketiga tabel tersebut arus hubung singkat paling besar terletak pada bus 14 yaitu sebesar 5.903 kA. Tabel 4.1 Hasil report arus hubung singkat tiga fasa pada bus 9
Tabel 4.2 Hasil report arus hubung singkat tiga fasa pada bus 14
69
Tabel 4.3 Hasil report arus hubung singkat tiga fasa pada bus 25
4.2.1.2 Analisis Arus Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah Gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah terjadi ketika sebuah fasa dari sistem tenaga listrik terhubung singkat dengan tanah. Simulasi ini digunakan untuk mengetahui besar arus hubung singkat satu fasa ke tanah. Simulasi menggunakan software ETAP (Electric Transient and Program) 12.6 dengan hubung singkat maksimum, yaitu arus hubung singkat pada bus yang terganggu dihitung setelah ½ siklus (1/2 cycle). Gangguan hubung singkat divariasi dengan meletakan gangguan di bus 9, bus 14, dan bus 25. Tabel 4.4, tabel 4.5, dan tabel 4.6 merupakan hasil report arus hubung singkat satu fasa ke tanah pada bus 9, bus 14, dan bus 25. Dimana bus 9 terletak di dekat GI Karang Joang dengan besar arus gangguan hubung singkat mencapai 4.646 kA, sedangkan bus 14 terletak di dekat GI Manggar sari dengan besar arus gangguan hubung singkat mencapai 5.177 kA, dan bus 25 terletak di dekat GI Industri dengan besar arus gangguan hubung singkat mencapai 4.293 kA. Dari ketiga tabel tersebut arus hubung singkat paling besar terletak pada bus 14 yaitu sebesar 5.177 kA.
70
Tabel 4.4 Hasil report arus hubung singkat satu fasa ke tanah pada bus 9
Tabel 4.5 Hasil report arus hubung singkat satu fasa ke tanah pada bus 14
Tabel 4.6 Hasil report arus hubung singkat satu fasa ke tanah pada bus 25
71
4.2.1.3 Analisis Arus Hubung Singkat Dua Fasa Gangguan hubung singkat dua fasa terjadi ketika dua buah fasa dari sistem tenaga listrik terjadi hubung singkat. Simulasi ini digunakan untuk mengetahui besar arus hubung singkat dua fasa. Simulasi menggunakan software ETAP (Electric Transient and Program) 12.6 dengan hubung singkat maksimum, yaitu arus hubung singkat pada bus yang terganggu dihitung setelah ½ siklus (1/2 cycle). Gangguan hubung singkat divariasi dengan meletakan gangguan di bus 9, bus 14, dan bus 25. Tabel 4.7, tabel 4.8, dan tabel 4.9 merupakan hasil report arus hubung singkat dua fasa pada bus 9, bus 14, dan bus 25. Dimana bus 9 terletak di dekat GI Karang Joang dengan besar arus gangguan hubung singkat mencapai 4.738 kA, sedangkan bus 14 terletak di dekat GI Manggar sari dengan besar arus gangguan hubung singkat mencapai 5.116 kA, dan bus 25 terletak di dekat GI Industri dengan besar arus gangguan hubung singkat mencapai 4.571 kA. Dari ketiga tabel tersebut arus hubung singkat paling besar terletak pada bus 14 yaitu sebesar 5.116 kA. Tabel 4.7 Hasil report arus hubung singkat dua fasa pada bus 9
72
Tabel 4.8 Hasil report arus hubung singkat dua fasa pada bus 14
Tabel 4.9 Hasil report arus hubung singkat dua fasa pada bus 25
4.2.1.4 Analisis Arus Hubung Singkat Dua Fasa Ke Tanah Gangguan hubung singkat dua fasa ke tanah terjadi ketika dua buah fasa dari sistem tenaga listrik terhubung singkat dengan tanah. Simulasi ini digunakan untuk mengetahui besar arus hubung singkat dua fasa ke tanah. Simulasi menggunakan software ETAP (Electric Transient and Program) 12.6 dengan hubung singkat maksimum, yaitu arus hubung singkat pada bus yang terganggu dihitung setelah ½ siklus (1/2 cycle). Gangguan hubung singkat divariasi dengan meletakan gangguan di bus 9, bus 14, dan bus 25. Tabel 4.10, tabel 4.11, dan tabel
73
4.12 merupakan hasil report arus hubung singkat dua fasa ke tanah pada bus 9, bus 14, dan bus 25. Dimana bus 9 terletak di dekat GI Karang Joang dengan besar arus gangguan hubung singkat mencapai 5.205 kA, sedangkan bus 14 terletak di dekat GI Manggar sari dengan besar arus gangguan hubung singkat mencapai 5.628 kA, dan bus 25 terletak di dekat GI Industri dengan besar arus gangguan hubung singkat mencapai 4.907 kA. Dari ketiga tabel tersebut arus hubung singkat paling besar terletak pada bus 14 yaitu sebesar 5.628 kA. Tabel 4.10 Hasil report arus hubung singkat dua fasa ke tanah pada bus 9
Tabel 4.11 Hasil report arus hubung singkat dua fasa ke tanah pada bus 14
74
Tabel 4.12 Hasil report arus hubung singkat dua fasa ke tanah pada bus 25
4.2.2 Hasil Perhitungan Manual Arus Hubung Singkat Hasil perhitungan digunakan untuk membandingkan hasil analisis hubung singkat. Perbandingan diambil dari hasil analisa perhitungan manual dengan hasil simulasi menggunakan software ETAP (Electric Transient and Program) 12.6. Dalam perhitungan manual diperlukan data-data masukan, salah satunya yaitu data impedansi. Data impedansi di ambil dari hasil report yang ada di software ETAP (Electric Transient and Program) 12.6. Nilai impedansi di tiap-tiap bus memiliki nilai yang berbeda-beda. Tabel 4.13 Nilai impedansi tiap bus yang di dapat dari ETAP (Electric Transient and Program) 12.6
1. Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Tiga Fasa untuk perhitungan ini dapat di cari dengan persamaan:
75
a) Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Tiga Fasa Pada Bus 9
Sehingga:
b) Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Tiga Fasa Pada Bus 14
Sehingga:
c) Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Tiga Fasa Pada Bus 25
Sehingga:
76
2. Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah untuk perhitungan ini dapat di cari dengan persamaan:
Dimana nilai:
a) Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah Pada Bus 9
Z1
= 1.68807+j15.75746
Z2
= 1.72715+j15.71441
Z0
= 1.66090+j24.21862
Ztotal
= 5.07612+j55.72049
Sehingga:
b) Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah Pada Bus 14 77
Z1
= 1.50364+j14.59383
Z2
= 1.52940+j14.56827
Z0
= 1.92440+j20.77428
Ztotal
= 4.95744+j49.93638
Sehingga:
c) Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah Pada Bus 25
Z1
= 2.00448+j16.29289
Z2
= 2.02561+j16.27394
Z0
= 3.60182+j27.47208
Ztotal
= 7.63191+j60.03891
Sehingga:
78
3. Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Dua Fasa Untuk perhitungan ini dapat di cari dengan persamaan:
Dimana nilai:
a) Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Dua Fasa Pada Bus 9
Z1
= 1.68807+j15.75746
Z2
= 1.72715+j15.71441
Ztotal
= 3.41522+j31.47187
Sehingga:
(
)(
) (
(
)( )
79
)
b) Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Dua Fasa Pada Bus 14
Z1
= 1.50364+j14.59383
Z2
= 1.52940+j14.56827
Ztotal
= 3.03304+j29.1621
Sehingga:
(
)(
) (
(
)( )
c) Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Dua Fasa Pada Bus 25
Z1
= 2.00448+j16.29289
Z2
= 2.02561+j16.27394
Ztotal
= 4.03009+j32.56683
80
)
Sehingga:
(
)(
)
(
(
)( )
4. Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Dua Fasa Ke Tanah Untuk perhitungan ini dapat dicari dengan persamaan:
Dimana nilai:
a) Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Dua Fasa Ke Tanah Pada Bus 9
Z1
= 1.68807+j15.75746
Z2
= 1.72715+j15.71441 81
)
Z0
= 1.66090+j24.21862
Sehingga:
((
) (
))
((
) (
))
(
)(
)
(
)(
(
)(
)
(
)(
)
)
82
(
)
b) Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Dua Fasa Ke Tanah Pada Bus 14
Z1
= 1.50364+j14.59383
Z2
= 1.52940+j14.56827
Z0
= 1.92440+j20.77428
Sehingga:
((
) (
))
((
) (
))
83
(
)(
)
(
)(
)
(
(
)(
)
)
(
)(
)
(
)
c) Hasil Perhitungan Arus Hubung Singkat Dua Fasa Ke Tanah Pada Bus 25
Z1
= 2.00448+j16.29289
Z2
= 2.02561+j16.27394
Z0
= 3.60182+j27.47208
Sehingga:
((
) (
))
84
((
) (
(
))
)(
)
(
)(
)
(
(
)(
)
)
(
(
)(
)
)
4.2.3 Hasil Perbandingan Perhitungan Analisis Arus Hubung Singkat Pada bus 9, bus 14, dan bus 25 didapatkan hasil perhitungan manual arus hubung singkat tiga fasa, satu fasa ke tanah, dua fasa, dan dua fasa ke tanah. Hasil perhitungan manual ini akan dibandingkan dengan hasil simulasi dengan menggunakan ETAP (Electric Transient and Program) 12.6. Untuk hasilnya
85
dapat dilihat pada tabel 4.14 dari hasil tersebut didapatkan nilai arus hubung singkat yang berbeda. Perbedaan nilai arus tersebut dikarenakan pembulatan angka desimal. Tabel 4.14 Hasil perbandingan hitungan manual dan simulasi dengan ETAP (Electric Transient and Program) 12.6
Arus Hubung Singkat
9 Hitungan Simulasi
Bus (kA) 14 25 Hitungan Simulasi Hitungan Simulasi
1 Ø-G
4.6438
4.646
5.1772
5.177
4.2927
4.293
2Ø
4.7383
4.738
5.1160
5.116
4.5710
4.571
2 Ø-G
5.20634
5.205
5.62786
5.628
4.90673
4.907
3Ø
5.46466
5.465
5.90290
5.903
5.27554
5.276
Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah
Arus Gangguan (kA)
6 5 4 3
Simulasi (kA)
2
Hitung Manual (kA)
1 0 9
14
25
Nomor Bus Gambar 4.4 Hasil perbandingan arus hubung singkat satu fasa ke tanah dengan software ETAP (Electric Transient and Program) 12.6
86
Hubung Singkat Dua Fasa 6
Arus Gangguan (kA)
5 4 3
Simulasi (kA) Hitung Manual (kA)
2 1 0 9
14
25
Nomor Bus Gambar 4.5 Hasil perbandingan arus hubung singkat dua fasa dengan software ETAP (Electric Transient and Program) 12.6
Hubung Singkat Dua Fasa Ke Tanah
Arus Gangguan (kA)
6 5 4 3
Simulasi (kA)
2
Hitung Manual (kA)
1 0 9
14
25
Nomor Bus Gambar 4.6 Hasil perbandingan arus hubung singkat dua fasa ke tanah dengan software ETAP (Electric Transient and Program) 12.6
87
Hubung Singkat Tiga Fasa 7
Arus Gangguan (kA)
6
5 4 Simulasi (kA)
3
Hitung Manual (kA) 2 1 0 9
14
25
Nomor Bus Gambar 4.7 Hasil perbandingan arus hubung singkat tiga fasa dengan software ETAP (Electric Transient and Program) 12.6
Dilihat dari grafik diatas hasil perbandingan perhitungan manual dan simulasi dengan menggunakan software ETAP (Electric Transient and Program) 12.6 didapatkan hasil yang berbeda dikit, perbedaan nilai arus tersebut dikarenakan pembulatan angka desimal. Dari grafik 4.1 diketahui bahwa hasil perbandingan arus hubung singkat satu fasa ke tanah terbesar terjadi pada bus 14 sebesar 5,177 kA dan arus hubung singkat terkecil pada bus 25 sebesar 4,292 kA. Untuk hasil perbandingan arus hubung singkat dua fasa dilihat dari grafik 4.2 arus hubung singkat terbesar terjadi pada bus 14 sebesar 5,116 kA dan arus hubung singkat terkecil pada bus 25 sebesar 4,571 kA. Untuk hasil perbandingan arus hubung singkat dua fasa ke tanah dilihat dari grafik 4.3 arus hubung singkat terbesar terjadi pada bus 14 sebesar 5,627 kA dan arus hubung singkat terkecil pada bus 25 sebesar 4,906 kA. Sedangkan untuk hasil perbandingan arus hubung singkat tiga fasa dilihat dari grafik 4.4 arus hubung singkat terbesar terjadi pada 88
bus 14 sebesar 5,902 kA dan arus hubung singkat terkecil pada bus 25 sebesar 5,275 kA.
89
