TUGAS AKHIR PENGGUNAAN RECLOSER DALAM MENGAMANKAN GANGGUAN HUBUNG SINGKAT DI SALURAN UDARA TEGANGAN MENENGAH ( SUTM ) Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Syarat Dalam Mencapai Gelar Sarjana Strata Satu (S1)
Disusun oleh : Nama
: Wedy Maidien
NIM
: 41406110016
Jurusan
: Teknik Elektro
Program Studi : Teknik Tenaga Listrik
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2008
i
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini, Nama
: Wedy Maidien
NIM
: 4140611016
Jurusan
: Teknik Elektro
Fakultas
: Teknologi Industri
Judul Tugas Akhir
: Penggunaan Recloser dalam mengamankan gangguan hubung singkat di Saluran Udara Tegangan Menengah ( SUTM )
Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Tugas Akhir yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata di kemudian hari hasil penulisan Tugas Akhir ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana. Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan. Penulis,
( Wedy Maidien )
ii
LEMBAR PENGESAHAN
PENGGUNAAN RECLOSER DALAM MENGAMANKAN GANGGUAN HUBUNG SINGKAT DI SALURAN UDARA TEGANGAN MENENGAH ( SUTM )
Disusun Oleh : Nama
: Wedy Maidien
NIM
: 41406110016
Jurusan
: Teknik Elektro
Pembimbing
( Ir. Badaruddin )
Koordinator Tugas Akhir
( Ir. Yudhi Gunardi, MT )
Ketua Jurusan Teknik Elektro
( Ir. Budi Yanto Husodo, Msc )
iii
ABSTRAK
Pada sistem pendistribusian tenaga listrik dari pembangkit ke konsumen biasanya sering terdapat gangguan. Dalam hal ini gangguan yang akan dibahas di sekitar Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) adalah gangguan hubung singkat. Dikarenakan di daerah Sepatan, Tangerang sering terjadi gangguan di Penyulang Cacing yang di suplai dari Gardu Induk Sepatan, oleh karena itu PT. PLN Area Jaringan Tangerang menggunakan pengaman arus lebih pada SUTM yaitu dengan menggunakan recloser yang diletakkan di wilayah yang rawan gangguan. Sebelum recloser di pasang harus dilakukan perhitungan untuk perkiraan terjadinya hubung singkat. Berdasarkan perhitungan hubung singkat satu fasa-tanah, apabila terjadi gangguan di tengah penyulang atau jarak lokasi sekitar 50 % dari GI adalah 253,42 amper. Sedangkan berdasarkan data gangguan dari box panel kontrol recloser yaitu telah terjadi gangguan satu fasa di fasa R yang berada di tengah penyulang sebesar 326 amper.Gangguan tersebut terjadi di antara gardu MA 14 dengan gardu MA 124 P yang sifatnya temporer/sementara sehingga dengan cepat dapat dihilangkan dengan recloser sebelum sectionalizer membuka.
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur haruslah kita panjatkan kehadirat Allah SWT, atas Curahan Rahmat dan Karuni-Nya yang selalu dilimpahkan kepada semua makhluk ciptaanNya. Shalawat serta salam tercurah kepada Nabi Muhammad SAW, Nabi pembawa rahmat untuk alam semesta, bagi kelurga, sahabat serta orang-orang yang mengikutinya dengan istiqomah sampai akhir zaman. Dengan
mengucapkan
Syukur
kepada-Nya,
akhirnya
penulis
dapat
menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir ini yang merupakan persyaratan yang ditentukan oleh Universitas Mercu Buana guna memperoleh Sarjana Teknik. Terlaksananya penyusunan Tugas Akhir ini berkat bantuan, bimbingan dan dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada semua pihak terutama kepada :
1. Bapak Ir.Budi Yanto Husodo,Msc. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro PKSM Universitas Mercubuana 2. Bapak Ir.Yudhi Gunardi,MT. selaku Koordinator Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro PKSM Universitas Mercubuana. 3. Bapak Ir. Badaruddin. selaku Dosen Pembimbing yang telah menyediakan waktu dan kesempatan untuk memberikan bimbingan kepada penulis.
v
4. Bapak Ir. Agus selaku Asisten Manager Administrasi dan SDM, serta Tim Operator Pelayanan Gangguan di PT. PLN Area Jaringan Tangerang. 5. Kedua Orang Tua dan saudara-saudara di rumah and Fitri Wulandari (Ade) yang memberi banyak dukungan. 6. Rekan-rekan kerja KONSUIL Area Tangerang dan Gambir yang banyak memberi dorongan dan motivasi. 7. Rekan-rekan Elektro PKSM Universitas Mercubuana, Teman-teman Alumni STT-PLN Jurusan D3 Elektro angkatan 2000, Sobat- sobat alumni SMU 109 Jakarta dan Anak Maninjau Depok yang telah banyak membantu baik secara langsung maupun tidak langsung dalam Penyusunan Tugas Akhir ini.
Akhir kata penulis menyadari bahwa penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna dan terbatasnya pengetahuan dan pengalaman penulis didalam penyusunan Tugas Akhir ini, baik materi, pembahasan dan penyajian. Oleh karena itu segala kritik dan saran untuk penyempurnaan Tugas Akhir ini akan penulis terima dengan senang hati.
Jakarta, Agustus 2008
Penulis
vi
DAFTAR ISI
Halaman Halaman Judul ……………………………………………………………..
i
Halaman Pernyataan ……………………………………………………….
ii
Halaman Pengesahan ………………………………………………………
iii
Abstrak ……………………………………………………………………..
iv
Kata Pengantar ……………………………………………………………..
v
Daftar Isi …………………………………………………………………...
vii
Daftar Gambar ……………………………………………………………...
xi
Daftar Tabel ………………………………………………………………...
xiii
BAB I
PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang ………………………………………
1
1.2
Tujuan Penulisan ……………………………………
2
1.3
Pembatasan Masalah ………………………………..
2
1.4
Metode Penelitian …………………………………...
3
1.5
Sistematika Penulisan ……………………………….
3
vii
BAB II
LANDASAN TEORI 2.1
Umum ………………………………………………
5
2.2
Sistem Jaringan Tegangan Menengah ……………...
7
2.3
Gangguan pada Jaringan Tegangan Menengah …….
8
2.4
Pengertian Recloser …………………………………
9
2.4.1
Klasifikasi recloser …………………
10
2.4.2
Urutan kerja recloser ……………. …
13
2.4.3
Waktu dan jumlah penutupan kembali ……………………………..
16
Prinsip kerja recloser ………………..
17
Pengertian sectionalizer ……………………………..
19
2.4.4 2.5
2.5.1
BAB III
Prinsip kerja sectionalizer ……………
21
SISTEM PENGAMAN PADA JARINGAN DI SISI TEGANGAN MENENGAH 3.1
Pengertian koordinasi peralatan pengaman arus lebih ...
22
3.2
Koordinasi antara recloser dengan sectionalizer ………
25
3.3
Penggunaan accessories/peralatan tambahan …………
27
3.4
Perhitungan arus hubung singkat ……………………..
30
3.4.1
Hubung singkat 3 fasa ………………………..
31
3.4.2 Hubung singkat 1 fasa-tanah ……………… …
32
viii
BAB IV
3.5
Perhitungan impedansi sumber ……………………….
32
3.6
Perhitungan impedansi trafo tenaga …………………..
33
3.7
Perhitungan impedansi ekivalen jaringan …………….
33
PERHITUNGAN GANGGUAN HUBUNG SINGKAT DAN PENGGUNAN RECLOSER DI SUTM 4.1
Studi kasus hubung singkat …………………………..
35
4.2
Data peralatan ………………………………………..
36
4.2.1
Data trafo tenaga di GI Sepatan ……………..
36
4.2.2
Data rele proteksi di GI Sepatan …………….
36
4.2.3
Data recloser di Penyulang Cacing dari GI Sepatan …………………………………...
4.3
37
Langkah-langkah dalam menghitung arus gangguan …
37
4.3.1
Menghitung impedansi sumber ……………….
38
4.3.2
Menghitung impedansi trafo ………………….
39
4.3.3
Menghitung impedansi jaringan ………………
40
4.3.4
Menghitung impedansi ekivalen jaringan urutan positif …………………………………..
4.3.5
41
Menghitung impedansi ekivalen jaringan urutan nol ………………………………………
42
ix
4.4
BAB V
Menghitung arus hubung singkat ………………………
42
4.4.1
Menghitung arus hubung singkat 3 fasa ……….
42
4.4.2
Menghitung arus hubung singkat 1 fasa-tanah…
44
4.5
Analisa terjadinya gangguan hubung singkat ………….
47
4.6
Setting panel kontrol …………………………………...
49
4.7
Penjabaran dari box kontrol recloser …………………..
50
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1
Kesimpulan …………………………………………….
53
5.2
Saran ……………………………………………………
54
DAFTAR PUSTAKA
x
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1
Diagram garis tunggal sistem tenaga listrik ………………
6
Gambar 2.2
Recloser kontrol hidrolik satu fasa
………………………
12
Gambar 2.3
Recloser kontrol hidrolik tiga fasa
………………………
13
Gambar 2.4
Urutan operasi recloser untuk gangguan permanen ………
14
Gambar 2.5
Urutan operasi recloser untuk gangguan temporer
………
15
Gambar 2.6
Urutan kerja penutup balik
………………………………
17
Gambar 2.7
Diagram blok recloser (panel kontrol)
………………
18
Gambar 2.8
Sectionalizer kontrol hidrolik satu fasa dan tiga fasa ………
21
Gambar 3.1
Diagram satu garis sistem distribusi sederhana
22
Gambar 3.2
Waktu ingat tiga kali perhitungan untuk mengunci dari
………
sectionalizer ……………………………………………... Gambar 3.3
27
Koordinasi recloser dengan sectionalizer untuk gangguan temporer di sisi sectionalizer ………………………………
29
Gambar 4.1
Lokasi gangguan pada jaringan distribusi
………………
38
Gambar 4.2
Diagram satu garis Penyulang Cacing di GI Sepatan ……..
46
Gambar 4.3
Fungsi dari blok diagram 4C ………………………………
51
xi
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1
Perbedaan antara jaringan udara dengan bawah tanah ……..
8
Tabel 4.1
Impedansi urutan positif dan nol penghantar AAAC ………
40
Tabel 4.2
Data gangguan yang tercatat pada box control recloser ……
48
Tabel 4.3
Setting gangguan pada panel kontrol ………………………
49
xii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Mutu, keandalan, dan kontinuitas penyaluran daya listrik dari PT. PLN merupakan tuntutan masyarakat yang sejalan dengan tingkat kebutuhan terhadap daya listrik yang akan digunakan. Masalahnya sekarang adalah bagaimana PT. PLN dapat mendistribusikan tenaga listrik ini ke konsumen dengan baik, aman dan ekonomis. Untuk itu perlu adanya perencanaan yang baik. Pendistribusian tenaga listrik ke konsumen biasanya sering terdapat gangguan. Gangguan pada sistem tenaga listrik antara lain disebabkan oleh gangguan hubung singkat. Gangguan hubung singkat di SUTM (Saluran Udara Tegangan Menengah) yang terbanyak merupakan gangguan satu fasa ke tanah yang sifatnya temporer (sementara). Frekwensi pemadaman karena gangguan dapat diperkecil dengan memakai sistem dan alat pengaman yang sesuai, baik dan memadai. Dalam hal ini di karenakan di daerah Sepatan, Tangerang sering terjadi gangguan di SUTM, oleh karena itu PT. PLN Area Jaringan Tangerang menggunakan pengaman arus lebih pada sistem distribusi di sisi tegangan menengah yaitu dengan menggunakan recloser yang diletakan di wilayah yang rawan terjadi gangguan.
1
Penggunaan recloser ini akan sangat membantu dalam meningkatkan keandalan dalam sistem distribusi. Tingkat keandalan dalam sistem distribusi dinyatakan dalam bentuk jumlah rata-rata pemutusan akibat gangguan yang sering terjadi, juga ditentukan oleh lamanya waktu pemutusan akibat gangguan tersebut dan pengembalian pelayanan pada bagian yang tidak terganggu maupun bagian yang terganggu setelah terjadi clearing ataupun setelah gangguan diisolir.
1.2
Tujuan Penulisan Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk menganalisa penggunaan
recloser dalam mengatasi gangguan hubung singkat di saluran udara tegangan menengah.
1.3 Pembatasan Masalah Pembahasan tentang recloser sangat luas, oleh karena itu perlu dibatasi ruang lingkup masalah yang akan dibahas. Untuk itu penulis hanya akan membahas tentang penggunaan recloser di salah satu penyulang yang di suplai dari gardu induk.
2
1.4 Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam menyelesaikan penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
a. Metode kajian pustaka Pada dasarnya penelitian perpustakaan adalah suatu usaha untuk memperoleh suatu pegangan atau bimbingan bagi penulis untuk memecahkan suatu masalah yang mungkin dihadapi dalam proses penelitian ini. Cara yang di lakukan antara lain dengan menggunakan buku – buku literature, diktat – diktat kuliah, internet, dan sumber – sumber pendukung lainnya dalam mencari landasan teori yang berhubungan dengan pokok pembahasan tugas Akhir ini.
b. Observasi Lapangan Merupakan tahap pengumpulan data yang diperoleh melalui pencarian informasi yang ditinjau oleh penulis, sehingga penulis dapat memperoleh gambaran yang jelas mengenai keadaan yang ada di lapangan
1.5 Sistematika Penulisan Untuk memudahkan dalam perincian dan pemaparan tugas akhir ini, maka penulis akan menguraikan dan menjelaskan secara singkat dan sederhana dalam beberapa bab sebagai berikut :
3
BAB I
PENDAHULUAN Bab ini menguraikan tentang latar belakang, batasan masalah, tujuan penulisan, metode penulisan, dan sistematika penulisan.
BAB II
LANDASAN TEORI Bab ini menjelaskan tentang teori yang menunjang penulisan seperti sistem jaringan tegangan menengah dan gangguannya, serta pengertian dan prinsip kerja dari recloser dan sectionalizer.
BAB III
SISTEM PENGAMAN PADA JARINGAN DI SISI TEGANGAN MENENGAH Bab ini akan membahas tentang koordinasi sistem pengaman arus lebih pada saluran udara tegangan menengah.
BAB IV
PERHITUNGAN
GANGGUAN
HUBUNG
SINGKAT
DAN
PENGGUNAAN RECLOSER DI SUTM Bab ini akan membahas tentang perbandingan antara perhitungan dengan data gangguan terjadinya hubung singkat serta pengoperasian recloser dalam mengatasi gangguan di saluran udara tegangan menengah. BAB V
PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan dan saran – saran mengenai pembahasan dalam Tugas akhir ini.
4
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Umum Sistem tenaga listrik adalah semua instalasi dan peralatan yang disediakan untuk tujuan penyaluran dan pendistribusian tenaga listrik, dengan demikian sistem distribusi termasuk salah satu sistem tenaga listrik. Sedangakan pengertian dari distribusi tenaga listrik adalah semua bagian dari sistem tenaga listrik yang terletak antara sumber tenaga listrik dengan konsumen. Sumber tenaga listrik ini dapat berupa pembangkit tenaga listrik kecil ataupun gardu induk yang diberi tenaga listrik dari jaringan transmisi/subtransmisi. Jadi fungsi distribusi adalah menerima tenaga listrik dari sumber-sumber tenaga listrik dan mendistribusikannya ke konsumen pada tegangan tertentu dan dengan kontinyu sehingga dapat diterima oleh berbagai macam konsumen. Pada gambar 2.1. dapat dilihat diagram garis tunggal sistem tenaga listrik
5
Gambar 2.1. Diagram garis tunggal sistem tenaga listrik
Jaringan tenaga listrik adalah sarana untuk menyalurkan tenaga listrik sampai ke konsumen. Jaringan ini ada yang melalui udara yang biasa disebut penghantar udara/saluran udara dan ada pula yang melalui saluran bawah tanah yang biasa disebut penghantar kabel tanah. Besarnya penampang penghantar berpengaruh terhadap parameter jaringan antara lain : rugi tegangan, rugi daya dan lain sebagainya. Dalam penggunaan dan macam dari penghantar mana yang dipilih tergantung dari biaya, lingkungan, estetika dan lain-lain. Hal ini dikarenakan baik tidaknya jaringan tenaga listrik akan menimbulkan permasalahan dalam keandalan kontinuitas penyaluran.
6
2.2 Sistem Jaringan Tegangan Menengah Saluran tegangan menengah yaitu saluran yang dimulai dari sisi sekunder trafo tenaga pada gardu induk sampai sisi primer trafo pada gardu distribusi. Tegangan nominal yang dipakai umumnya : 6, 7, 12, 20 kV dan yang digunakan oleh PT. PLN ialah tegangan 20 kV. Untuk sistem jaringan tegangan menengah di Jawa Tengah digunakan sistem 3 fasa 4 kawat. Sedangkan untuk sistem yang dipakai di PLN Distribusi Jaya dan Tangerang adalah sistem 3 fasa 3 kawat. Hantaran yang digunakan pada Jaringan Tegangan Menengah dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu : 1. Jaringan hantaran udara yang dapat menggunakan kawat terbuka atau kabel udara. Jaringan ini juga biasa disebut Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM). 2. Jaringan hantaran bawah tanah yang hanya menggunakan kabel yang biasa disebut Saluran Kabel Tegangan Menengah (SKTM). Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) dipakai pada daerah pedesaan dan pinggiran kota dengan gardu distribusi cantol, portal dan beton. Pada daerah perkotaan dipakai sistem Saluran Kabel Tegangan Menengah (SKTM)
dengan
menggunakan gardu distribusi beton, portal dan kios. Perbedaan antara kedua macam jaringan tersebut dapat dilihat pada table 2.1. dibawah ini :
7
Tabel 2.1. Perbedaan antara jaringan udara dengan bawah tanah Perihal
Jaringan
Jaringan
Udara
Bawah tanah
1. Biaya investasi
Murah
Lebih mahal
2. Perluasan sistem
Cepat, mudah
Lebih sulit
3. Pengoperasian
Mudah
Lebih sulit
4. Pemeliharaan
Mudah, tetapi harus
Kabelnya sendiri praktis
sering diinfeksi
tak perlu dipelihara
5. Perbaikan
Mudah
Lebih sulit
6. Gangguan
Lebih banyak
Sedikit
7. Dampak lingkungan
Besar
Kecil
8. Keamanan lingkungan
Rawan
Aman
9. Estetika
Kurang baik
Baik
2.3 Gangguan pada Jaringan Tegangan Menengah Dalam sistem distribusi pada tegangan menengah, biasanya terdapat gangguan yang bersumber dari dalam sistemnya sendiri dan gangguan dari luar.
Gangguan dari dalam antara lain : -
Tegangan lebih dan arus lebih
-
Pemasangan tidak baik, diantaranya pada SKTM maupun SUTM
Gangguan dari luar ; * Untuk SKTM antara lain : -
Gangguan mekanis karena pekerjaan galian saluran lain
-
Kendaraan yang lewat di atasnya
-
Deformasi tanah
8
* Untuk SUTM antara lain : -
Angin yang menyebabkan dahan/ranting pohon mengenai SUTM
-
Kegagalan atau kerusakan peralatan pada saluran
-
Cuaca (surja petir)
-
Binatang dan benda-benda lain seperti benang layang-layang
Macam-macam gangguan pada SUTM dapat dibagi menjadi dua kelompok : Gangguan yang bersifat temporer, yang dapat hilang dengan sendirinya atau dengan memutuskan sesaat bagian yang terganggu dari sumber tegangannya kemudian menutup balik secara manual ataupun secara otomatis, gangguan ini tidak dapat menimbulkan kerusakan pada peralatan di SUTM. Gangguan yang bersifat temporer jika tidak dapat diperbaiki dengan segera dapat berubah menjadi gangguan yang bersifat permanen. Gangguan yang bersifat permanen, dimana untuk membebaskan gangguan diperlukan tindakan perbaikan atau menyingkirkan gangguan tersebut, sehingga gangguan ini menyebabkan pemutusan tetap.
2.4 Pengertian Recloser Recloser adalah suatu alat otomatis yang mempunyai kemampuan sebagai pemutus arus bila terjadi gangguan hubung singkat yang di lengkapi dengan alat pengindera arus gangguan dan merupakan peralatan pengatur kerja yang telah ditentukan apabila gangguan itu bersifat temporer, maka pemutus arus tidak sampai
9
lockout (terkunci). Sedangkan bila terjadi gangguan yang bersifat permanen, maka alat pemutus akan lockout (terkunci).
2.4.1 Klasifikasi Recloser a. Berdasarkan jumlah fasanya : Fasa Tunggal Recloser fasa tunggal digunakan untuk mengamankan saluran fasa tunggal, misalnya pada percabangan fasa tunggal dari sistem jaringan tiga fasa. Fasa tunggal ini biasanya adalah line recloser yang dipasang pada tiang Fasa Tiga recloser tiga fasa umumnya mengamankan saluran tiga fasa terutama pada saluran utamanya. b. Berdasarkan media peredam busurnya : Media minyak Media hampa udara
c. Berdasarkan peralatan pengendalinya : Recloser terkendali hidrolik Recloser dengan pengaturan hidrolik, membuka dan menutup kontakkontaknya dilakukan dengan cara hidrolik (tekanan minyak). Arus gangguan dideteksi melalui kumparan kerja (trip coil) yang dihubungkan seri dengan beban. Bila arus yang mengalir melewati kumparan kerja yang melebihi arus
10
kerja minimum pengenalnya, maka akan tertarik ke bawah yang disebabkan karena bekerjanya kumparan kerja sehingga membuka kontak-kontak dari Recloser. Pengaturan kerja dan waktu yang dilakukan dengan pemompaan minyak secara terpisah yang besar-kecilnya diatur dengan menyetel lubang minyak. Recloser terkendali elektronik Recloser dengan pengaturan elektronik lebih mudah diatur dalam membuka dan menutup kontak-kontaknya. Alat pengaturan elektronik mempunyai kontak sendiri (kabinet) yang terpisah dari recloser. Pada pengaturan elektronik ini, karakterisrik waktu-arus dapat diatur dengan mengubah tingkat arus kerja kumparan serinya dan urutan kerja dari recloser tanpa harus melepas recloser dari rangkaiannya dan mengeluarkannya dari tangki.
11
Gambar 2.2. Recloser kontrol hidrolik satu fasa
12
Gambar 2.3. Recloser kontrol hidrolik fasa tiga
2.4.2 Urutan kerja Recloser Waktu membuka dan menutup recloser dapat diatur melalui kurva karakteristiknya. Secara garis besar urutan kerja recloser diperlihatkan pada gambar 2.4 dan 2.5, dan pengoperasiannya dapat diuraikan sebagai berikut : 1. Sebelum terjadi gangguan, arus mengalir normal (Ib) 2. Pada saat terjadi gangguan, (Ihs) arus yang mengalir melalui recloser sangat besar dan menyebabkan kontak recloser bekerja dengan operasi ‘fast’.
13
3. Kontak recloser akan menutup kembali setelah melewati waktu beberapa detik, sesuai seting yang telah dilakukan apabila ada gangguannya bersifat temporer. Tujuan diberikan selang waktu beberapa detik ini memberikan kesempatan kepada penyebab gangguan agar hilang dari sistem terutama untuk gangguan yang sifatnya temporer. 4. Jika yang terjadi gangguan permanen maka recloser akan membuka dan menutup balik sesuai seting yang telah ditentukan dan akan lock out. 5. Setelah ganguan permanen dibebaskan oleh petugas maka recloser dapat dimasukan lagi ke sistem.
(1)
Ihs H O M E
(3)
(2)
(5)
(4)
(7)
(6)
Lockout
Mt Ib
Gambar 2.4. Urutan operasi recloser untuk gangguan permanen
14
(1)
Ihs H O M E
(3)
(5) Auto Reset Time
(2)
(4)
H O M E
IMt Ib
Gambar 2.5. Urutan operasi recloser untuk gangguan temporer
Keterangan untuk gambar 2.4 dan 2.5 : Ib
: arus beban normal
IMt
: arus trip minimum
Ihs
: arus hubung singkat
1
: Waktu trip cepat 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
15
Home adalah posisi saat recloser belum merasakan gangguan. Contoh pada gambar 2.4 operasi untuk gangguan permanen setelah merasakan ganguan dua kali maka recloser menghitung waktu trip kedua dan kontak dari recloser akan mengunci/membuka tetapi tidak kembali ke posisi semula (home), sedangkan pada gambar 2.5 untuk gangguan temporer pada saat terjadi gangguan hanya sekali maka posisi dari kontak recloser tidak mengunci tetapi kembali lagi ke posisi semula (home) arus kembali normal, tidak ada gangguan.
2.4.3 Waktu dan jumlah penutupan kembali A. Beberapa pilihan waktu penutup balik dari recloser dapat dibuat, hal ini sangat dipengaruhi oleh koordinasi pada peralatan lainnya. A.1. Penutup baik cepat Penutup balik dinyatakan cepat bila waktu matinya hanya sebentar atau kurang dari satu detik. Penutup balik cepat ini umumnya digunakan pada SUTT yang pada SUTM pada penutupan pertama kali atau sampai kedua kali waktu minimum. Fungsi dari penutup balik cepat adalah menghilangkan gangguan sementara.
A.2 Penutup balik lambat Penutup balik lambat sering juga disebut sebagai ‘longer-reclosing-interval’, yang di gunakan apabila pengaman cadangan (pemutus tenaga) dikontrol dengan rele arus lebih. Hal ini untuk memungkinkan rele arus lebih mempunyai cukup waktu untuk reset.
16
Gambar 2.6. Urutan kerja penutup balik
2.4.4 Prinsip kerja recloser Cara kerja recloser ini tidak banyak berbeda (recloser terkendali hidrolik dan elektronik), misalnya dalam mendeteksi gangguan keduanya menggunakan sensing trafo arus dan pengaturan elektronik. Perlengkapan elektroniknya ditempatkan pada sebuah kotak yang terpisah dari tangki recloser. Dalam melakukan perubahan karakteristik, tingkat arus penjatuh minimum dan urutan operasi recloser dapat dilakukan dengan mudah tanpa mengeluarkan dari recloser dari tangkinya. Pada gambar 2.7. merupakan diagram blok recloser elektronik yang memperlihatkan urutan kerja dalam mendeteksi gangguan. Arus pada saluran dideteksi oleh trafo arus yang dipasang pada bushing recloser, kemudian arus sekundernya dialirkan ke elektronik
17
control box. Apabila arus itu melebihi batas nilai terendah dari arus penjatuh minimum, maka level detektor dan timing circuit akan bekerja. Setelah mencapai waktu tunda yang ditentukan oleh program karakteristik arus-waktu, maka rangkaian trip (penjatuh) mengirimkan sinyal untuk menjatuhkan (melepaskan) kontak utama recloser. Sementara itu rele urutan kerja akan bekerja mengatur waktu penutupan kembali sesuai dengan urutan yang diinginkan. Rele urutan kerja akan di reset oleh riset 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).
Gambar 2.7. Diaram blok recloser (panel kontrol)
18
2.5 Pengertian Sectionalizer Sectionalizer sering disebut SSO (Saklar Seksi Otomatis) adalah adalah peralatan pemisah yang secara otomatis akan bekerja sendiri untuk membuka jaringan setelah melakukan deteksi arus gangguan dan melakukan perhitungan operasi pemutusan dari peralatan pengaman di sisi sumbernya, dan pembukaan dilakukan pada saat peralatan di sisi sumber sedang dalam posisi terbuka. Biasanya sectionalizer membuka setelah 2 atau 3 kali hitungan operasi dari pengaman back-upnya, jadi sectionalizer tidak memutus arus gangguan. Misalkan bila terjadi gangguan, maka alat pengaman back-upnya yang berada di sisi hulu akan membuka sirkit, maka sectionalizer mulai menghitung. Sectionalizer tidak memutus arus gangguan , tetapi dapat memutus arus normal beban penuh. Oleh sebab itu sectionalizer dapat berfungsi sebagai saklar beban atau LBS (Load Break switch) untuk memisah seksi-seksi saluran dalam operasi normal. Sectionalizer tidak mempunyai karakteristik waktu arus, sehingga yang perlu diperhatikan ialah pemilihan waktu mengingat (memory time) dan jumlah hitungan operasi pemutusan yang dilakukan oleh pengaman back-upnya. Pada alat pengaman sectionalizer dilengkapi dengan ; a. Perlengkapan pembantu pengendali tegangan (voltage restrain accessory). b. Perlengkapan pembantu pengendali arus inrush (current inrush restrain accessory)
19
c. Perlengkapan pembantu pendeteksi arus gangguan ke tanah (ground fault sensing accessory) d. Perlengkapan pembantu penyetelan waktu (time riset accessory) Fungsi dari perlengkapan tersebut di atas adalah untuk menyetel waktu penutupan, waktu merasakan (detecting time), waktu tunda untuk mengatur operasi penutupan pada waktu arus mengalir, membuka pada saat pengaman hulunya membuka dan terkunci. Waktu penutupan dimulai dari diberinya energi pada peralatan pengaman pengaturnya sampai sectionalizer menutup, biasanya 5 - 10 detik. Waktu merasakan gangguan yang dimungkinkan untuk merasakan gangguan setelah sectionalizer tertutup, biasanya 4 – 7 detik. Waktu tunda adalah waktu dari hilangnya energi listrik dari sumber pada peralatan pengatur sampai terbukanya sectionalizer secara sempurna, biasanya 0,5 – 2 detik. Setelah ganguan dibebaskan, letak gangguan harus segera diketahui. Untuk keperluan ini alat petunjuk gangguan yang dipasang pada gardu distribusi, biasanya petunjuk gangguan ini berupa jarum yang berputar.
20
Gambar 2.8. Sectionalizer kontrol hidrolik satu fasa dan tiga fasa
2.5.1 Prinsip kerja sectionalizer Setelah selang waktu penutupan tertentu, maka pengaman di sisi sumbernya akan menutup kembali dan alat penghitung disisi sectionalizer akan kembali ke posisi semula. Jika gangguannya bersifat sementara dan dapat dihilangkan sebelum sectionalizer membuka, maka peralatan penghitung sectionalizer yang sudah bergerak akan kembali ke posisi semula dan siap melakukan perhitungan dari awal. Sedangkan bila gangguan sifatnya permanen maka penghitung akan berulang kembali sampai jumlah yang telah diatur, dan sectionalizer akan membuka kontaknya pada saat peralatan pengaman di sisi sumber melakukan penutupan kembali, maka sectionalizer sudah mengisolir jaringan yang terganggu.
21
BAB III SISTEM PENGAMAN PADA JARINGAN DI SISI TEGANGAN MENENGAH
3.1 Pengertian koordinasi peralatan pengaman arus lebih Koordinasi peralatan pengaman arus lebih termasuk juga pemilihan dan penggunaannya, bertujuan agar gangguan sementara dapat dihilangkan dengan segera dan gangguan permanen dapat dibatasi hanya bagian terkecil dari sistem. Lokasi-lokasi dari peralatan pengaman dikenal sebagai titik koordinasi dan biasanya titik koordinasi terdapat pada gardu induk sepanjang feeder (saluran), pada cabang saluran, dan pada sisi trafo distribusi. Pada gambar diagram satu garis bentuk sistem distribusi sederhana titik-titik A,B,C,D,E,F dan G adalah titik koordinasi.
Gambar 3.1. Diagram satu garis sistem distribusi sederhana
22
Semua peralatan pengaman yang ditempatkan pada titik-titik tersebut harus diseleksi, sehingga dapat dialiri arus beban normal dan bekerja bila ada arus lebih. Peralatan pengaman yang lebih terdekat dengan beban disebut peralatan pelindung dan yang dekat dengan sumber disebut peralatan terlindung. Sedangkan A peralatan terlindung terhadap C adalah peralatan pelindung. Bila gangguan permanen terjadi pada cabang yang diamankan oleh peralatan pengaman D seperti pada gambar 3.1, maka sebelum peralatan pengaman C bekerja, gangguan harus sudah dihilangkan oleh pengaman D. Sehingga sesudah D bekerja dan cabang yang bersangkutan sudah diisolir arus beban normal dapat tetap mengalir pada sistem selebihnya. Untuk mendapatkan hasil kerja dari peralatan pengaman arus lebih secara optimal sesuai dengan tujuan pengaman, maka perlu dilakukan langkah-langkah koordinasi pengaman yang tepat. Pada dasarnya prinsip pokok suatu peralatan koordinasi pengaman arus lebih sebagai berikut: Peralatan pengaman pada sisi beban harus dapat menghilangakan gangguan menetap atau gangguan sementara yang terjadi pada saluran. Sebelum peralatan pengaman di sisi sumber beroperasi memutuskan saluran sesaat atau beroperasi pada posisi terbuka terus. Pemadaman yang terjadi akibat adanya gangguan menetap harus dibatasi sampai pada seksi yang sekecil mungkin.
23
Pemilihan peralatan pengaman arus lebih selain ditentukan oleh koordinasi peralatan, juga ditentukan oleh : Tingkat keandalan yang diinginkan dalam sistem distribusi tersebut. Tingkat keandalan yang menentukan jenis-jenis peralatan pengaman yang akan dipergunakan. Arus lebih maksimum yang mungkin dapat terjadi pada sistem. Arus lebih pada sistem akan menentukan rating arus dari peralatan pengaman yang dipergunakan. Tegangan sistem menentukan rating tegangan dari peralatan pengaman yang dipergunakan Biaya yang tersedia
Prinsip pokok ini mempengaruhi pemilihan kurva arus waktu dan urutan kerja dari peralatan pengaman disisi sumber dan disisi beban, juga penempatan peralatan pengaman pada saluran distribusi tenaga listrik. Koordinasi peralatan pengaman pada saluran udara tegangan menengah 20 kV sistem tiga fasa tiga kawat dapat dibagi menjadi: Koordinasi antara recloser dengan pemutus tenaga (PMT) Koordinasi antara recloser dengan pengaman lebur Koordinasi antara recloser dengan sectionalizer Koordinasi antara recloser dengan fuse cut-out
24
Pada kesempatan ini hanya akan membahas koordinasi antara recloser dengan sectionalizer.
3.2. Koordinasi antara recloser dengan sectionalizer Sectionalizer adalah peralatan yang dirancang untuk mengisolir gangguan pada sistem distribusi, sedangkan recloser adalah peralatan yang berfungsi untuk membedakan gangguan permanen dengan gangguan temporer. Walaupun kedua bentuknya sama tetapi sectionalizer tidak memutus arus gangguan, sehingga sectionalizer harus menunggu sampai recloser
membuka line dan kemudian
memotong/memisahkan line yang rusak ketika line masih terbuka dan tidak ada arus mengalir. Bila ganguan terjadi di belakang sectionalizer, recloser akan bekerja. Bila terjadi gangguan permanen maka sectionalizer akan menghitung jumlah operasi recloser dan trip serta menguncinya dirinya sendiri sesudah operasi yang telah ditentukan, biasanya setelah operasi yang ketiga. recloser melanjutkan operasi yang keempat dan memulihkan pelayanan sampai ke sectionalizer. Jadi sectionalizer harus dibantu oleh recloser. Prinsip-prinsip koordinasi dari pemakaian recloser di sisi sumber dengan sectionalizer di sisi beban adalah sebagai berikut : Pada sectionalizer pengaturan elektronis, arus penggerak minimumnya adalah 80 % x arus trip minimum dari recloser di sisi sumber. Sedangkan
25
sectionalizer pengaturan hidrolik, maka arus penggerak minimumnya adalah 160 % x rating coil dari recloser Sectionalizer yang tidak dipasang dengan perlengkapan detector gangguan tanah, harus dikoordinasikan dengan tingkatan trip minimum gangguan fasa dari recloser. Pengaturan tingkatan arus penggerak dari sectionalizer dengan tingkatan arus minimum untuk gangguan tanah dari recloser akan menyebabkan kesalahan operasi pada waktu terjadi arus serbu. Waktu untuk membuka dan menutup kembali dari recloser harus dikoordinasikan dengan waktu penghitungan sectionalizer. Waktu untuk menutup dan membuka kembali dari recloser ini harus lebih kecil dari waktu ingatan sectionalizer. Apabila waktu ini ternyata lebih besar dari waktu ingatan sectionalizer, maka sectionalizer tidak akan mengingat dari sebagian jumlah operasi trip recloser, dapat dilhat pada gambar 3.2. Sectionalizer dibatasi untuk berkoordinasi dengan pembukaan yang serentak dari recloser. Jadi sectionalizer tiga fasa harus beroperasi dengan recloser tiga fasa.
26
Gambar 3.2 Waktu ingat tiga kali perhitungan untuk mengunci dari sectionalizer
3.3. Penggunaan accessories/peralatan tambahan Dalam sectionalizer dengan kontrol elektronik standar waktu pengaturan ulang (reset time) setelah waktu gangguan sementara tergantung waktu ingat yang dipilih dan jumlah (angka) hitungan yang dipergunakan. Itu dapat berkisar dari 5 sampai 22 menit, waktu pengaturan ulang yang berhubungan dengan recloser dengan kontrol elektronik adalah 10 sampai 180 detik. Rugi-rugi dari kesalahan koordinasi tidak perlu menyebabkan terputusnya aliran listrik jika gangguan sementara bertambah selama waktu sectionalizer diatur ulang (resetting). Perlengkapan reset time (waktu reset) memberikan pemasangan kembali dengan cepat setelah memory
27
time berhasil menutup kembali dari peralatan/perlengkapan cadangan. Waktu yang dipilih ini dapat disesuaikan antara 10 sampai 60 detik. Pedoman berikut ini digunakan untuk accessories reset time (waktu reset). 1. Atur waktu ingat sectionalizer hingga 90 detik 2. Umumnya waktu reset (antara 10 sampai 60 detik) dipilh untuk mengkoordinasi dengan waktu reset dari peralatan/perlengkapan cadangan dengan pembatasan bahwa waktu reset harus melebihi waktu gangguan satu fasa pada pemutusan minimum disisi recloser. 3. Pengaturan waktu reset hanya ditentukan oleh recloser seperti terlihat pada gambar 3.10
28
Gambar 3.3. Koordinasi recloser dengan sectionalizer untuk gangguan temporer di sisi sectionalizer
Aksesoris pembatasan tegangan menjaga sectionalizer dari hitungan arus lebih, sectionalizer untuk disela sepanjang recloser atau fuse. Penggunaan aksesoris ini pada sectionalizer lebih efektif waktu cepat, dua waktu tunda berurutan pada perlengkapan/peralatan cadangan. Aksesoris ground fault sensing memperbolehkan koordinasi secara lengkap dari sectionalizer dengan perlengkapan/peralatan cadangan, dengan aksesoris ini sectionalizer menggabungkan sensing yang terpisah
29
dan karakteristik penggerakan untuk kedua fasa dan gangguan pembumian. Minimum arus gangguan pembumian 80 % dari pengaturan arus gangguan pembumian untuk disisi recloser. Pembatasan pemakaian pada pembumian sistem Y, minimum gangguan pembumian dari arus penggerak harus diatur tidak lebih rendah dari arus beban melalui sectionalizer. Jika lebih rendah maka sectionalizer menghitung dan membuka untuk ganguan pada sisi sumber. Aksesoris ground fault sensing termasuk pengendalian aliran fasa.
3.4. Perhitungan arus hubung singkat Sebelum menggunakan alat pengaman yang akan dipasang dan menentukan karakteristik dari peralatan pengaman, harus mengetahui dahulu besarnya arus hubung singkat yang akan terjadi. Adapaun gangguan hubung singkat yang terjadi dalam sistem distribusi adalah : Gangguan hubung singkat 3 fasa Ganguan hubung singkat 2 fasa Gangguan hubung singkat 1 fasa ke tanah
30
Dari ketiga jenis gangguan hubung singkat dapat di hitung dengan menggunakan hukum ohm :
V I = —— Z
Dimana :
…………………………………………….. (3.1)
I = Arus hubung singkat (Amper) V = Tegangan sumber (Volt) Z = Nilai eqivalen dari seluruh impedansi dari sumber sampai titik gangguan (Ohm)
3.4.1. Hubung singkat 3 fasa Untuk gangguan 3 fasa yaitu impedansi yang digunakan adalah urutan positif dengan nilai ekivalen Z1 dan tegangannya adalah tegangan fasa-netral.
Vf I 3Ø = ——— Z1eq Dimana :
……………………………………………. (3.2)
I 3Ø = Arus hubung singkat 3 fasa (Amper) Vf = Tegangan fasa-netral (20 KV/√3) (Volt) Z1eq = Impedansi ekivalen jaringan urutan positif (ohm)
31
3.4.2. Hubung singkat 1 fasa-tanah Untuk gangguan hubung singkat 1 fasa ke tanah yaitu impedansi yang digunakan adalah jumlah impedansi urutan positif ditambah urutan negatif dan ditambah urutan nol, nilai ekivalennya Z1 + Z2 + Z0 dimana Z1 = Z2 dan tegangannya adalah tegangan fasa-fasa.
3Vf I 1Ø = ————————
……..……………………….
(3.3)
2 (Z1eq) + (Z0eq)
Dimana :
I 1Ø = Arus hubung singkat 1 fasa-tanah (Amper) 3Vf = Tegangan fasa-fasa (3 x 20 KV/√3) (Volt) Z1eq = Impedansi ekivalen jaringan urutan positif (ohm) Z0eq = Impedansi ekivalen jaringan urutan nol (ohm)
3.5 Perhitungan impedansi sumber Untuk menghitung impedansi sumber adalah : KV² Xs = ——— MVA Dimana :
Xs
…………………..…………………………..
(3.4)
= Impedansi sumber (ohm)
KV² = Tegangan di Bus (KV) MVA = Kapasitas hubung singkat di busbar (MVA)
32
3.6. Perhitungan impedansi trafo tenaga Impedansi urutan positif (Xt) adalah impedansi bocor trafo. Besarnya impedansi urutan negatif sama dengan besarnya impedansi urutan nol, tergantung dari hubungan trafo dan impedansi pentanahannya.
KV² Xt1 = Xt2 = {Z(%)} x ——— MVA
Xto = (Yy Xto) = 10 x Xt
Dimana :
………………….………….
………..………………………..……….
(3.5)
(3.6)
Xt1 dan Xt2 = Reaktansi urutan positip (ohm) Xto = Reaktansi urutan negatif (ohm) Yy = Hubungan bintang pada trafo MVA = Kapasitas pada trafo tenaga (MVA) KV = Tegangan di Bus (KVA)
3.7. Perhitungan impedansi ekivalen jaringan Untuk menghitung impedansi ekivalen jaringan urutan positip adalah dengan menjumlahkan impedansi sumber (Zs), impedansi trafo (Zt1) dan impedansi jaringan urutan positip. Z1eq = Z2eq = Zs + Zt1 + Z1 penyulang
…………..………………
(3.7)
33
Untuk menghitung eqivalen jaringan urutan nol adalah dengan menjumlahkan impedansi trafo (Zs), tahanan dalam (RN) yang terdapat dalam trafo tenaga dan impedansi jaringan urutan nol. Zoeq = Zto + 3RN + Zo penyulang ………………...…………….
(3.8)
34
BAB IV PERHITUNGAN GANGGUAN HUBUNG SINGKAT DAN PENGGUNAAN RECLOSER DI SUTM
4.1. Studi kasus hubung singkat Penggunaan alat proteksi merupakan urutan kerja sistem pengaman pada suatu jaringan agar di dapat suatu unjuk kerja yang optimal dari pengaman sesuai dengan setting dan letak gangguan. Dalam hal ini di wilayah PT.PLN Area Pelayanan Sepatan sering terjadi gangguan dan kurangnya alat pengaman untuk mengurangi gangguan. Daerah Sepatan yang sering terjadi gangguan adalah Penyulang Cacing yang dipasok dari GI Sepatan oleh trafo tenaga dengan kapasitas trafo 30 MVA, 70/20 KV, In 288 A dengan impedansi 12 % dengan panjang penyulang 22 Kms (kilometer system). Untuk itu perlu dipasang suatu alat pengaman yaitu recloser untuk mengatasi gangguan yang terjadi serta dapat mengurangi tingkat pemadaman.
35
4.2 Data peralatan 4.2.1. Data trafo tenaga di GI Sepatan - Merk Pabrik
: Asea BDOR
- Daya
: 30 MVA
- Ratio Tenaga
: 70/20 KVA
- Arus Nominal
: 85/288 A
- Impedansi
: 12 %
- Vektor Group
: Yn Yno
4.2.2. Data Rele Proteksi di GI Sepatan - Rele untuk gangguan fasa-fasa * Karakteristik
: Invers
* Setting
: In = 5 A Is = 0,6 x In t = 0,5 s
* Trafo Arus
: 300/5 A
- Rele untuk gangguan fasa tanah * Karakteristik
: Invers
* Setting
: In = 1 A Is = 0,6 x In t = 0,5 s
36
4.2.3. Data Recloser di Penyulang Cacing dari GI sepatan - Merk pabrik
: Cooper Power System
- Tipe
: ME (elektronik)
- Arus Kontinyu
: 200 A
- Arus trip min fasa – fasa
: 380 A
- Arus trip min fasa – tanah
: 20 A
- Arus pemutus maksimum
: 6000 A
- Waktu membuka
: 0,13 detik
- Waktu menutup kembali
:2
Dalam hal ini recloser baru saja di pasang oleh PT. PLN Distribusi Area Jaringan Tangerang pada awal juni 2008. Sebelum recloser di pasang harus dilakukan perhitungan perkiraan terjadinya gangguan hubung singkat di Penyulang Cacing yang disuplai dari trafo tenaga yang tertera di atas.
4.3 Langkah-langkah dalam menghitung arus gangguan Untuk menghitung arus gangguan pada sistem distribusi, tahapan yang perlu dilakukan adalah: 1. Gambarkan diagram satu garisnya 2. Pilihlah KVA/MVA untuk keseluruhan sistem 3. Gambarkan urutan positipnya, urutan negatif dan nolnya.
37
Gambar 4.1. Lokasi ganguan pada jaringan distribusi
Untuk menghitung arus gangguan hubung singkat, pertama yang dilakukan adalah menghitung impedansi sumber, impedansi trafo tenaga dan impedansi penyulang.
4.3.1. Menghitung impedansi sumber Dengan menggunakan persamaan (3.4) di peroleh perhitungan impedansi sumber, yaitu : KV² Xs = ——— MVA 70² = ——— 60 = 81.6 Ω Dimana :
KV² = Tegangan di Bus 70 KV MVA = Kapasitas hubung singkat di busbar 60 MVA
Karena gangguan terjadi di sisi 20 KV, maka impedansi dikonversikan di sisi 20 KV, maka :
38
20² Xs = ——— x 81.6 70² = 6.6 Ω
4.3.2. Menghitung impedansi trafo Persentase pada trafo tenaga adalah 12 % berdasarkan name plate dengan kapasitas trafo tenaga 30 MVA, maka dalam menghitung impedansi trafo tenaga dengan menggunakan persamaan (3.5) di dapatkan reaktansi urutan positif pada sisi 20 KV, yaitu: KV² Xt1 = Xt2 = {Z(%)} x ——— MVA 20² = 12 % x ——— 30 = j 1,6 Ω Sedangkan
untuk
menghitung
reaktansi
urutan
negatifnya
dengan
menggunakan persamaan (3.6), yaitu : Xto = (Yy Xto) = 10 x Xt = 10 x 1,6 = 16 Ω
39
4.3.3. Menghitung impedansi jaringan Sebelum menghitung impedansi hantaran, harus diketahui dulu harga impedansi jaringan yang telah ditentukan yang nilainya tergantung dari panjang penyulang dan konfigurasi tiang. Tabel 4.1 Impedansi urutan positif dan nol penghantar AAAC Penampang nominal
jari-jari (mm)
Jumlah urat
GMR (mm)
(mm²)
impedansi urutan positif
Impedansi urutan nol
(Ω / km)
(Ω / km)
16 25 35 50
2,2563 2,8203 3,3371 3,9886
7 7 7 7
1,638 2,0475 2,4227 2,8957
2,0161 + j0,4036 1,2903 + j0,3895 0,9217 + j0,3790 0,6452 + j0,3678
1,1641 + j1.6911 1,4384 + j1,6770 1,0697 + j1,6665 0,7932 + j1,6553
70 95 120 150 185 240
4,7193 5,4979 6,1791 6,9084 7,6722 8,7386
7 19 19 19 19 19
3,4262 4,1674 4,6837 5,2365 5,8155 6,6238
0,4608 + j0,3572 0,3396 + j0,3449 0,2688 + j0.3376 0,2162 + j0.3305 0,1744 + j0,3239 0,1344 + j0.3158
0,6088 + j1,6447 0,4876 + j1,6324 0,4618 + j1,6251 0,3441 + j1.6180 0,3224 + j1,6114 0,2824 + j1,6003
Pada Penyulang Cacing, kawat penghantar yang digunakan adalah kawat A3C pada sistem distribusi 3 fasa 3 kawat. Untuk kawat penghantar A3C 150 mm² (jalur utama) Z1 = Z2 = (0,2162 + j0,3305) Zo = (0,3441 + j1,6180 ) Untuk kawat penghantar A3C 70 mm² (percabangan) Z1 = Z2 = (0,4608 + j0,3572) Zo = (0,6088 + j1,6447)
40
Dengan demikian dapat menghitung impedansi hantaran dengan jarak lokasi yang telah ditentukan pada gambar diatas dan panjang penyulang adalah 22 km. Impedansi urutan positif : 25 % =>
25 % x 22 (0,2162 + j0,3305) = 1,19 + j1,82 Ω
50 % = >
50 % x 22 (0,2162 + j0,3305) = 2,38 + j3,64 Ω
75 % = >
75 % x 22 (0,2162 + j0,3305) = 3,57 + j5,45 Ω
100 % =>
100 % x 22 (0,2162 + j0,3305) = 4,76 + j7,27 Ω
Impedansi urutan nol 25 % =>
25 % x 22 (0,3441 + j1,6180) = 1,89 + j8,89 Ω
50 % =>
50 % x 22 (0,3441 + j1,6180) = 3,78 + j17,79 Ω
75 % =>
75 % x 22 (0,3441 + j1,6180) = 5,68 + j26,69 Ω
100 % =>
100 % x 22 (0,3441 + j1,6180) = 7,57 + j35,59 Ω
4.3.4. Menghitung impedansi ekivalen jaringan urutan positif Untuk menghitung ini menggunakan persamaan (3.7), dimana dengan menjumlahkan impedansi sumber, impedansi trafo dan impedansi jaringan urutan positif. Z1eq = Z2eq = Zs + Zt + Z1 penyulang = j6,6 + j1,6 + Z1 penyulang = j8,2 + Z1 penyulang
41
Karena telah ditentukan tempat titik-titik panjang penyulang 25 % =>
j8,2 + (1,19 + j1,82) = 1,19 + j10,02 Ω
50 % =>
j8,2 + (2,38 + j3,64) = 2,38 + j11,84 Ω
75 % =>
j8,2 + (3,57 + j5,45) = 3,57 + j13,65 Ω
100 % =>
j8,2 + (4,76 + j7,27) = 4,76 + j15,47 Ω
4.3.5. Menghitung impedansi ekivalen jaringan urutan nol Untuk menghitung ini menggunakan persamaan (3.8) dengan cara menjumlahkan impedansi trafo tenaga, tahanan dalam (RN) yang terdapat pada trafo tenaga yaitu sebesar 38,5 ohm dan impedansi jaringan urutan nol. Zoeq = Zto + 3 RN + Zo penyulang = j16 + 3(38,5) + Zo penyulang 25 % =>
j16 +115,5 + (1,89 + j8,89) = 117,39 + j24,89 Ω
50 % =>
j16 + 115,5 + (3,78 + j17,79) = 119,28 + j33,79 Ω
75 % =>
j16 + 115,5 + (5,68 + j26,69) = 121,18 + j42,69 Ω
100 % =>
j16 + 115,5 + (7,57 + j35,59) = 123,07 + j51,59 Ω
4.4. Menghitung arus hubung singkat 4.4.1. Menghitung arus hubung singkat 3 fasa Untuk menghitung arus hubung singkat 3 fasa yaitu dengan menggunakan persamaan (3.2) seperti di bawah ini:
42
Vf 20.000/√3 11547 I 3Ø = ——— = —————— = ——— A Z1eq Z1eq Z1eq
25 % =>
11547 11547 I = ——————— = ———————— = 1144,4 A (1,19 + j10,02) √1,19² + 10,02²
50 % =>
11547 11547 I = ——————— = ———————— = 955.87 A (2,38 + j11,84) √2,38² + 11,84²
75 % =>
11547 11547 I = ——————— = ———————— = 818,36 A (3,57 + j13,65) √3,57² + 13,65²
100 % =>
11547 11547 I = ——————— = ———————— = 713,66 A (4,76 + j15,47) √4,76² + 15,47²
Berdasarkan perhitungan di atas, apabila terjadi gangguan hubung singkat tiga fasa, maka dapat diperkirakan/diketahui besarnya berdasarkan lokasi gangguan. Apabila gangguan hubung singkat yang terjadi jaraknya 25 % atau lebih dekat dari GI adalah 1144,4 amper, untuk jaraknya yang berada 50 % atau di tengah penyulang adalah 955,87 amper. Sedangkan yang jaraknya 75 % dari GI adalah 818,36 amper dan untuk lokasi gangguan yang terjadi di ujung penyulang atau jarak lokasi sekitar 100 % dari GI adalah 713,66 amper.
43
4.4.2. Menghitung arus hubung singkat 1 fasa-tanah Untuk menghitung arus hubung singkat 1 fasa-tanah yaitu dengan menggunakan persamaan (3.3) seperti di bawah ini:
3 x 20.000/√3 34640 1Ø = ————————— = ———————— A 2 (Z1eq) + (Zoeq) 2 (Z1eq) + (Zoeq)
25 % =>
34640 34640 I = ———————————————— = ——————— 2(1,19 + j10,02) + (117,39 + j24,89) (119,77 + j34,93) 34640 = ———————— = 277,65 A √119,77² + 34,93²
50 % =>
34640 34640 I = ———————————————— = ——————— 2(2,38 + j11,84) + (119,28 + j33,79) (124,04 + J57,44) 34640 = ———————— = 253,42 A √124,04² + 57,44²
75 % =>
34640 34640 I = ———————————————— = ———————— 2(3,57 + j13,56) + (121,18 + j42,69) (128,32 + J69,99) 34640 = ———————— = 236,98 A √128,32² + 69,99²
44
100 % =>
34640 34640 I = ———————————————— = ———————— 2(4,76 + j15,47) + (123,07 + j51,59) (132,59 + J82,53) 34640 = ———————— = 221,79 A √132,59² + 82,53²
Berdasarkan perhitungan di atas, apabila terjadi gangguan hubung singkat satu fasa-tanah, maka dapat diperkirakan/diketahui besarnya berdasarkan lokasi gangguan. Apabila gangguan hubung singkat yang terjadi jaraknya 25 % atau lebih dekat dari GI adalah 277,65 amper, untuk jaraknya yang berada 50 % atau di tengah penyulang adalah 253,42 amper. Sedangkan yang jaraknya 75 % dari GI adalah 236,98 amper dan untuk lokasi gangguan yang terjadi di ujung penyulang atau jarak lokasi sekitar 100 % dari GI adalah 221,79 amper.
45
Gambar 4.2. Diagram satu garis Penyulang Cacing di GI Sepatan
46
4.5 Analisa terjadinya gangguan hubung singkat Pada gambar 4.2. diperlihatkan terjadi gangguan hubung singkat satu fasa yang sifatnya sementara antara gardu MA 14 dengan MA 124 P, di mana recloser langsung berkerja dan membuka line, kemudian memotong atau memisahkan line yang rusak ketika line masih terbuka dan tidak ada arus yang mengalir. Pada saat itu juga rele akan bekerja dan mentrip PMT, dengan mentripnya PMT suplai arus terhenti dan busur api mati maka gangguan akan hilang. Setelah beberapa saat PMT dimasukan kembali dan saluran dapat beroperasi secara normal. Karena gangguan ini sifatnya sementara dan dapat dihilangkan sebelum sectionalizer membuka, maka peralatan penghitung sectionalizer akan kembali ke posisi semula dan siap untuk melakukan perhitungan dari awal. Apabila terjadi gangguan yang sifatnya permanen, maka sectionalizer akan menghitung jumlah operasi recloser dan trip serta mengunci dirinya sendiri sesudah operasi yang telah ditentukan, biasanya setelah operasi ketiga. Recloser melanjutkan operasi keempat dan memulihkan pelayanan sampai ke sectionalizer. Dengan itu bagian saluran sesudah sectionalizer yang terkena gangguan akan dibebaskan dari sistem sehingga tidak mengganggu saluran lain Pada tabel 4.2. di bawah ini dapat di lihat data gangguan yang terjadi dan tercatat di box kontrol recloser. Dalam hal ini telah terjadi gangguan hubung singkat satu fasa-tanah di fasa R yaitu sebesar 326 amper, dan over current trip 219 amper.
47
Tabel 4.2. Data gangguan yang tercatat pada box kontrol recloser
EVT
DATE
TIME
TYPE
IA (A)
IB (A)
IC (A)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
17/06/08 17/06/08 14/06/08 14/06/08 14/06/08 14/06/08 14/06/08 14/06/08 08/06/08 08/06/08 08/06/08 08/06/08 08/06/08 08/06/08 08/'06/08 08/'06/08 08/'06/08 08/'06/08 08/'06/08 08/'06/08 08/0'6/08 08/'06/08 08/'06/08 08/'06/08 08/'06/08 08/'06/08 08/'06/08 08/'06/08 08/'06/08 08/'06/08 08/'06/08 08/'06/08 08/'06/08
16:07:29 08:03:40 09:02:21 09:01:11 09:56:51 08:15:14 09:15:14 09:49:14 09:49:14 09:49:14 09:49:07 09:45:06 09:45:05 09:45:03 09:44:24 09:43:28 09:43:26 09:43:04 09:42:45 09:42:43 09:42:43 09:42:08 09:42:08 09:42:02 09:41:50 09:41:48 09:41:07 09:41:13 09:40:11 09:37:58 09:23:23 09:22:03 09:22:02
no control alarm CONTROL ALARMS MANUAL/EXT CLOSE HOT-LINE TAG OFF HOT-LINE TAG ON 0 FAULT DATA (pri) OVER CURRENT TRIP CONTROL LOCK OUT MANUAL/EXT CLOSE HOT-LINE TAG OFF HOT-LINE TAG ON CONTROL LOCK OUT NORMAL PROFILE CONTROL LOCKOUT ALT PROFILE #2 CONTROL LOCKOUT ALT PROFILE #1 no control alarm CONTROL LOCKOUT CONTROL ALARM NORMAL PROFILE No control alarm CONTROL ALARM CONTROL LOCKOUT ALT PROFILE #3 CONTROL LOCKOUT ALT PROFILE #2 CONTROL LOCKOUT ALT PROFILE #1 CONTROL LOCKOUT HOT LINE TAG OFF HOT LINE TAG ON HOT LINE TAG OFF
0 0 0 0 0 326 219 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
48
4.6 Setting panel kontrol Panel kontrol disetting terlebih dahulu sebelum recloser benar-benar difungsikan, beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menseting panel kontrol yaitu berapa besar arus beban pada jaringan di sebelah recloser terpasang, berapa arus fault atau arus maksimal yang masuk sampai recloser trip, berapa ratio CT (trafo arus) yang dipasang pada recloser, dan berapa besar penampang kabel yang digunakan. Arus beban
: ½ dari arus beban keseluruhan
Arus fault
: sesuai arus pada jaringan (Io)
Ratio CT
: 300/5
Luas penampang kabel : 150 mm² Waktu selang
: 1 (satu) menit 3 kali trip
Tabel 4.3. Setting gangguan pada panel kontrol sett
Gangguan Fasa - Fasa
Gangguan Fasa -Tanah
Minimum Trip Over Current Alarm Alarm Time Delay High Current Trip for MinTrip
100 Amp 3200 Amp 100 detik 3 x min trip
20 Amp 1600 Amp 100 detik 1,25 x min trip
49
4.7 Penjabaran dari box kontrol recloser Elektronik kontrol box recloser adalah peralatan elektronik yang mengontrol pemasukan/pelepasan PMT recloser. Dari dalam kontrol box ini setting recloser dapat ditentukan. Arus jaringan mengalir melalui recloser yang dirasakan oleh ketiga bushing trafo arus yang terletak di dalam recloser, satu untuk tiap fasanya. Ketika arus fasa atau rangkaian nol (ground/pembumian) arus melampaui harga minimum pemutusan yang telah diprogram atau diatur. Kontrol kyle form 4C berinisiatif mengatur rangkaian program dari trip/pemutusan recloser dan penutupan operasi. Jika terjadi gangguan sementara (temporer), kontrol berhenti untuk memberikan perintah pada operasi recloser setelah terjadi penutupan recloser yang baik/sukses, dan reset control untuk memulai rangkaian opearasi setelah adanya waktu tunda. Jika terjadi gangguan permanen, kontrol akan mengerjakan rangkaian program secara lengkap dari perintah recloser untuk mengunci dan bersamaan itu dengan terbukanya recloser. Sekali terkunci/terbukanya kontak dari recloser harus direset untuk memulai rangkaian operasi. Diagram block fungsional form 4C diperlihatkan pada gambar 4.3. Kondisi arus jaringan dimonitor/diawasi secara terus-menerus oleh ketiga bushing CT yang terletak di dalam recloser, satu untuk tiap fasanya. Keluaran dari trafo ini menyalurkan arus ke kontrol bagian depan (kontrolfront end). Mikroprosesor control
50
mengambil data arus dan menghitung arus RMS (gangguan) untuk tiap fasanya dan pembumian.
Data port Trip Circuit
Keyboard Display
Recloser mechanism
Close Circuit Microprosesor A B
BCT’s
C GND
Control Front End
A/D Converter
Memory
Front Panel Control Switches
Gambar 4.3. Fungsi dari blok diagram 4C Ketika arus yang ditentukan melebihi yang telah diprogramkan dari minimum pemutusan, maka rangkaian akan menjadi two fast dan two delay operasi: 1. Sinyal arus lebih tergabung dengan waktu pada kurva yang terpilih untuk operasi pada trip pertama untuk menghasilkan sinyal yang memberikan energi ke rangkaian pemutusan. 2. Pemberian energi pada rangkaian pemutusan terhubung dengan bateray dan kapasitor ke lilitan pemutusan untuk membuka recloser.
51
3. Secara serempak mikroprosesor memulai perhitungan jarak waktu tunda untuk penutupan balik pertama. 4. Dengan berakhirnya interval/jarak waktu tunda dari penutupan ini, sinyal penutupan dihasilkan dari kontrol menutup recloser dan memilih karakteristik waktu arus untuk operasi pemutusan kedua. 5. Ketika reset tunda habis, kontrol direset untuk kembali ke keadaan awal dan siap untuk rangkaian operasi yang terprogram yang lain. 6. Kesalahan akibat pemutusan pembumian di program terpisah dan termasuk pemutusan minimum, operasi untuk mengunci/berhenti, jumlah dari operasi pada kurva fast dan delay, penutupan dan jarak waktu reset adalah untuk kesalahan operasi pada fasa dan ground.,
52
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan Kesimpulan yang dapat di ambil dari semua pembahasan adalah sebagai berikut : 1. Berdasarkan perhitungan, apabila terjadi gangguan hubung singkat satu fasa-tanah dengan jarak lokasi gangguan 50 % dari GI atau berada di tengah penyulang adalah 253,42 amper. 2. Sedangkan berdasarkan data gangguan dari panel box kontrol recloser telah terjadi gangguan hubung singkat satu fasa-tanah di fasa R sebesar 326 amper, di mana letak gangguan berada di tengah penyulang. 3. Gangguan yang terjadi di antara gardu MA 14 dengan gardu MA 124 P pada penyulang cacing yang di suplai dari GI Sepatan adalah gangguan hubung singkat satu fasa-tanah yang sifatnya temporer/sementara sehingga dengan cepat dapat dihilangkan oleh recloser sebelum sectionalizer membuka.
53
5.2. Saran 1. Untuk mengurangi gangguan-gangguan yang sering terjadi pada Saluran Udara Tegangan Menengah, sebaiknya penggunaan pengaman arus lebih ini dapat di optimalkan penggunaannya. 2. Untuk memperkecil tingkat pemadaman listrik dan memperbesar jam nyala KWh, tingkat keandalan sebuah pengaman sangat mempengaruhi kualitas pelayanan sampai ke pemakai energi listrik. Oleh karena itu tingkat keandalan harus di tingkatkan sehingga mutu dan kualitas pelayanan menjadi semakin baik.
54
