Untuk dapat mengikuti modul ini peserta didik harus sudah mempunyai pengetahuan dalam bidang :
Keselamatan dan kesehatan kerja
Rangkaian listrik
Peralatan ukur listrik
Gambar teknik listrik
Kerja bangku listrik C. Petunjuk Penggunaan
Modul Pembelajaran ini menggunakan Sistem Pendekatan scientifik dengan menekankan pada Problem Based Learning/ PBL (Pembelajaran Berdasarkan Masalah). Pendekatan scientifik adalah pendekatan yang memperhatikan kemampuan, keterampilan dan sikap yang diperlukan agar. Penekanan utamanya adalah pada apa yang dapat dilakukan seseorang setelah mengikuti pembelajaran. Salah satu karakteristik yang paling penting dari pembelajaran dengan sistem Pendekatan scientifik adalah penguasaan individu terhadap bidang pengetahuan, sikap dan keterampilan tertentu secara nyata.
Setelah mempelajari modul ini, kemudian dilakukan evaluasi, ternyata belum mencapai tingkat kompetensi tertentu pada kesempatan pertama, maka guru akan mengatur rencana bersama anda untuk mempelajari dan memberikan kesempatan kembali kepada Anda untuk meningkatkan level kompetensi sesuai dengan level tertentu yang diperlukan. Penyajian modul ini dibagi dalam Kegiatan Belajar. Setiap kegiatan belajar dilengkapi dengan evaluasi berupa pertanyaan-pertanyaan yang harus dijawab setelah Anda selesai membaca masukan atau referensi yang relevan.
D. Tujuan Akhir
Tujuan akhir setelah mempelajari modul ini, diharapkan mampu :
1. Mengidentifikasi proteksi hubung singkat 2. Mengidentifikasi proteksi beban lebih 3. Mengidentifikasi proteksi pembumian
BAB II
PEMBELAJARAN
A. Deskripsi
Proteksi sistem Tenaga Listrik pada modul ini merupakan materi yang terdiri dari teori dan praktikum yang membahas mengenai proteksi hubung singkat, beban lebih , dan pembumian.
B. Kegiatan Belajar
1. Proteksi Hubung Singkat, Beban Lebih dan Pembumian a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran
Pada akhir pembelajaran Peserta didik diharapkan dapat :
Mengidentifikasi proteksi hubung singkat
Mengidentifikasi proteksi beban lebih
Mengidentifikasi proteksi pembumian
b. Uraian Materi 1. Pendahuluan
Kesinambungan jaringan tenaga listrik melayani bebannya ditentukan oleh keandalan kerja proteksi yang ditempatkan dalam jaringan dimaksud. Untuk itu maka perencanaan sistim proteksi menjadi bagian penting yang harus direncanakan dengan matang sehingga dapat mengatasi kemungkinan-kemungkinan gangguan yang ada misalnya hubung singkat, tegangan lebih, beban lebih, frekuensi sistem rendah, asinkron dan lain-lain, yang membahayakan keselamatan manusia ataupun peralatan pada system ketenagalistrikan mulai dari pembangkit sampai ke konsumen.
Pemasangan alat proteksi selalu disesuaikan dengan karakteristik gangguan pada jaringan ketenagalistrikan, oleh sebap itu langkah awal yang dilakukan adalah dengan menganalisa karakteristik gangguan,mendiskripsikannya, kemudian memilih alat proteksi yang sesuai untuk mengatasi gangguan dimaksud.
Berbagai macam gangguan dapat terjadi dalam system ketenagalistrikan misalnya gangguan pada generator pembangkit, gangguan pada transformator daya, gangguan pada jaringan transmisi/distribusi dan gangguan-gangguan pada busbar.
Kinerja proteksi hendaknya dapat mengatasi masalah berikut ini;
1. Bereaksi cepat memutuskan gangguan yang terjadi untuk mengeleminir kecelakaan pada manusia dan kerusakan pada peralatan dalam jaringan kelistrikan
2. Melokalisir daerah gangguan dalam jaringan ketenagalistrikan sehingga tidak mengganggu daerah yang lainnya
Sistem proteksi tenaga listrik tersusun dari komponen relay yang biasanya ditempatkan di gardu untuk memonitor tegangan dan arus system tenaga melalui transformator tegangan (PT) dan transformator arus (CT) yang diprogramkan menginisiasi sinyal pemutusan ke cicuit breaker (CB) bila terjadi gangguan.
Sebagai tanda bahwa sistim proteksi ini telah melakukan fungsinya dinyatakan dengan bunyi alarm, jadi semua komponen system proteksi yaitu relay, (CB) dan alarm membutuhkan daya listrik untuk dapat melakukan tugasnya masing-masing,Sistem proteksi ini akan bekerja cepat memutuskan gangguan bila ditunjang oleh sistim pembumian instalasi yang bagus. Selanjutnya system proteksi yang dapat bekerja cepat akan mencegah kerusakan peralatan akibat panas lebih (over heating).Jika arus kerja bertambah melampaui batas aman yang ditentukan dan tidak ada proteksi atau jika proteksi tidak memadai atau tidak efektif, maka gangguan yang ada akan mengakibatkan kerusakan isolasi semua komponen jaringan demikian seterusnya pertambahan arus yang berkelebihan menyebabkan rugi-rugi daya pada konduktor akan berkelebihan pula.Kedua hal tersebut terjadi karena pengaruh pemanasan sebanding dengan kwadrat dari arus seperti ditunjukkan dalam persamaan sebagai berikut;
H = 12 Rt Joules Dimana :
H = panas yang dihasilkan (Joule) I= arus konduktor (ampere) R= tahanan konduktor (ohm)
Pemutusan arus gangguan dapat dilakukan dengan Sekering atau Circuit Breaker.
Tetapi untuk memutuskan arus gangguan jangan sampai merusak Sekering atau Circuit Breaker itu sendiri, oleh karena itu harus dipilih Sekering atau Circuit Breaker yang memiliki “breaking capacity” sesuai dengan kapasitas arus hubung singkatnya.
Alat pemutus arus gangguan (Sekering atau Circuit Breaker) yang diperlukan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :
1. Sanggup dilalui arus nominal secara terus menerus tanpa pemanasan yang berlebihan (overheating).
2. Overload yang kecil pada selang waktu yang pendek seharusnya tidak menyebabkan peralatan bekerja
3. Harus dapat bekerja walaupun terjadi overload yang kecil tetapi cukup lama sehingga dapat menyebabkan overheating pada rangkaian penghantar.
4. Harus dapat membuka rangkaian sebelum kerusakan yang disebabkan oleh arus gangguan terjadi.
5. Harus dapat melakukan “pemisahan” (discriminative) hanya pada rangkaian yang terganggu yang dipisahkan dari rangkaian yang lain yang tetap
beroperasi.
Proteksi beban lebih (overload) dipakai untuk memutuskan peralatan dari rangkaian instalasi listrik sebelum terjadi overheating. Sedangkan proteksi gangguan hubung singkat dipakai untuk memutuskan peralatan dari rangkaian instalasi listrik dengan cepat sebelum arus hubung singkat yang besar mencapai harga yang dapat merusak akibat overheating, arcing atau ketegangan mekanik.
Komponen-komponen sistem proteksi terdiri dari :
Circuit Breaker (CB)
R e l a y
Trafo arus (CT)
Trafo tegangan (PT)
Kabel kontrol
Supplay (batere)
2. Persyaratan Kualitas Proteksi
Ada beberapa persyaratan yang sangat perlu diperhatikan dalam suatu perencanaan sistem proteksi yang efektif yaitu :
1) Selektivitas dan Diskrimanasi
Efektivitas suatu sistem proteksi dapat dilihat dari kesanggupan sistem dalam mengisolir bagian yang mengalami gangguan saja
2) Stabilitas
Sifat yang tetap inoperatif apabila gangguan-gangguan terjadi diluar zona yang melindungi (gangguan luar).
3) Kecepatan Operasi
Sifat ini lebih jelas, semakin lama arus gangguan terus mengalir, semakin besar kerusakan peralatan. Hal yang paling penting adalah perlunya membuka bagian-bagian yang terganggu sebelum generator-generator yang dihubungkan sinkron kehilangan sinkronisasi dengan sistem selebihnya. Waktu pembebasan gangguan yang tipikal dalam sistem-sistem tegangan tinggi adalah 140 ms.
Dimana mendatnag waktu ini hendak dipersingkat menjadi 80 ms sehingga memerlukan relay dengan kecepatan yang sangat tinggi (very high speed relaying)
4) Sensitivitas (kepekaan)
Yaitu besarnya arus gangguan agar alat bekerja. Harga ini dapat dinyatakan dengan besarnya arus dalam jaringan aktual (arus primer) atau sebagai prosentase dari arus sekunder (trafo arus)
5) Ekonomis
Dalam sistem distribusi aspek ekonomis hampir lebih diutamakan dari aspek teknis, asal saja persyaratan keamanan yang pokok dipenuhi, hal ini karena jumlah feeder, trafo dan sebagainya begitu banyak. Dalam sistem-sistem trtansmisi justru aspek teknis yang penting. Proteksi relatif mahal, namun demikian sistem atau peralatan yang dilindungi dan jaminan terhadap
Biasanya digunakan dua sistem proteksi yang terpisah, yaitu proteksi primer atau proteksi utama dan proteksi pendukung (back up)
6) Realiabilitas (keandalan)
Sifat ini jelas, penyebab utama dari “outage” rangkaian adalah tidak bekerjanya proteksi sebagaimana mestinya (mal operation).
7) Proteksi Pendukung
Proteksi pendukung (back up) merupakan susunan yang sepenuhnya terpisah dan yang bekerja untuk mengeluarkan bagian yang terganggu apabila proteksi utama tidak bekerja (fail). Sistem pendukung ini sedapat mungkin indenpenden seperti halnya proteksi utama, memiliki trafo-trafo dan rele-rele tersendiri. Seringkali hanya triping CB dan trafo-trafo tegangan yang dimiliki bersama oleh keduanya.
Tiap-tiap sistem proteksi utama melindungi suatu area atau zona sistem tenaga tertentu. Ada kemungkinan suatu daerah kecil diantara zona-zona yang berdekatan misalnya antara trafo-trafo arus dan circuit breaker-circuit breaker tidak dilindungi. Dalam keadaan seperti ini sistem back up (yang dinamakan remote back up) akan memberikan perlindungan karena berlapis dengan zona-zona utama.
Pada sistem distribusi aplikasi back up digunakan tidak seluas dalam sistem tansmisi, cukup jika hanya mencakup titik-titik strategis saja.
Remote back up bereaksi lambat dan biasanya memutus lebih banyak dari yang diperlukan untuk mengeluarkan bagian yang terganggu.
3. Proteksi hubung singkat
Kemungkinan gangguan hubung singkat pada jaringan sistim tenaga terjadi karena dua hal sebagai berikut:
1) Gangguan kegagalan isolasi; gagguan ini terjadi karena adanya tegangan lebih pada sistim yang biasanya terjadi karena sambaran petir atau surja hubung. Kerusakan isolator pada jaringan listrik juga dapat mengakibatkan hubung singkat, dan umumnya kerusakan isolator dimaksud karena proses tarik dan proses kendor kawat penghantar yang terjadi secara alami karena adanya perubahan iklim/cuaca.
2) Gangguan terkelupasnya isolasi karena pengaruh mekanik; Pada kawat penghantar jaringan listrik, gangguan bisa terjadi karena adanya tiupan angin yang kencang, atau bias juga terjadi karena bentangan kawat terlalu renggang.
Menentukan besarnya arus hubung singkat merupakan hal penting dalam menentukan proteksi sistim tenaga listrik. Untuk mendapatkan proteksi yang memadai dalam sistim tenaga listrik perlu mempertimbangkan besar kapasitas sistim tenaga listrik yang dapat mensuplay arus hubung singkat ke titik gangguan. Hal ini perlu diketahui karena alat proteksi fuse atau circuit breaker yang akan dipakai harus tahan terhadap kapasitas arus hubung singkat dari sistim tenaga listrik.
3.1. Jenis gangguan hubung singkat
Gangguan hubung singkat dalam sistim tenaga listrik dapat terjadi dalam kejadian-kejadian sebagai berikut:
1. Gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah 2. Gangguan hubung singkat dua fasa
3. Gangguan hubung singkat diantara dua fasa dan bersamaan dengan itu fasa yang ke tiga terhubung ke tanah.
4. Gangguan hubung singkat ketiga fasa
5. Gangguan hubung singkat ketiga fasa ke tanah
Keempat jenis gangguan hubung singkat yang pertama (nomor satau sampai dengan nomor empat), menghasilkan arus hubung singkat tidak simetris sedangkan dua jenis gangguan hubung singkat yang terakhir (nomor lima dan nomor enam) menghasilkan arus hubung singkat simetris.
Pemahaman terhadap konsep arus hubung singkat membekali kita untuk dapat memilih alat proteksi (circuit breaker dan relay) yang sesuai, misalnya ketika akan memilih kapasitas pemutusan circuit breaker yang sesuai maka analisanya harus didasarkan pada nilai arus hubung singkat simetris, sedangkan untuk menentukan penyetelan (setting) relay maka analisanya harus didasarkan pada nilai arus gangguan hubung singkat tidak simetris.
3.2. Arus hubung singkat simetris.
Besarnya nilai arus hubung singkat tergantung dua hal seperti penjelasan berikut ini:
1. Arus hubung singkat (Ihs) ditentukan oleh besarnya reaktansi gangguan (X) sampai ke titik gangguan. Bila tegangan fasa adalah E maka besarnya arus gangguan hubung singkat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
Ihs = (E/X) ampere
2. Besarnya arus hubung singkat tergantung pada besarnya kapasitas sistim tenaga yang dapat mensuplay arus hubung singkat dimaksud, semakin besar kapasitas sistim tenaga semakin besar pula arus hubung singkat yang disuplaynya, sebagai contoh perhatikan kedua gambar di bawah ini;
Gambar 2. 1 Hubungan Arus
Apabila sebuah motor tiga fasa 400 volt 40 HP dihubungkan ke rel (busbar) dalam dua kondisi sebagai berikut :
a) Dihubungkan melalui transformator daya 50 KVA, 400 V, Impedansi 0,1 ohm, cos dianggap 0,8 maka arus beban penuh motor dihitung menggunakan persamaan berikut;
I = (40x735,5)/(√3x400x0,8) = 53 ampere.
Kalau gangguan hubung singkat terjadi di titik gangguan F seperti ditunjukkan dalam gambar maka arus hubung singkat yang mengalir ke titik
Transformator daya
gangguan hanya dibatasi oleh impedansi transformator saja. Besarnya arus hubung singkat yang disuplay oleh sumber (busbar dengan transformator daya 50 KVA) dihitung sebagai berikut;
Ihs = (E/X) ampere
b) Dihubungkan melalui transformator 5000 KVA, 400V, impedansi 0,01 ohm, cos = 0,8 maka besarnya arus hubung singkat yang disuplay oleh sumber (busbar dengan transformator daya 5000 KVA) dihitung sebagai berikut;
Ihs = (E/X) ampere
= (tegangan fasa)/(impedansi sampai ke titik gangguan F) = (400/√3)/(0,01)
= 23100 ampere
Jadi circuit breaker CB harus mampu memutuskan arus hubung singkat sebesar 23100 ampere.
A.3.3. Arus hubung singkat simetris.
Nilai arus hubung singkat di titik gangguan pada sistim tenaga listrik dapat disuplay dari tiga sumber utama yaitu:
1) Generator listrik
2) Motor sinkron dan kondensator sinkron 3) Motor induksi.
Generator digerakkan oleh penggerak mula, oleh karena itu ketika terjadi gangguan hubung singkat, generator terus berjalan dengan kecepatan normal sehingga terus membangkitkan tegangan dan mensuplay arus hubung singkat yang besar ke titik gangguan.
Konstruksi motor sinkron sama seperti konstruksi alternator (generator). Motor ini juga memiliki medan penguat arus searah dan mengambil daya listrik dari generator dan mengubahnya menjadi daya mekanik, ketika terjadi gangguan hubung singkat tegangan sistim tenaga turun mendekati nol dan menghentikan
sinkron masih terus jalan karena adanya pengaruh inersiah sehingga motor seakan-akan bekerja sebagai generator dan mensuplay arus hubung singkat ke titik gangguan.
Gambar 2. 2 hubungan singkat arus
Motor induksi juga bekerja sebagai generator ketika terjadi gangguan hubung singkat, bedanya dengan motor sinkron adalah bahwa motor induksi tidak memiliki medan penguat arus searah.
Titik gangguan F
GENERATOR
MOTOR SINKRON
MOTOR INDUKSI
Arus Hubung singkat dari generator Perlengkapan hubung bagi
Arus hubung singkat dari motor induksi
Arus Hubung singkat dari motor sinkron
3.4. Reaktansi mesin berputar
Reaktansi mesin-mesin ini tidak sama seperti reaktansi transformator atau perlengkapan statis lainnya. Bila gangguan hubung singkat terjadi pada terminal generator maka dari pengamatan terlihat bahwa di awal-awalnya arus hubung singkat akan maksimum kemudian turun secara bertahap mencapai nilai steady state nya.Kondisi demikian terjadi karena reaktansi setiap mesin berputar yang berfungsi menahan arus hubung singkat nilainya berubah sejalan dengan perubahan waktu. Pengalaman praktis mengatakan setiap mesin berputar memiliki tiga jenis reaktansi sebagai berikut:
1. Reaktansi sub transien (X”d) 2. Reaktansi transien (X‟d) 3. Reaktansi sinkron (Xd)
Reaktansi sub transien adalah reaktansi nyata kumparan stator yang ada ketika awal-awal terjadinya gangguan hubung singkat, nilainya kecil sehingga untuk beberapa saat menyebapkan mengalirnya arus awal hubung singkat sub transien (I”) yang besar.
(I”) = (E/ (X”d)
Reaktansi transien nilainya lebih besar dari reaktansi sub transien, reaktansi ini mengontrol besarnya arus hubung singkat dalam periode transien sekitar setengah detik setelah awal terjadinya periode transien. Pada saat terjadinya gangguan hubung singkat pada terminal generator arus beban akan naik mencapai nilai terbesar, arus ini tertinggal 900 terhadap tegangannya, sehingga menyebapkan naiknya pemagnetan dan terbangkitnya reaksi jangkar yang mengakibatkan turunnya tegangan per fasa menjadi (E‟). Dengan demikian arus hubung singkat transien dihitung dengan persamaan sebagai berikut;
I’ = (E/X’d)
Reaktansi sinkron adalah reaktansi nya mesin berputar pada kondisi kerja normal dengan symbol (Xd) atau (Xd). Nilainya lebeih besar dari reaktansi sub transien (X”d) maupun reaktansi transien (X‟d). Arus hubung singkat yang dibangkitkan (Is) dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
Is = (E/Xs)
Arus hubung singkat (Is) ini muncul beberapa saat setelah terjadi gangguan hubung singkat, oleh karena itu tidak dapat digunakan memilih circuit breaker, fuse dan kontaktor tetapi digunakan untuk seting relay.
Gambar 2. 3 jaringan sistim tenaga listrik sederhana
Gambar di atas memperlihatkan sebuah jaringan sistim tenaga listrik sederhana mensuplay beban melalui saluran transmisi dan transformator daya, misalkan reaktansi masing-masing komponen sistim tenaga listrik sampai di titik gangguan telah dinyatakan dengan dasar KVA yang sama, apabila terjadi hubung singkat di titik gangguan maka arus hubung singkat yang disuplay
Transformator daya Dengan reaktansi X’2 ohm
Transformator daya Dengan reaktansi X’2 ohm
Rel/busbar
Generator pembangkit dengan reaktansi X1
G
Saluran transmisi denganreaktansi X’3 ohm
CB Rel/busbar
Titik Gangguan
X4 F
generator akan ditahan oleh reaktansi generator itu sendiri, reaktansi saluran transmisi, reaktansi transformator dan reaktansi feeder sampai ke titik gangguan.
Ihs = (E)/( X1 + 2X‟2 + X‟3 + X4
Kalau 2X‟2 + X‟3 = X2maka besarnya arus hubung singkat (Ihs) sebagai berikut:
Ihs = (E)/( X1 + X2 + X4 )
Bila kapasitas sistim tenaga lebih besar terdiri dari tiga generator melayani beban melalui dua saluran transmisi parallel yang sama dan empat buah tranformator daya seperti dalam gambar berikut ini,
Gambar 2. 4 jaringan sistim tenaga listrik sederhana
Transformator daya
dan misalkan reaktansi masing-masing komponen sistim tenaga listrik sampai di titik gangguan telah dinyatakan dengan dasar KVA yang sama, maka arus hubung singkat yang disuplay generator akan ditahan oleh reaktansi generator itu sendiri, reaktansi saluran transmisi, reaktansi transformator dan reaktansi feeder sampai ke titik gangguan. Besarnya arus hubung singkat dimaksud adalah:
Ihs = {(E)/[( X1 )/3 + (X2 ) + (X3)/2 + X4 )]}
Terlihat dari persamaan arus hubung singkat di atas bahwa semakin besar kapasitas sistim tenaga listrik semakin besar pula potensi untuk mengalirkan arus hubung singkat ke titik gangguan.
3.5. Beberapa pengertian dalam perhitungan arus hubung singkat.
Umumnya dalam perhitungan-perhitungan arus hubung singkat dinyatakan dalam nilai prosentasi. Berikut ini dibahas beberapa pengertian dasar yang diperlukan untuk menganalisa perhitungan arus hubung singkat.
1. Prosentasi resistansi
Prosentasi resistansi (Rp ) dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut;
Rp = [(IR)/V]x 100
Prosentasi reaktansi (Xp) dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut;
Xp = [(IX)/V] 100
Berdasarkan persamaan prosentasi reaktansi di atas dapat juga ditulis persamaan sebagai berikut;
X = [(Xp ).V)/I.100] ohm = [(Xp ).V)/I.100]. (V)/(V) ohm
= [(Xp ).V2)/IV.100]. ohm
= [(Xp ).tegangan)2/ (output dalam Volt ampere).100]. ohm
Apabila tegangan dan kapasitas sistim tenaga listrik masing-masing dinyatakan dalam KV dan KVA maka persamaan di atas ditulis sebagai berikut :
X = [(Xp ).(KV)2.10/KVA] ohm
Bila (KVA) dasar ditulis sebagai (KVA)b maka nilai prosentasi reaktansi Xp pada KVA dasar ini adalah sebagai berikut;
Xp = [(X).(KVA)b/ 10(KV)2 ]
3. KVA dasar (KVA)b
Semua komponen jaringan sistim tenaga listrik terpasang secara parallel, Generator, saluran transmisi/distribusi maupun transformator memiliki kapasitas KVA berbeda-beda, semua prosentasi resistansi maupun reaktansi komponen-komponen jaringan itu didasarkan pada ukuran kapasitas KVA masing-masing, oleh karena itu untuk mendapatkan kombinasi efek dari keseluruhan prosentasi reaktansi yang ada dalam sistim tenaga maka semuanya perlu didsarkan pada satu KVA dasar yang sama yaitu (KVA)b. Memilih (KVA)b dapat dilakukan dengan beberapa cara sebagai berikut:
a) Memilih kapasitas KVA terbesar dari peralatan yang ada dalam jaringan sistim tenaga
b) Memilih kapasitas KVA yang diperoleh dari hasil penjumlahan KVA semua peralatan yang ada dalam jaringan sistim tenaga
c) Memilih kapasitas KVA yang ditentukan sendiri untuk mempermudah perhitungan
Prosentasi reaktansi (Xp) setiap peralatan pada KVA nya dapat dikonversi nilai reaktansinya pada KVA dasar yang dipilih (KVA)b dengan cara sebagai berikut:
(Xp) pada (KVA)b = {[(KVA)b].[(Xp) pada (KVA) peralatan]/ (KVA) Peralatan.
Sebagai contoh sebuah transformator daya dengan kapasitan 10000 KVA memiliki prosentasi reaktansi 5%, Berapakah nilai prosentasi reaktansinya bila dikonversi ke dalam KVA dasar yang dipilih yaitu (KVA)b = 25000.
Perhitungannya dapat dilakukan menggunakan persamaan di atas yaitu;
(Xp) pada (KVA)b = {[(KVA)b].[(Xp) pada (KVA) peralatan]/ (KVA) peralatan (Xp) pada (KVA)b = {[25000].[ 5]/ 10000 = 12,5 %
3.6. Cara-cara Menghitung kVA hubung singkat
Langkah-langkah menghitung arus hubung singkat adalah sebagai berikut :
1. Gambarlah diagram garis tunggal jaringan sistim tenaga listrik yang memperlihatkan semua komponen jaringan lengkap spesifikasi yang dimilikinya seperti kapasitas KVA, tegangan kerja, resistansi dan reaktansinya. Pada saluran transmisi biasanya disebutkan ukuran dan jenis hantaran yang digunakan serta jarak peletakannya di menara penopang, berdasarkan data ini dapat dihitung resistansi, induktansi dan juga reaktansi yang diperlukan untuk penganalisaan arus hubung singkat.
2. Konversi nilai tahanan dan reaktansi dari generator dan transformator ke dalam nilai prosentasinya
3. Pilihlah kVA dasar dan konversi setiap nilai tahanan dan reaktansi dari plant kVA ke dalam kVA dasar
4. Bilamana semua reaktansi telah dinyatakan dalam kVA dasar yang sama, maka hitunglah reaktansi total sampai pada titik gangguan.
5. Perhitungan kVA hubung singkat adalah sebagai berikut : KVA hubung singkat = (100)(KVA)b / (Xp)
Harga rms arus hubung singkat = (KVA hubung singkat) / (√3)KV Bila reaktansi dinyatakan dalam satuan ohm maka;
Harga rms arus hubung singkat = (tegangan) / (√3)( reaktansi total) KVA hubung singkat = (√3)( arus hubung singkat)(tegangan)/ (1000) 3.7. Sistim per-unit
Sistim per-unit adalah metoda untuk mengekspresikan parameter dalam nilai per-unit sebagai berikut:
Per-unit = [suatu parameter]/ (parameter dasarnya
Menyatakan besaran listrik seperti tegangan, arus dan impedansi dalam sistim per-unit,dilakukan dengan memilih suatu bilangan untuk:
1. Tegangan dasar dan Ampere dasar atau 2. KV dasar dan KVA
a. Kasus ke-1
Misalkan dari suatu sistim tenaga, sudah dipilih volt dasar dan ampere dasar.
Selanjutnya volt dasar adalah Vb dan ampere dasar adalah Ib dua-duanya adalah nilai per fasa.
Dasar ohm (Zb) = (volt dasar)/ (ampere dasar) = (Vb ) / (Ib)
Per-unit volt (Vu) = (volt)/(volt dasar) Per-unit ampere = (ampere)/ (ampere dasar) Per-unit ohm(Zu) =(ohm)/(ampere dasar) b. Kasus ke-2
Pilih KVA dasar yaitu (KVA)b tegangan dasar Yaitu (KV)b, dengan demikian:
Ampere dasar (Ib) = (KVA)b / √3(KV)b
Dua buah generator pembangkit A dan B bekerja parallel untuk melayani beban. Data kedua generator tersebut sebagai berikut;
Generator A berkapasitas 8000 KVA , Xp = 8%
Generator B berkapasitas 10000 KVA , Xp = 10%
Kedua pembangkit ini dihubungkan ke jaringan transmisi 2500 km melalui transformator daya berkapasitas 10000 KVA, Xp = 5,5%. Resistansi dan reaktansi saluran transmisi per kilo meter masing-masing adalah 0,002 ohm dan 0,015 ohm.
Transmisi ini doperasikan dengan tegangan kerja 66 KV. Hitunglah KVA hubung singkat apabila hubung singkat ketiga fasa terjadi di:
a. Sisi penerima b. Sisi pengirim
Transformator daya 10000 KVA, Xp = 5,5%
Generator 10000 KVA, Xp =10%
B
Gambar 2. 5 Transmisi
Jawab.
Gambar diagram satu garisnya sebagai berikut;
Gambar 2. 6 diagram Resistansi total saluran transmisi = 0,002 x 2500
= 5 ohm Reaktansi total saluran transmisi = 0,015 x 2500
= 37,5 ohm
X XT
XGB
XGA
Titik gangguan
N
Titik gangguan
(KVA)b yang dipilih adalah 10000 KVA, konversikan semua nilai resistansi dan reaktansi peralatan pada rating KVA nya kedalam (KVA)b terpilih sebagai berikut;
Reaktansi generator A (XGA) = (10000)x8/(8000)
= 10%
Reaktansi generator B (XGB) = (10000x10)/(10000)
= 10%
Generator A dan B terhubung paralel, oleh karena itu total reaktansinya (XG) adalah XG = (XGA)( XGB) / (XGA + XGB)
= (8)( 10) / (8 + 10) = 4,44 %
Reaktansi transformator (XT) = (10000x5,5)/(10000) = 5,5 %
Apabila gangguan terjadi di sisi pengirim jaringan transmisi maka t otal prosentasi reaktansi sampai ke titik gangguan dimaksud (XP.Tot) adalah sebagai berikut;
(XP.Tot) = (XG) + (XT) = 4,44 + 5,5 = 9,94
KVA hubung singkat = [(100)/(9,94)][10000]
= 100500 KVA = 100,5 MVA
Apabila gangguan terjadi di sisi penerima jaringan transmisi maka total prosentasi
Apabila gangguan terjadi di sisi penerima jaringan transmisi maka total prosentasi