Studi Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah Akibat Masuknya Distr ibuted...Zamzami
5
STUDI HUBUNG SINGKAT SATU FASA KE TANAH AKIBAT MASUKNYA
DISTRIBUTED GENERATION PADA SISTEM DISTRIBUSI
TENAGA LISTRIK 20 kV
Zamzami1
1
Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Lhokseumawe Email: z4mz4mi@yahoo.com
ABSTRACT
Distributed Generation is one of the alternative of renewable energy electric power plant as a solution to supply
power to consumer. The incoming of Distributed Generation in a distribution system means the input power of one
point, whereas no power before at that point. This condition can increase the level of short circuit current as the
short circuit happens. This research aims to notice the effect of the incoming Distributed Generation at the
distribution system of 20 kV toward the short circuit one phase to earth fault. This research has been conducted of two study cases. First one, is the one phase to earth fault at the 20 kV system which before as the incoming of
Distributed Generation. The second one is, the study case of one phase to earth fault ath the 20 kV after the
incoming of Distributed Generation. Both cases have been simulated using EDSA program (Electrical
Distribution and Transmission System Analysis). The results show that at the incoming point of Distributed Generation at the 7 buses distribution power system of 20 cause the increase of short circuit current of one phase to earth fault, at the peak time of ½ cycles, 5 cycles and 30 cycles at every bus which got fault on it.
Key words: Distributed Generation, distribution system, the short circuit one phase to earth fault.
I. PENDAHULUAN
Distributed Generation merupakan salah satu alternatif sistem pembangkitan tenaga listrik
sebagai solusi penyediaan energi terbarukan.
Distributed Generation merupakan pembangkit tenaga listrik yang berkapasitas kecil, memiliki teknologi yang memanfaatkan sumber daya alam terbaharui seperti turbin berpenggerak air kecil dan terhubung pada sistem distribusi tenaga listrik tegangan menengah 20 kV serta berlokasi di area dekat pusat beban.
Masuknya Distributed Generation pada
sistem distribusi tenaga listrik 20 kV Sistem 7 Bus mengakibatkan bertambahnya arus hubung singkat tiga fasa pada saat puncak, ½ siklus, 5 siklus dan 30 siklus pada setiap bus yang mengalami gangguan (Zamzami, 2010).
Pada kesempatan ini akan dilakukan studi hubung singkat satu fasa ke tanah akibat masuknya
Distributed Generation pada sistem distribusi tenaga listrik 20 kV. Tujuannya adalah untuk mengetahui besarnya arus hubung singkat satu fasa ke tanah pada saat puncak, ½ siklus, 5 siklus dan 30 siklus akibat
masuknya Distributed Generation pada sistem
distribusi tenaga listrik 20 kV. Hal ini dilakukan karena gangguan satu fasa ke tanah merupakan gangguan yang paling sering terjadi (70 %) pada sistem distribusi. Sebagai bahan studi, diambil data pendekatan jaringan distribusi tenaga listrik 20 kV Sistem 7 Bus.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Distributed Generation
Distributed Generation adalah suatu konsep sistem tenaga listrik yang tidak terpusat. Di beberapa
wilayah atau negara Distributed Generation dikenal
dengan istilah yang berbeda-beda, seperti
negara-negara Anglo-Saxon dikenal dengan embedded
generation, di Amerika bagian utara dikenal dengan
dispersed generation, dan di Eropa serta sebagian
Asia dikenal dengan decentralised generation
(Knazkins, 2004).
Ada beberapa definisi mengenai Distributed
Generation, diantaranya adalah :
Gopal dkk (1999) mendefinisikan
Distributed Generation adalah pembangkit listrik yang ditempatkan di dekat pusat beban yang dapat dihubung dan dilepas dari saluran sesuai dengan
kebutuhannya dan mempunyai nilai lebih dari grid
power.
Menurut Barker dan Mello (2000)
Distributed Generation adalah pembangkit yang memiliki kapasitas daya terbatas sekitar 10 MW atau kurang dan dihubungkan ke suatu gardu induk, penyulang distribusi atau di tingkat pelanggan.
Kemudian dari hasil diskusi yang
dikumpulkan pada white paper on distributed
generation (2007) Distributed Generation hanya mencakup pembangkit berkapasitas kecil, memiliki teknologi ramah lingkungan yang dihubungkan pada jaringan distribusi atau pada daerah yang dekat dengan pelanggan, dan mencakup juga pembangkit diesel dengan tingkat polusi yang rendah yang memiliki kapasitas hingga ratusan megawatt. Dari hasil diskusi tersebut juga memberikan definisi yang lainnya yaitu:
Pembangkit yang dihubungkan pada sistem
distribusi.
Jur nal Litek Volume 8 Nomor 1, Mar et 2011: hal. 5-8
6
Pembangkit diesel yang berfungsi sebagai
emergency dan standby.
Pembangkit yang berkapasitas dari 10 kW sampai
dengan 50 MW.
Pada penelitian ini, Distributed Generation
didefinisikan sebagai pembangkit tenaga listrik yang
berkapasitas kecil, memiliki teknologi yang
memanfaatkan sumber daya alam terbaharui seperti turbin berpenggerak air kecil dan terhubung pada sistem distribusi tenaga listrik tegangan menengah 20 kV serta berlokasi di area dekat pusat beban.
Sistem Distribusi Tenaga Listrik
Sistem tenaga listrik terdiri atas tiga bagian utama yaitu, sistem pembangkitan, sistem transmisi dan sistem distribusi. Dari ketiga sistem tersebut sistem distribusi merupakan bagian yang letaknya paling dekat dengan konsumen, fungsinya adalah menyalurkan energi listrik dari suatu gardu induk distribusi ke konsumen (Basri, 1997).
Adapun bagian-bagian dari sistem distribusi tenaga listrik adalah:
Gardu induk distribusi
Jaringan distribusi primer (JTM) 20 kV
Transformator distribusi
Jaringan distribusi sekunder (JTR) 380/220 V
Menurut jenisnya jaringan distribusi primer
terdiri dari sistem tertutup (loop), sistem jaring–
jaring, sistem radial, dan sistem spindle.
Studi Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah
Studi hubung singkat adalah studi yang
mempelajari pengaruh arus hubung singkat yang mengalir pada setiap cabang di dalam sistem tenaga listrik sewaktu terjadi gangguan hubung singkat.
Studi hubung singkat merupakan suatu bagian penting dalam analisis sistem tenaga. Hubung singkat dalam sistem tenaga dibagi ke dalam hubung singkat tiga fasa dan hubung singkat tidak seimbang. Jenis-jenis hubung singkat tidak seimbang adalah hubung singkat satu fasa ke tanah (Gambar 1), hubung singkat fasa ke fasa, dan hubung singkat dua fasa ke tanah. Informasi yang diperoleh dari studi hubung singkat digunakan untuk penyetelan dan koordinasi relai. Informasi dari hubung singkat fasa ke tanah digunakan untuk relai tanah. Studi hubung singkat juga digunakan untuk memperoleh rating dari
protective switchgears.
Gambar 1. Rangkaian hubung singkat satu fasa ke tanah
Penelitian ini mengkaji tentang hubung singkat satu fasa ke tanah. Besarnya arus hubung singkat satu fasa ke tanah adalah (Saadat, 1999):
(1)
III. METODE PENELITIAN
Sistem distribusi 20 kV Sistem 7 Bus yang merupakan objek di dalam penelitian ini, terdiri dari 1 gardu induk 150 kV dan 6 pembangkit diesel. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh
masuknya Distributed Generation pada sistem
distribusi tenaga listrik 20 kV terhadap arus hubung singkat satu fasa ke tanah. Simulasi ini dilakukan dengan memberikan hubung singkat satu fasa ke tanah pada masing-masing bus.
1. Membuat diagram segaris sebelum dan sesudah
masuknya Distributed Generation. Sistem
distribusi tenaga listrik 20 kV Sistem 7 Bus
sebelum masuknya Distributed Generation
(Gambar 2).
Gambar 2. Diagram segaris sebelum masuknya
Distributed Generation
Sistem distribusi tenaga listrik 20 kV
Sistem 7 Bus sesudah masuknya Distributed
Generation, dapat dilihat pada Bus 4 ditempatkan 2 unit pembangkit baru (Gambar 3). Pembangkit ini memiliki kapasitas masing-masing 1,75 MVA.
Gambar 3. Diagram segaris sesudah masuknya
Distributed Generation
2. Menentukan kapasitas dan lokasi Distributed
Studi Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah Akibat Masuknya Distr ibuted...Zamzami
7
dengan PL adalah tingkat penetrasi (Knazkins,
2004).
3. Mensimulasikan aliran daya sistem distribusi
tenaga listrik 20 kV Sistem 7 Bus untuk
mengetahui tegangan dan daya yang
dibangkitkan oleh pembangkit-pembangkit pada beban puncak sistem.
4. Mensimulasikan hubung singkat satu fasa ke
tanah pada masing-masing bus secara bergantian satu per satu untuk sistem distribusi tenaga listrik 20 kV Sistem 7 Bus sebelum masuknya
Distributed Generation.
5. Mensimulasikan hubung singkat satu fasa ke
tanah pada masing-masing bus secara bergantian satu per satu untuk sistem distribusi tenaga listrik 20 kV Sistem 7 Bus sesudah masuknya
Distributed Generation.
6. Mengamati besarnya arus hubung singkat satu
fasa ke tanah pada saat puncak, ½ siklus, 5 siklus
dan 30 siklus untuk sistem sebelum dan sesudah
masuknya Distributed Generation.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil simulasi hubung singkat satu fasa ke tanah untuk sistem distribusi tenaga listrik 20 kV
Sistem 7 Bus sebelum masuknya Distributed
Generation dengan menggunakan perangkat lunak EDSA standar IEC 60909 (versi 2001) dapat dilihat dalam tabel 1.
Tabel 1.Arus hubung singkat satu fasa ke tanah
sebelum masuknya Distributed Generation
Bus Puncak
Tabel 2. Arus hubung singkat satu fasa ke tanah
sesudah masuknya Distributed Generation
Bus Puncak
Sistem 7 Bus sesudah masuknya Distributed
Generation dengan menggunakan perangkat lunak EDSA standar IEC 60909 (versi 2001) dapat dilihat dalam tabel 2.
Dari tabel 1 dan 2 dapat dilihat bahwa Arus hubung singkat satu fasa ke tanah, kenaikan terbesar terjadi pada bus 4 yang merupakan bus terdekat
dengan Distributed Generation, yaitu untuk arus
puncak hubung singkat naik sebesar 1615 A, arus hubung singkat pada saat ½ siklus naik sebesar 82 A, saat 5 siklus naik sebesar 58 A, dan saat 30 siklus naik sebesar 57 A. Kenaikan terkecil untuk arus puncak hubung singkat terjadi pada bus 2 yang
merupakan bus terjauh dengan lokasi Distributed
Generation, yaitu sebesar 55 A, sedangkan kenaikan terkecil untuk arus hubung singkat pada saat ½ siklus, 5 siklus, dan 30 siklus terjadi pada bus 5, yaitu masing-masing naik sebesar 22 A, 15 A, dan 15 A.
V. KESIMPULAN
Masuknya Distributed Generation pada
sistem distribusi tenaga listrik 20 kV Sistem 7 Bus mengakibatkan bertambahnya arus hubung singkat satu fasa ke tanah pada saat puncak, ½ siklus, 5 siklus dan 30 siklus pada setiap bus yang mengalami gangguan.
Arus hubung singkat satu fasa ke tanah, kenaikan terbesar terjadi pada bus 4 yang merupakan
bus terdekat dengan masuknya Distributed
Generation, yaitu untuk arus puncak hubung singkat naik sebesar 1615 A, arus hubung singkat pada saat ½ siklus naik sebesar 82 A, saat 5 siklus naik sebesar 58 A, dan saat 30 siklus naik sebesar 57 A. Kenaikan terkecil untuk arus puncak hubung singkat terjadi pada bus 2 yang merupakan bus terjauh dengan lokasi
masuknya Distributed Generation, yaitu sebesar 55
A, sedangkan kenaikan terkecil untuk arus hubung singkat pada saat ½ siklus, 5 siklus, dan 30 siklus terjadi pada bus 5, yaitu masing-masing naik sebesar 22 A, 15 A, dan 15 A.
DAFTAR PUSTAKA
Anonymous, 2000, “White Paper on Distributed
Generation”, National Rural Electric
Cooperative Association.
Commission Staff Distributed Energy
Jur nal Litek Volume 8 Nomor 1, Mar et 2011: hal. 5-8
8
Knazkins, V., 2004, “Stability of Power Systems with Large Amounts of Distributed Generation”, KTH Institution, Stockholm, Sweden.
Saadat, H., 1999, ”Power System Analysis”, McGraw-Hill Book Company, New York.
Zamzami, 2010, “Studi Hubung Singkat Tiga Fasa pada Sistem Distribusi Tenaga Listrik 20 kV
Akibat Penambahan Pembangkitan
