STUDI KEADAAN PERALATAN PROTEKSI ARUS LEBIH PADA JARINGAN DISTRIBUSI DI PT PLN(PERSERO)RAYON KUALA LAPORAN TUGAS AKHIR
Disusunsebagai syarat untuk menyelesaikan Pendidikan Diploma 3
oleh
SENTRA DIAKOGINTING NIM : 1105032110
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
ABSTRAK Jaringan distribusi merupakan sisi yang langsung berhadapan dengan konsumen dimana dalam jaringan distribusi terdapat sistem proteksi yang merupakan peralatan-peralatan proteksi yang mengamankan mulai dari area terkecil hingga area terluas yang ditempatkan secara bertingkat. Banyaknya gangguan yang mengakibatkan arus lebih di jaringan distribusi seharusnya dapat diatasi dengan peralatan proteksi yang berkaitan namun terjadinya ketidaksesuaian dalam alat proteksi membuat gangguan menjadi sulit dilacak dan dampak gangguan yang semakin luas. Sehingga perlu dilakukan pengawasan dan perbaikan untuk menerapkan peralatan proteksi yang sesuai di lapangan, dan konsumen yang terkena gangguan hanya pada daerah yang terganggu, tidak mengenai konsumen yang lainnya, sehingga dalam kinerja SAIDI dan SAIFI perusahaan dapat dipenuhi.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang selalu
melimpahkan
rahmat
dan
berkat-Nya,
sehingga
Penulis
dapat
menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini dengan baik dan tepat waktu.Laporan Tugas Akhir ini disusun untuk menyelesaikan pendidikan Diploma 3 di Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. Dalam penyusunanlaporan Tugas Akhir ini Penulis banyak mendapatkan bimbingan, bantuan, dan motivasi dari berbagai pihak,karena itu Penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. M. Syahruddin, S.T.,M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan, 2. Junaidi, S.T.,M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan, 3. Ir. Gunoro, M.T.,selaku Kepala Program Studi Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan, 4. Drs. M. Jusuf J. Purba, M.T., selaku Dosen Pembimbingyang telah meluangkan waktu untuk memberikan pengarahan, bimbingan maupun saran serta dorongan pada Penulis, 5. Bapak dan Ibu Dosen beserta stafProgram Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan yang telah memberikan bekal ilmu dan bimbingan, 6. Mangapul Pasaribu, selaku Manager lama PT PLN (Persero) Rayon Kuala sekaligus Mentor yang selalu memberi bimbingan kepada Penulis, 7. Martin D. Sitepu, selaku Manager baru PT PLN (Persero) Rayon Kuala, 8. Lamris Rajagukguk, selaku Supervisor Teknik PT PLN (Persero) Rayon Kuala, 9. Tomy Saragih, pegawai PT PLN (Persero) Rayon Kuala bidang distribusi, 10. Bapak / Ibu staf PT PLN (Persero) Rayon Kuala, PT Sentra, PT PBLK, PT. Yotra dan teman-teman di Kuala yang tidak bisa penulis sebut satu persatu,
11. Teristimewa kedua orang tua Penulis B. Ginting, SKM dan R. br Pinem, kakakku Iren Setti Viroka Ginting dan adikku Ginta Muliana Ginting serta keluarga besarku yang telah memberikan dukungan moril maupun materil dan senantiasa memberikan doa, 12. Seluruh mahasiswa D3K PLN kelas EL-6E’11 atas dukungan dan semangat yang diberikan kepada penulis, Penulis
menyadari
masih
banyak
kekurangan
dan
jauh
dari
kesempurnaan, baik dari segi penulisan maupun tata bahasauntuk itu dengan kerendahan hati Penulis mengharapkan saran dan kritik serta masukan dari semua pihak demi lebih menyempurnakan laporan ini.Akhir kata Penulis mengucapkan terima kasih dan Penulis mengharapkan laporan ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, September 2014 Penulis,
Sentra Diako Ginting NIM. 1105032110
DAFTAR ISI
LEMBARPERSETUJUAN ................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. ii ABSTRAK .......................................................................................................... iii KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv DAFTAR ISI ......................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ ix DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii BAB 1 PENDAHULUAN ....................................................................................1 1.1 Latar Belakang ................................................................................... 1 1.2 Batasan Masalah. ............................................................................... 2 1.3 Rumusan Masalah .............................................................................. 2 1.4 Tujuan ................................................................................................ 2 1.5 Manfaat .............................................................................................. 2 1.6 Metode Pengumpulan Data ................................................................ 3 1.7 Sistematika Penulisan ........................................................................ 3 BAB 2 LANDASAN TEORI ...............................................................................5 2.1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik ....................................................... 5 2.2 Jaringan Distribusi Tegangan Menengah .......................................... 6 2.2.1 Konfigurasi Jaringan Distribusi Tegangan Menengah.......... 7 2.2.2 Jarak Aman (Savety Distance) ............................................. 13 2.3 Jaringan Distribusi Tegangan Rendah ............................................. 13 2.4 Gardu Distribusi ............................................................................... 14 2.5 Transformator Distribusi.................................................................. 16 2.6 Proteksi Jaringan Distribusi ............................................................. 16 2.7.1 Persyaratan Peralatan Proteksi ............................................. 18 2.7.2 Alat-Alat Proteksi Jaringan Distribusi ................................. 22
2.6.2.1 Miniature Circuit Breaker (MCB) ............................ 22 2.6.2.2 Fuse Tegangan Rendah ............................................ 25 2.6.2.3 Fuse Cut Out (FCO) ................................................. 27 2.6.2.4 Lightning Arrester ( LA ) ......................................... 32 2.6.2.5 Penutup Balik Otomatis ........................................... 40 2.6.2.6 Load Break Switch (LBS) ....................................... 42 2.6.2.7 Pemisah (PMS)......................................................... 43 2.7 Sistem Pembumian .......................................................................... 43 2.7.1 Pembumian pada Jaring Distribusi Tegangan Rendah ........ 45 2.7.2 Pembumian Pada Gardu Distribusi ...................................... 46 2.7.3 Pembumian LightningArrester ............................................. 48 2.8 Gangguan Pada Jaringan Distribusi ................................................. 49 2.8.1 Gangguan hubung singkat .................................................... 50 2.8.2 Gangguan beban lebih .......................................................... 51 2.8.3 Gangguan tegangan lebih ..................................................... 51 2.9 Ketentuan Variasi Tegangan Pelayanan .......................................... 52 2.10Rangkaian Penggunaan Peralatan Proteksi ...................................... 53 2.10.1 Penggunaan MCB ................................................................ 53 2.10.2 Penggunaan NH Fuse........................................................... 55 2.10.3 Penggunaan FCO Gardu Distribusi...................................... 57 2.10.4 Penggunaan LA .................................................................... 59 2.10.5 Penggunaan FCO pada Percabangan ................................... 61 2.10.6 Penggunaan PBO ................................................................. 63 BAB 3 JARINGAN DISTRIBUSI PT PLN (PERSERO) RAYON KUALA65 3.1 Data Jaringan Distribusi................................................................... 65 3.2 Gangguan dan Ketidaksesuaian pada Jaringan Distribusi ............... 69 3.2.1 Jaringan Terkena Sambaran Petir (Surja) ............................ 69 3.2.2 Tiang Patah / Keropos .......................................................... 70 3.2.3 Ketidakseimbangan Beban ................................................... 73 3.2.4 Pepohonan yang Mengenai Jaringan.................................... 74 3.2.5 Gangguan Sambungan Rumah ............................................. 75
3.2.6 Ketidaksesuaian Fuse Cut Out ............................................. 76 3.2.7 Ketidaksesuaian NH Fuse .................................................... 77 3.2.8 Ketidaksesuaian Pembumian ............................................... 78 3.2.9 LA tidak Terpasang .............................................................. 78 3.2.10 Tegangan Drop ..................................................................... 79 3.2.11 APP tidak Dilengkapi MCB................................................. 80 3.3 Kinerja PT PLN (Persero) Rayon Kuala.......................................... 80 BAB 4 STUDI SISTEM PROTEKSI TERHADAP KINERJA JARINGAN DISTRIBUSI ..........................................................................................82 4.1 Studi Terhadap Miniature Circuit Breaker (MCB) ......................... 82 4.1.1 Sasaran Penggunaan Miniature Circuit Breaker (MCB)...... 82 4.2 Studi Terhadap NH Fuse ................................................................. 83 4.3.1 Sasaran Penggunaan NH Fuse ............................................. 84 4.3 Studi Terhadap Fuse Cut Out (FCO) Transformator ....................... 84 4.4.1 Sasaran Penggunaan Fuse Cut Out (FCO) Transformator ... 85 4.4 Studi Terhadap Lightning Arrester (LA) ........................................ 86 4.5.1 Sasaran Penggunaan Lightning Arrester (LA) .................... 87 4.5 Studi Terhadap Fuse Cut Out Percabangan ..................................... 87 4.5.1 Sasaran Penggunaan Fuse Cut Out Percabangan ................. 88 4.6 Studi Terhadap Penggunaan Penutup Balik Otomatis ..................... 89 4.6.1 Sasaran Penggunaan Penutup Balik Otomatis ..................... 89 4.7 Upaya Menyesuaikan Peralatan Proteksi ......................................... 90 BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN ....................................................................92 5.1 Simpulan .......................................................................................... 92 5.1 Saran ................................................................................................ 92 DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................93
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1Sistem Distribusi Tenaga Listrik ........................................................ 5 Gambar 2. 2Jaringan Radial ................................................................................... 7 Gambar 2. 3Jaringan Bentuk Tertutup ................................................................... 8 Gambar 2. 4Konfigurasi Tulang Ikan .................................................................... 8 Gambar 2. 5Konfigurasi Kluster ............................................................................ 9 Gambar 2. 6Konfigurasi Spindel .......................................................................... 10 Gambar 2. 7Konfigurasi Fork .............................................................................. 10 Gambar 2. 8Konfigurasi Spotload ....................................................................... 11 Gambar 2. 9Konfigurasi Jala-Jala ...................................................................... 11 Gambar 2. 10Struktur Garpu ................................................................................ 12 Gambar 2. 11Struktur Bunga ............................................................................... 12 Gambar 2. 12Struktur Rantai ............................................................................... 12 Gambar 2. 13 Konstruksi Gardu Distribusi Tiang ............................................... 15 Gambar 2. 14Miniature Circuit Breaker (MCB) ................................................. 22 Gambar 2. 15Bagian-bagian MCB....................................................................... 23 Gambar 2. 16NH Fuse dan Holder ...................................................................... 26 Gambar 2. 17Pemasangan Fuse Cut Out (FCO) pada Tiang ............................... 27 Gambar 2. 18Pelebur Tipe Jatuh .......................................................................... 28 Gambar 2. 19Pelebur Jenis Pembatasan Arus ...................................................... 29 Gambar 2. 20Pelebur Jenis Letupan..................................................................... 30 Gambar 2. 21Lightning Arrester ( LA ) ............................................................... 32 Gambar 2. 22Lightning Arrester Jenis Polymer dan Porcelain ........................... 34 Gambar 2. 23Lightning Arrester Jenis Thyrite .................................................... 37
Gambar 2. 24Lightning Arrester Jenis Katup (Valve) ......................................... 38 Gambar 2. 25LightningArrester Jenis Expulsion ................................................. 39 Gambar 2. 26Penutup Balik Otomatis ................................................................. 41 Gambar 2. 27Load Break Switch (LBS) ............................................................. 42 Gambar 2. 28Pembumian Bagian Konduktif Terbuka (CrossArm) ..................... 44 Gambar 2. 29Pembumian Netral Jaringan Tegangan Rendah ............................. 45 Gambar 2. 30 Pembumian Gardu Distribusi ........................................................ 47 Gambar 2. 31Pembumian Lightning Arrester ...................................................... 48 Gambar 2. 32Persentase Penyebab Terjadinya Gangguan ................................... 50 Gambar 2. 33 Sambungan Rumah Dilengkapi dengan MCB .............................. 53 Gambar 2. 34 Penggunaan MCB Saat Terjadi Gangguan.................................... 54 Gambar 2. 35 Jaringan Tegangan Rendah Dilengkapi NH Fuse ......................... 55 Gambar 2. 36 Penggunaan NH Fuse Saat Terjadi Gangguan .............................. 56 Gambar 2. 37 Penggunaan FCO Pada Gardu Distribusi ...................................... 57 Gambar 2. 38 FCO Gardu Distribusi Bekerja Saat Terjadi Gangguan ................ 58 Gambar 2. 39 Penggunaan LA pada Gardu Distribusi......................................... 59 Gambar 2. 40 Penggunaan LA pada Jaringan ...................................................... 60 Gambar 2. 41 Skema Pengalihan Tegangan Lebih .............................................. 60 Gambar 2. 42 Penggunaan FCO Percabangan ..................................................... 61 Gambar 2. 43 FCO Lateral Bekerja Saat Terjadi Gangguan ............................... 62 Gambar 2. 44 Rangkaian Penggunaan PBO ........................................................ 63 Gambar 2. 45 PBO Bekerja Saat Terjadi Gangguan ............................................ 64 Gambar 3. 1 Tiang JTR Keropos di Tanjung Langkat ......................................... 71 Gambar 3. 2 Tiang JTM Patah di Marike ............................................................ 71 Gambar 3. 3 Tiang JTR Menimpa Rumah di Tanjung Langkat .......................... 72
Gambar 3. 4 Tiang JTM Patah Ditabrak Truk ..................................................... 72 Gambar 3. 5 JTR dengan Penghantar AAAC ...................................................... 73 Gambar 3. 6 Pohon Menimpa Jaringan ................................................................ 75 Gambar 3. 7OneLine Diagram untuk Lateral Buluh Duri.................................... 76 Gambar 3. 8 FCO Tanpa FuseTube di GL-03 (a) dan JT-01 (b) ......................... 77 Gambar 3. 9 LVC Gardu Distribusi KL-30 ......................................................... 77 Gambar 3. 10 NH fuse GL-06 (a) dan GL-02 (b) ................................................ 78 Gambar 3. 11 Keadaan LA pada TE-02 ............................................................... 79 Gambar 4. 1Lateral Pasar 4 .................................................................................. 86 Gambar 4. 2Lateral Bekiun .................................................................................. 87
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1Jarak Aman Pemasangan Kawat Penghantar ....................................... 13 Tabel 2. 2Tipe Miniature Circuit Breaker (MCB) .............................................. 25 Tabel 2. 3 Variasi Tegangan Pelayanan ............................................................... 52 Tabel 3. 1 Data Jumlah Pelanggan.........................................................................65 Tabel 3. 2 Data Panjang Jaringan Distribusi ......................................................... 66 Tabel 3. 3 Data Jumlah Pemutus dan Pemisah Pada Penyulang Utama (JTM) .... 67 Tabel 3. 4 Data Transformator Distribusi ............................................................. 68 Tabel 3. 5Data Jumlah LA dan FCO pada Lateral dan Transformator ................. 69 Tabel 3. 6 Data Gardu Distribusi KL-104 ............................................................. 70 Tabel 3. 7 Pengukuran Pembebanan KL-85 ......................................................... 74 Tabel 3. 8 Pengukuran Pembebanan KL-87 ......................................................... 74 Tabel 3. 9 Hasil Pengukuran Resistansi Pembumian ............................................ 78 Tabel 3. 10 Data Tegangan Ujung < 180 V .......................................................... 79
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Kebutuhan akan energi listrik pada saat ini menjadi kebutuhan utama bagi seluruh
lapisan masyarakat. Kekecewaan yang sangat tinggi terjadi pada masyarakat saat energi vital ini mengalami gangguan pendistribusian, sehingga dituntut sistem pendistribusian energi listrik yang andal dan aman mulai dari sistem pembangkitan hingga didistribusikan dan digunakan konsumen. PT. PLN (Persero) adalah Perusahaan Listrik Negara Indonesia yang bertanggung jawab mengemban tugas ini, baik dari segi pembangkitan, transmisi, dan distribusi. Jaringan distribusi adalah ujung tombak dari perusahaan ini, karena jaringan distribusi ini adalah sisi yang paling dekat dan yang berhubungan langsung dengankonsumen. Keandalan energi listrik menjadi tanda tanya besar bagi konsumen karena banyaknya kasus gangguan yang terjadi dan penanganannya yang lama menyebabkan pendistribusian tenaga listrik terhenti untuk sementara waktu dengan kata lain kinerja jaringan distribusi tidak berjalan dengan baik. Banyaknya gangguan dan dihubungkan dengan sistem proteksi yang berhubungan langsung dengan gangguan yang terjadi, maka terdapat sistem proteksi yang tidak bekerja sehingga mengakibatkan gangguan pada area yang lebih luas. Namun ada usaha-usaha dapat dilakukan untuk mengurangi jumlah gangguan tersebut antara lain dengan memasang atau memiliki sistem proteksi jaringan distribusi yang baik dan andal karena dengan begitu dapat mencegah dan mengurangi kerusakan peralatan-peralatan pada sistem pendistribusian listrik akibat terjadinya gangguan atau kondisi operasi sistem yang tidak normal, mempersempit daerah yang terganggu sehingga gangguan tidak melebar pada sistem yang lebih luas, memberikan pelayanan tenaga listrik dengan keandalan dan mutu tinggi kepada konsumen, serta mengamankan manusia dari bahaya yang ditimbulkan energi listrik. Dari uraian diataspenulis tertarik untuk membahasnyamenjadi sebuah tugas akhir dengan judul “Studi Keadaan Peralatan Proteksi Arus Lebih Pada Jaringan Distribusi di PT PLN (Persero)Rayon Kuala”. 1.2 Batasan Masalah. Dalam tugas akhir ini akan dilakukan pembatasan masalah sebagai berikut:
•
Keadaan peralatan-peralatan proteksi yang digunakan pada jaringan distribusi PT PLN (Persero) Rayon Kuala.
•
Ganguan-gangguan yang terjadi pada jaringan distribusi PT PLN (Persero) Rayon Kuala.
•
Kinerja SAIDI dan SAIFI jaringan distribusi.
1.3 Rumusan Masalah •
Bagaimana keadaan peralatan proteksi pada jaringan distribusi PT PLN (Persero) Rayon Kuala ?
•
Apa saja gangguan pada jaringan distribusi PT PLN (Persero) Rayon Kuala?
1.4 Tujuan Adapun tujuan dari pembuatan laporan tugas akhir ini adalah: •
Memperbaiki proteksi yang tidak sesuai.
•
Mengetahui daerah kerja alat proteksi yang terpasang pada jaringan.
•
Mengoptimalkan kinerja jaringan distribusi.
1.5 Manfaat Adapun manfaat dari penulisan laporan tugas ini adalah : •
Bagi penulis sendiri untuk menambah pengetahuan dan pengalaman tentang peralatan proteksi.
•
Mempermudah dalam mencari dan mengatasi gangguan jaringan distribusi.
•
Bahan ajar untuk mahasiswa yang ingin membahas tentang sistem proteksi jaringan.
•
Menjadi acuan terhadap perawatan dan penggantian peralatan proteksi.
1.6 Metode Pengumpulan Data Adapun metode pengumpulan data yang akan diterapkan oleh penulis dalam penyelesaian laporan Tugas Akhir ini sekaligus di dalam pengambilan data sebagai berikut : •
Metode Kepustakaan Membaca buku – bukuyang berkaitan dengan sistem proteksi jaringan distribusi yang dapat dijadikan referensi dan sebagai pendukung.
•
Metode Tanya Jawab Melakukan tanya jawab dengan narasumber yang mengerti dengan tugas akhir ini.
•
Metode Diskusi Melakukan konsultasi kepada dosen pembimbing, dan teman-teman yang mengetahui tentang pembahasan yang berkaitan dengan judul tugas akhir ini.
•
Metode Observasi Dengan melakukan pengamatan secara langsung ke jaringan distribusi.
1.7 Sistematika Penulisan Laporan ini ditujukanuntuk memaparkan hasil pengamatan,dan pengolahan data sistem proteksi dan keadaan jaringan distribusi. Untuk mempermudah pemahaman, maka penulis menyusun tugas akhir ini dalam beberapa bab, yang masing-masing bab mempunyai hubungan saling terkait dengan bab yang lain. Hal-hal yang terkandung dalam bab tersebut adalah sebagai berikut: BAB 1 Pendahuluan Dalam bab ini berisikan mengenai Latar Belakang, Batasan Masalah, Rumusan Masalah, Tujuan, Manfaat,Metode Pengumpulan Data,dan Sistematika Penulisan. BAB 2 Landasan Teori Dalam bab ini berisi tentang teori singkat dan teori pendukung tentang sistem distribusi, alat-alat proteksi, dan tentang gangguan jaringan distribusi. BAB 3 Jaringan Distribusi PT PLN (Persero) Rayon Kuala Dalam bab ini berisi data keadaan jaringan distribusi, data peralatan proteksi, data gangguan dan keadaan kinerja jaringan distribusi PT PLN (Persero) Rayon Kuala. BAB 4 Studi Sistem Proteksi Terhadap Kinerja Jaringan Distribusi Dalam bab ini berisi tentang hubungan sistem proteksi dalam mengatasi masalah gangguan dan pengaruhnya terhadap kinerja jaringan distribusi. BAB 5 Simpulan dan Saran Dalam bab ini berisi tentang simpulan dan saran dari keseluruhan pembahasan.
