i
ANALISIS HUBUNG SINGKAT PADA JARINGAN TRANSMISI 150 KV DI GI INDUSTRI – GI MANGGAR SARI – GI KARANG JOANG PADA
SISTEM MAHAKAM KALIMANTAN TIMUR
TUGAS AKHIR
Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1 Pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Disusun Oleh: Adytya Wirawan Putra
20130120034
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
YOGYAKARTA 2017
HALAMAN PENGESAHAN I TUGAS AKHIR
ANALISIS HUBUNG SINGKAT PADA JARINGAN TRANSMISI 150 KV DI GI INDUSTRI – GI MANGGAR SARI – GI KARANG JOANG PADA
SISTEM MAHAKAM KALIMANTAN TIMUR
Disusun Oleh: Adytya Wirawan Putra
20130120034
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
YOGYAKARTA 2017
Telah diperiksa dan disetujui pada tanggal: 16 Mei 2017
Mengetahui
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Dr. Ramadoni Syahputra, S.T., M.T. Karisma Trinanda Putra, S.ST., M.T. NIK: 19741010201010123056 NIK: 19900619201604123092
iii
HALAMAN PENGESAHAN II TUGAS AKHIR
ANALISIS HUBUNG SINGKAT PADA JARINGAN TRANSMISI 150 KV DI GI INDUSTRI – GI MANGGAR SARI – GI KARANG JOANG PADA
SISTEM MAHAKAM KALIMANTAN TIMUR Disusun Oleh:
Adytya Wirawan Putra 20130120034
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
YOGYAKARTA 2017
Telah Dipertahankan dan Disahkan Pada Tanggal 16 Mei 2017 Susunan Dewan Penguji
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Dr. Ramadoni Syahputra, S.T., M.T. Karisma Trinanda Putra, S.ST., M.T. NIK: 19741010201010123056 NIK: 19900619201604123092
Penguji
Rama Okta Wiyagi, S.T., M.Eng. NIK: 19861017201504123070
Skripsi Ini Telah Dinyatakan Sah Sebagai Salah Satu Persyaratan Untuk Memeroleh Gelar Sarjana Teknik
Mengesahkan
Ketua Program Studi Teknik Elektro
Ir. Agus Jamal, M.Eng NIK: 19660829199502123020
HALAMAN PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama : Adytya Wirawan Putra NIM : 20130120034
Jurusan : TEKNIK ELEKTRO
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar akademik di suatu perguruan tinggi. Semua yang tertulis dan dikutip di skripsi ini dicantumkan di dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 16 Mei 2017 Yang menyatakan,
v
KATA PENGANTAR
Assalamualikum Wr. Wb.
Alhamdulillah, dengan mengucap Puji dan Syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT, yang mana telah memberikan Rahmat dan Karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir yang berjudul:
“ANALISIS HUBUNG SINGKAT PADA JARINGAN TRANSMISI 150 KV DI GI INDUSTRI – GI MANGGAR SARI – GI KARANG JOANG
PADA SISTEM MAHAKAM KALIMANTAN TIMUR”
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis telah banyak mendapatkan bantuan serta dukungan dari segala pihak. Oleh karenanya pada kesempatan yang berbahagia ini penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih yang sedalam-dalamnya kepada:
1. Allah SWT yang telah memberikan Rahmat, Karunia, serta Hidayah-Nya.
2. Kedua orang tua, yang selalu mendoakan penulis agar diberi kelancaran dan kemudahan dalam penulisan tugas akhir ini.
3. Semua masku, mbaku, ponakanku yang selalu mensuport penulis hingga sampai sekarang dan kapanpun.
4. Bapak Dr. Ir. Gunawan Budianto, M.P., selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
5. Bapak Jazaul Ikhsan, S.T., M.T., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
6. Bapak Ir. Agus Jamal, M.Eng., selaku Ketua Jurusan Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
7. Bapak Dr. Ramadoni Syahputra, S.T., M.T., selaku Sekretaris Program Studi Teknik Elektro dan sebagai Dosen Pembimbing I yang telah banyak membantu dalam penulisan tugas akhir ini.
8. Bapak Karisma Trinanda Putra, S.ST., M.T., selaku Dosen Pembimbing II yang telah meluangkan waktunya dalam membantu penulisan tugas akhir ini.
9. Selaku Dosen Penguji sidang tugas akhir ini sehingga menjadikan penulisan tugas akhir ini menjadi lebih baik.
10. Seluruh Dosen Pengajar di Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, atas segala ilmu dan pengetahuan yang diberikan selama perkuliahan.
11. Seluruh Staf Tata Usaha dan Staf Laboratorium Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
12. Bapak Prihadi dan bapak Rio yang telah memberikan izin untuk melakukan penelitian di PLN (Persero) Wilayah KALTIMRA, Kalimantan Timur.
13. Seluruh teman-teman Teknik Elektro, khusunya kelas A angkatan 2013 yang telah banyak mendukung dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
vii
14. Teman-teman KKN 069 Adi, Aji, Arif, Iweng, Tama, Sajid, Laras, Anin, Ferial yang gokil-gokil terimakasih untuk waktu sebulannya!!! 15. Semua pihak yang turut membantu dalam pengerjaan tugas akhir yang
tidak dapat disebutkan satu-persatu. Terima kasih atas segala dukungan dan doa yang diberikan.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, hal ini mengingat kemampuan dan pengalaman dalam penyusunan penulis dalam menulis tugas akhir ini masih sangat terbatas. Untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk perbaikan dan pengembangan penelitian selanjutnya. Tidak ada yang dapat penulis berikan selain ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya.
Wassalamualaikum Wr. Wb.
Yogyakarta, 16 Mei 2017
MOTTO
“Jika kamu belum meraih kesuksesan, jangan pernah berhenti untuk terus mencoba.”
-William Edward Hickson-
“Sebuah mimpi dapat terwujud bukan karena keajaiban, melainkan karena keringat dan kerja keras.”
-Colin Powell-
“Intelligence is not the determinant of success, but hard work is the real determinant of your success”
(Kecerdasan bukan penentu kesuksesan, tetapi kerja keras merupakan penentu kesuksesanmu yang sebenarnya)
ix DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...i
HALAMAN PENGESAHAN I ...ii
HALAMAN PENGESAHAN II ...iii
HALAMAN PERNYATAAN ...iv
KATA PENGANTAR ...v
MOTTO ...viii
DAFTAR ISI ...ix
DAFTAR TABEL ...xii
DAFTAR GAMBAR ...xiv
DAFTAR SINGKATAN ...xvi
INTISARI ... .xviii BAB I PENDAHULUAN ...1 1.1 Latar Belakang ...1 1.2 Rumusan Masalah ...4 1.3 Batasan Masalah...4 1.4 Tujuan Penelitian ...5 1.5 Manfaat Penelitian ...5 1.6 Metode Penulisan ...6 1.7 Sistematika Penulisan ...6
BAB II DASAR TEORI ...8
2.2 Landasan Teori...9
2.2.1 Sistem Tenaga Listrik ...9
2.2.1.1 Komponen Sistem Tenaga Listrik ...11
2.2.1.1.1 Pembangkit Tenaga Listrik ...12
2.2.1.1.2 Sistem Transmisi ...19
2.2.1.1.2.1 Klasifikasi Saluran Transmisi ...20
2.2.1.1.2.2 Klasifikasi Tegangan Saluran Transmisi ...23
2.2.1.1.2.3 Komponen Utama Saluran Transmisi ...26
2.2.1.1.3 Gardu Induk ...38
2.2.2 Pengertian Gangguan dan Klasifikasi Gangguan ...40
2.2.2.1 Metode Komponen Simetris ...43
2.2.2.2 Gangguan Hubung Singkat (Short Circuit Fault) ...49
2.2.2.2.1 Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah ...50
2.2.2.2.2 Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa ...51
2.2.2.2.3 Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa Ke Tanah ...52
2.2.2.2.4 Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa ...52
2.2.3 Gangguan Pada Saluran Transmisi dan Distribusi ...54
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ...60
xi
3.2 Waktu Penelitian ...60
3.3 Temapt Penelitian...60
3.4 Langkah-Langkah Penelitian ...60
BAB IV ANALISIS DATA ...65
4.1 Single Line Sistem Jaringan Transmisi 150 kV GI Industri – GI Manggar Sari – GI Karang Joang ...65
4.2 Hasil dan Pembahasan ...68
4.2.1 Simulasi Gangguan Hubung Singkat ...68
4.2.1.1 Analisis Arus Hubung Singkat Tiga Fasa ...68
4.2.1.2 Analisis Arus Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah ...70
4.2.1.3 Analisis Arus Hubung Singkat Dua Fasa ...72
4.2.1.4 Analisi Arus Hubung Singkat Dua Fasa Ke Tanah ...73
4.2.2 Hasil Perhitungan Manual Arus Hubung Singkat ...75
4.2.3 Hasil Perbandingan Perhitungan Analisis Arus Hubung Singkat ...85 BAB V KESIMPULAN ...90 5.1 Kesimpulan ...90 5.2 Saran ...91 DAFTAR PUSTAKA ...93 LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil report arus hubung singkat tiga fasa pada bus 9 ...69
Tabel 4.2 Hasil report arus hubung singkat tiga fasa pada bus 14 ...69
Tabel 4.3 Hasil report arus hubung singkat tiga fasa pada bus 25 ...70
Tabel 4.4 Hasil report arus hubung singkat satu fasa ke tanah pada bus 9 ...71
Tabel 4.5 Hasil report arus hubung singkat satu fasa ke tanah pada bus 14 ...71
Tabel 4.6 Hasil report arus hubung singkat satu fasa ke tanah pada bus 25 ...71
Tabel 4.7 Hasil report arus hubung singkat dua fasa pada bus 9 ...72
Tabel 4.8 Hasil report arus hubung singkat dua fasa pada bus 14 ...73
Tabel 4.9 Hasil report arus hubung singkat dua fasa pada bus 25 ...73
Tabel 4.10 Hasil report arus hubung singkat dua fasa ke tanah pada bus 9 ...74
Tabel 4.11 Hasil report arus hubung singkat dua fasa ke tanah pada bus 14 ...74
Tabel 4.12 Hasil report arus hubung singkat dua fasa ke tanah pada bus 25 ...75
Tabel 4.13 Nilai impedansi tiap bus yang di dapat dari ETAP (Electric Transient and Program) 12.6 ...75
xiii
Tabel 4.14 Hasil perbandingan hitungan manual dan simulasi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Blok Diagram Sistem Tenaga Listrik ...10
Gambar 2.2 Komponen Utama Sistem Tenaga Listrik ...11
Gambar 2.3 Pembangkit Tenaga Listrik...12
Gambar 2.4 Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) ...15
Gambar 2.5 Saluran Udara Tegangan Tinggi ...21
Gambar 2.6 Saluran Listrik Bawah Tanah ...22
Gambar 2.7 Menara Transmisi 500 kV ...24
Gambar 2.8 Menara Transmisi 150 kV ...25
Gambar 2.9 Jenis Menara Lattice Tower ...28
Gambar 2.10 Jenis Menara Tubular Steel Pole ...28
Gambar 2.11 Macam-macam Bentuk Tiang Saluran/Tower ...29
Gambar 2.12 Isolator Jenis Post ...33
Gambar 2.13 Isolator Jenis Kaca ...33
Gambar 2.14 Isolator Jenis Piring/Gantung Pada Transmisi ...33
Gambar 2.15 Penghantar Alumunium Jenis AAC (All-Alumunium Conductor) ...35
Gambar 2.16 Penghantar Alumunium Jenis AAAC (All-Alumunium-Alloy Conductor) ...35
Gambar 2.17 Penghantar Alumunium Jenis ACSR (Alumunium Conductor, Steel-Reinforced) ...36
xv
Gambar 2.18 Penghantar Alumunium Jenis ACAR
(Alumunium Conductor, Alloy-Reinforced) ...37
Gambar 2.19 Komponen-komponen Simetris ...46
Gambar 2.20 Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah ...51
Gambar 2.21 Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa...51
Gambar 2.22 Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa ke Tanah ...52
Gambar 2.23 Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa ...53
Gambar 2.24 Gangguan Pada Saluran Transmisi dan Distribusi ...54
Gambar 2.25 Gangguan Hubung Singkat a) 3 fasa b) Fasa ke fasa c) Dua fasa ke tanah d) Satu fasa ke tanah ...59
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ...61
Gambar 4.1 Single Line GI Industri ...65
Gambar 4.2 Single Line GI Manggar Sari ...66
Gambar 4.3 Single Line GI Karang Joang ...67
Gambar 4.4 Hasil perbandingan arus hubung singkat satu fasa ke tanah dengan software ETAP (Electric Transient and Program) 12.6 ...86
Gambar 4.5 Hasil perbandingan arus hubung singkat dua fasa Dengan software ETAP (Electric Transient and Program) 12.6 ...87
Gambar 4.6 Hasil perbandingan arus hubung singkat dua fasa ke tanah dengan software ETAP (Electric Transient and Program) 12.6 ...87
Gambar 4.7 Hasil perbandingan arus hubung singkat tiga fasa dengan software ETAP (Electric Transient and Program) 12.6 ...88
DAFTAR SINGKATAN
AAAC = All-Alumunium-Alloy Conductor
AAC = All-Alumunium Conductor
ACAR = Alumunium Conductor, Alloy-Reinforced ACSR = Alumunium Conductor, Steel-Reinforced AC = Alternating Current CB = Circuit Breaker CT = Current Transformator GI = Gardu Induk kA = Kilo Amper Km = kilo Meter kV = Kilo Volt LA = Lightning Arrester
MVA = Mega Volt Ampere
NGR = Neutral Grounding Resistance PLN = Perusahaan Listrik Negara
PLTD = Pembangkit Listrik Tenaga Diesel PLTGU = Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap PLTMG = Pembangkit Listrik Tenaga Mesin Gas PT = Potential Transformator
SKTT = Saluran Kabel Tegangan Tinggi
xvii SUTT = Saluran Udara Tegangan Tinggi TPS = Transformator Pemakaian Sendiri
INTISARI
Sistem transmisi sangat rentan terjadinya gangguan, terutama pada SUTT 150 kV yang dapat menyebabkan menurunnya kualitas keandalan pada system, hal ini dapat menyebabkan kerugian bagi konsumen maupun pihak PLN sendiri. Ada beberapa jenis gangguan yang sering terjadi pada SUTT 150 kV, salah satunya gangguan hubung singkat. Penelitian dimulai dari pengumpulan data-data yang diperlukan untuk analisis. Kemudian membuat single line dengan menggunakan software ETAP (Electric Transient and Program) 12.6 sesuai data yang didapat. Setelah itu dilakukan simulai hubung singkat dengan memvariasi lokasi gangguan yaitu di bus 9, bus 14, dan bus 25. Dari penelitian ini disimpulkan bahwa arus hubung singkat satu fasa ke tanah terbesar terjadi pada bus 14 sebesar 5,177 kA dan arus hubung singkat terkecil pada bus 25 sebesar 4,292 kA. Untuk hasil hubung singkat dua fasa terbesar terjadi pada bus 14 sebesar 5,116 kA dan arus hubung singkat terkecil pada bus 25 sebesar 4,571 kA. Untuk hasil hubung singkat dua fasa ke tanah terbesar terjadi pada bus 14 sebesar 5,627 kA dan arus hubung singkat terkecil pada bus 25 sebesar 4,906 kA. Sedangkan untuk hasil hubung singkat tiga fasa terbesar terjadi pada bus 14 sebesar 5,902 kA dan arus hubung singkat terkecil pada bus 25 sebesar 5,275 kA. Kata kunci: SUTT 150 kV, hubung singkat, ETAP 12.6
