INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG FAKUL

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO S-1

KONSENTRASI TEKNIK ENERGI LISTRIK

ANALISIS

ZERO SEQUENCE BLOCKING TRANSFORMATOR

(ZSBT) UNTUK

MENGURANGI ARUS GROUND FAULT PADA JARINGAN DISTRIBUSI 20 KV

KABUPATEN LOMBOK TENGAH

Disusun Oleh:

M. MALIK IBRAHIM

NIM : 13.12.013

Malang, Juli 2017

Diperiksa dan Disetujui Oleh:

Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Analisis Zero Sequence Blocking

Transformator (ZSBT) Untuk Mengurangi

Arus Ground Fault Pada Jaringan

Distribusi 20 kV Kabupaten Lombok

Tengah

M. Malik Ibrahim

1312013

Ibrahimmalik516@gmail.com

Teguh Herbasuki

Pembimbing I Ni Putu Agustini

Pembimbing II

Abstrak – Pada sistem tenaga listrik, sistem distribusi berperan untuk menyalurkan daya listrik dari sumber daya listrik yang bertegangan tinggi hingga ke saluran tegangan menengah hingga sampai ke beban atau konsumen. Sistem distribusi berperan penting dalam menyalurkan daya ke beban. Saat ini yang harus di perhatikan di lombok tengah adalah di jaringan 20 kv dengan melihat permasalahan yang ada pada jaringan 20 kv yaitu seringnya pemadaman bergilir karena adanya gangguan eksternal seperti pohon tumbang dan sambaran petir sedangkan gangguan internalnya karena gagalnya peralatan proteksi dalam mengamankan sistem itu sendiri, oleh sebab itu sistem proteksi memiliki peran penting agar sistem bekerja dengan optimal. dengan di netralkan nilai arus oleh Zero Sequence Bloking Transformator (ZSBT), oleh sebab itu ZSBT ini harus dapat mengurangi arus pada sisi netral transformatornya dengan memblocking arus agar tidak menimbulkkan harmonisa yang di peralatan tersebut.

Pada penelitian ini penulis menggunakan metode Zero Sequence Blocking Transformator untuk mengurangi arus graound fault pada Transformator Gardu Induk mantang kapasitas 150 kV 20 kV 30 MVA. Sistem Zero Sequence Blocking Transformator (ZSBT) dapat mengurangi arus ground fault pada sisi netral Transformator dari nilai arus yang paling tinggi 8,3 ampere dan setelah di terapkan ZSBT yang memblocking arus turun menjadi 2,9 ampere yang sangat bagus di terapkan di gardu induk mantang

.

Kata Kunci : Transformator, Arus ground Fault, ZSBT

I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG

Pada sistem tenaga listrik, sistem distribusi berperan untuk menyalurkan daya listrik dari sumber daya listrik yang bertegangan tinggi hingga ke saluran tegangan menengah hingga sampai ke beban atau konsumen. Sistem distribusi berperan penting dalam menyalurkan daya ke beban. Saat ini yang harus di perhatikan di lombok tengah adalah di jaringan 20 kv dengan melihat permasalahan yang ada pada jaringan 20 kv yaitu seringnya

pemadaman bergilir karena adanya gangguan eksternal seperti pohon tumbang dan sambaran petir sedangkan gangguan internalnya karena gagalnya peralatan proteksi dalam mengamankan sistem itu sendiri, oleh sebab itu sistem proteksi memiliki peran penting agar sistem bekerja dengan optimal. dengan di netralkan nilai arus oleh Zero Sequence Bloking.

Transformator (ZSBT), oleh sebab itu ZSBT ini harus dapat mengurangi arus pada sisi netral transformatornya dengan memblocking arus agar tidak menimbulkkan harmonisa yang di peralatan tersebut. Zero Sequence Blocking Transformator harus dapat memblok arus pada sisi kawat netral peralatan seperti generator, transformator, transmisi dan jaringan distribusi. agar kerja sistem tersebut dapat aman untuk dipakai saat sistem tersebut di oprasikan. Pengaruh arus netral yang sangat tinggi akan membuat transformator menjadi rusak dan loses menjadi tinggi dan pembebanan pada transformator, agar sistem tersebut tidak trip atau mati, oleh sebab itu peran penting dari Zero Sequence Blocking Transformator tersebut untuk mengamankan sistem saluran distribusi 20 kv agar tetap pada kondisi steady state.

Maka dari itu, pada skripsi ini akan membahas Analisis Zero Sequence Blocking Transformator

(ZSBT) Untuk Mengurangi Arus Ground Fault pada Jaringan Distribusi 20 kV Kabupaten Lombok Tengah.

B. RUMUSAN MASALAH

Sesuai dengan latar belakang, maka rumusan masalah pada skripsi ini adalah :

bagaimana mensimulasikan sistem Zero Sequence Blocking Transformator untuk mengurangi arus ground fault pada jaringan distribusi lombok dengan software PSCAD ?

C. TUJUAN

Tujuan dari skripsi ini adalah untuk mensimulasi sistem ZSBT untuk mengurangi arus ground fault sisi netral pentanahan dan mengurangi arus gangguan pada trafo dengan menggunakan software PSCAD.

D. BATASAN MASALAH

Agar permasalahan yang dibahas tidak terlalu meluas, maka ruang lingkup pembahasan Skripsi ini adalah sebagai berikut :

1. Hanya membahas Zero Sequence Bloking Transformator

2. Hanya membahas tegangan 20 kV di kabupaten lombok tengah

3. Hanya membahas penyebab terjadinya Arus Netral pada trafo.

II. KAJIAN PUSTAKA A. SISTEM DISTRIBUSI

Suatu sistem tenaga listrik biasanya terbagi atas tiga bagian utama, yaitu pusat pembangkit, saluran transmisi, dan distribusi. Pusat-pusat pembangkit listrik ada beberapa macam meliputi : PLTA, PLTU, PLTD, PLTG dan lain-lain, tenaga listrik yang dibangkitkan kemudian disalurkan melalui sistem penyaluran distribusi tenaga listrik dari pusat pembangkit kepusat beban. Setelah melewati saluran transmisi maka tenaga listrik akan memasuki Gardu Induk (GI), disini tegangannya diturunkan dengan trafo penurun tegangan (step down transformer) menjadi tegangan distribusi primer dengan besarnya adalah 20 kV, dan 6 kV. Setelah melewati saluran distribusi primer tenaga listrik diturunkan lagi tegangannya oleh trafo distribusi menjadi tegangan rendah dengan tegangan 380/220 Volt atau 220/127 Volt sebagai Jaringan Tegangan Rendah (JTR) dan kemudian disalurankan ke konsumen dengan Sambungan Rumah (SR). (SPLN 72 :1987)Sistem distribusi tenaga listrik berfungsi mendistribusikan tenaga listrik dari Gardu Induk ke pusat-pusat beban. Komponen-komponen sistem distribusi terdiri dari :jaringan subtransmisi, Gardu Induk distribusi, Penyulang Utama (primari feeder), Trafo distribusi,

Jaringan sekunder dan Sambungan pelayanan, Pentanahan.

1) Gangguan Hubung Singkat

Dalam suatu sistem distribusi, pencatuan daya melalui sistem jaringan transimis yang berpola radial yaitu dengan generator dengan pangkalnya. Besar impedansi urutan positif dan urutan negatif dapat di hitung dengan menjumlah seluruh impedansi urutan positif dan negatif komponen yang ada mulai dari generator sampai gardu induk. Sedangkan impedansi urutan nol di tentukan dengan cara lain[8].

2) Gangguan Satu Fasa Ketanah

Persamaan arus gangguan hubung singkat satu fasa ketanah dapat dinyakatan sebagai berikut[8] :

I1 = I2 = I0 =

3

Vf

Z

1+

Z

2+

Z

0

(1)

3) Batasan Nilai Tegangan Standar Kelistrikan

Batas nilai tegangan yang di perbolehkan dalam kelistrikan indonesia tegangan Sistem harus dipertahankan dalam batasan sebagai berikut: Tegangan Nominal Kondisi Normal 20 kV +5%, - 10%

distorsi harrnonik total maksimum pada setiap titik sambungan dalam kondisi operasi normal dim pada kondisi-kondisi keluar terencana maupun tak terencana harus memenuhi sebagai berikut:

Tegangan Nominal Distorsi Total 20 kV 3%

komponen urutan negatif maksimum dari tegangan fasa dalam jaringan tidak boleh melebihi 1% pada kondisi operasi normal dan keluar terencana, serta tidak melebihi 2% selama kejadian tegangan impuls sesaat (infrequently short duration peaks), dan fluktuasi tegangan pada suatu titik sambungan dengan beban berfluktuasi, harus tidak melebihi batasan:

a. 2% dari tingkat tegangan untuk setiap perubahan step, yang dapat terjadi berulang. Setiap kejadian ekskursi tegangan yang besar di luar perubahan step dapat diizinkan hingga 3% asalkan tidak menimbulkan risiko terhadap jaringan transmisi, atau instalasi Pemakai Jaringan. Kedip tegangan hingga 5% saat menjalankan motor listrik yang tidak sering terjadi, dapat ditolerir. b. flicker Jangka pendek 1.0 unit dm

jangka-panjang 0.8 unit yang terukur dengan flicker meter sesuai dengan spesifikasi IEC-868[10].

B. GROUND FAULT

5 – 10% x Isc L-G

≤

Iset ≤ 50% − Isc L-G

(2)

Dengan Isc L-G merupakan arus hubung singkat satu

fasa ke

tanah.

Pengaman rele ini akan aktif jika arus sisa Ires = Ia+Ib+Ic yang mengalir naik melebihi setelan

treshold. Simetri

Ir = Ia+Ib+Ic = 0 (3) Asimetris

Ir = Ia+Ib+Ic = 3Iao (4)

(a)

(b)

Gambar 2.1 (a) Rangkaian Zero Sequence Current Filter[6]. Gambar 2.2 (b) Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah[6].

C. TRANSFORMATOR 3 FASA

Transformator merupakan suatu alat listrik yang mengubah tegangan arus bolak-balik dari satu tingkat ke tingkat yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip-prinsip induksi-elektromagnet. Transformator terdiri atas sebuah inti, yang terbuat dari besi berlapis dan dua buah kumparan, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder.Penggunaan transformator yang sederhana dan handal memungkinkan dipilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan serta merupakan salah satu sebab penting bahwa arus bolak-balik sangat banyak dipergunakan untuk pembangkitan dan penyaluran tenaga listrik. Prinsip kerja transformator adalah berdasarkan hukum Ampere dan hukum Faraday, yaitu: arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus listrik. Jika pada salah satu kumparan pada transformator diberi arus bolak-balik maka jumlah garis gaya magnet berubah-ubah. Akibatnya pada sisi primer terjadi induksi. Sisi sekunder menerima garis gaya magnet dari sisi primer yang jumlahnya berubah-ubah pula. Maka di sisi sekunder juga timbul induksi, akibatnya antara dua ujung terdapat beda tegangan[9].

1) Zero Sequence Blocking Transformator

Pada pembahasan ini, zero sequence blocking transformer (ZSBT) yang digunakan dibentuk

dari tiga buah transformator satu fasa dengan perbandingan belitan 1:1 yang diperlihatkan pada Gambar 2.3 Suatu ZBST haruslah mempunyai impedansi yang besar terhadap arus harmonisa urutan nol dan impedansi yang rendah terhadap arus urutan lainnya. Dalam proses pengurangan harmonisa arus di jala-jala sistem distribusi tenaga listrik tiga fasa empat kawat, ZSBT berfungsi sebagai panahan arus urutan nol dan

pelalu arus urutan

lainnya[2].

Gambar 2.3 ZSBT

Menggunakan Tiga Buah Transformator Satu Fasa[2].

Pada Gambar 2.3, N1 adalah belitan pada sisi primer dan N2 adalah belitan pada sisi sekunder. Pada sisi primer transformator terhubung seri dengan sumber dan beban dan pada sekunder tranformator terhubung paralel.

Gambar 2.4 Rangkaian Ekivalen Dari ZSBT[2] Rangkaian ekivalen dari ZSBT ditunjukkan pada Gambar 2.4 yang merupakan rangkaian listrik untuk transformator satu fasa. Llk adalah induktansi bocor dan Lo adalah induktansi magnetisasi dari setiap transformator satu fasa. Untuk memudahkan analisis, semua resistansi telah diabaikan dan telah dianggap bahwa rasio untuk setiap transformator satu fasa adalah 1:1 (N1=N2).

Pada sisi sekunder dari transformator terhubung paralel, maka jumlah arus pada setiap sisi sekunder transformator adalah nol.

iR2 + iS2 + iT2 = 0 (5) Tegangan pada sisi sekunder transformator v0

dapat dinyatakan: v 0 = L0

d

dt

( iR1-iR2) = L0

d

dt

( iS1-iS2) = L0

d

dt

( iT1-iT2)

(6)

L0 =

L

ₒ

3

d

dt

( iR1 + iS1 + iT2)

(7)

dimana Lo adalah induktansi magnetisasi dari transformator satu fasa :

Lo =

N

2

R

(8)

Dengan N dan R menjadi jumlah gulungan atau belitan dan reluktansi dari transformator satu fasa.

Tegangan pada sisi primer dari fasa a dapat dinyatakan :

vR = Lik .

d

dt

(iR1) +

Lo

3

.

d

dt

(iR1+iS1+iT1) (9)

Impedansi dari ZSBT

dapat diturunkan

dengan

menggabungkan persamaan

iZB =

iR

+

iS

+

iS

3

= iRZB+iRZB =TB2B dengan

Persamaan (7) dan mengabaikan induktansi bocor, impedansi yang dihasilkan oleh ZSBT terhadap arus urutan nol adalah impedansi magnetisasi dari transformator satu fasa (ZZB = (Lik+Lo ω ≈ Loω) Untuk komponen urutan))

positif dan negatif, dapat diturunkan bahwa impedansi yang ada adalah impedansi bocor .

(Zdiff =Lik ω) (10) Pada penelitian ini digunakan 2 buah ZSBT dengan jenis belitan konvensional dan bifilar. Perbandingan belitan setiap transformator 1:1. Belitan konvensinal adalah kawat berisolasi yang dililit pada suatu inti. Kawat primer terlebih dahulu dililitkan setelah itu kawat skunder dililitkan. Gambar 2.5 menunjukkan transformator yang dililit secara konvensional. Belitan bifilar adalah sepasang kawat berisolasi yang saling berdekatan satu sama lain dan dililit pada suatu inti yang sama. Satu kawat sebagai lilitan primer sedangkan kawat yang lain sebagai lilitan sekunder[2].

Gambar 2.5 Transformator Dengan Belitan Konvensional[2].

Gambar 2.6 Transformator Dengan Belitan Bifilar[2]

Gambar 2.7 menunjukkan rangkaian pengurangan arus harmonisa urutan nol menggunakan ZSBT[2].

Untuk Penyederhanaan analisa pengurangan arus harmonisa di jala-jala sistem maka digunakan rangkaian ekivalan ururan nol perfasa dari rangkaian pengurangan arus harmonisa Gambar 2.7 . Gambar 2.8 merupakan rangkaian ekivalen urutan nol per fasa[2].

Gambar 2.8 Rangkaian Ekivalen Urutan Nol Sistem Menggunakan ZSBT

di mana :

Dari Gambar 2.8 besar arus iN dapat diperoleh sebagai berikut:

iN =

ZL

ZS

+

ZZB

+

ZL

iL0

(11)

Pada Persamaan (6) dapat dilihat bahwa efektifitas pengurangan arus netral menuju sumber tergantung kepada perbandingan antara impedansi beban (ZL) dan impedansi urutan nol ZSBT (ZZB). Jika impedansi urutan nol ZSBT (ZZB) jauh lebih besar dibanding impedansi beban (ZL) maka makin besar pengurangan arus netral[2].

2) Perhitungan Arus Beban Penuh Transformator

Daya transformator bila ditinjau dari sisi tegangan tinggi (primer) dapat dirumuskan sebagai berikut[9]:

S= √3 . V . I (12) dimana:

S = daya transformator (kVA)

V = tegangan sisi primer transformator (kV) I = arus jala-jala (A)

Sehingga untuk menghitung arus beban penuh (full load) dapat menggunakan rumus :

IFL =

S

√

3

. V

(13) dimana:

IFL = arus beban penuh (A) S = daya transformator (kVA)

V = tegangan sisi sekunder transformator (kV)

3) Impedansi Urutan Sumber

Adapun cara lain bila diketahui daya hubung

singkat pada system transmisi dalam MVA, yaitu besar daya gangguan hubung singkat tiga fasa dan daya gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah, pada sisi tegangan tinggi gardu induk. Impedansi urutan sumber dapat dihitung melalui persamaan[8] :

X1s = X2s =

k V

2

MVA sc

−3

ϕ

(14)

X0s =

3

k V

MVA sc

−1

ϕ

– ( X1s + X2s ) (15)

Impedansi sumber :

Z1s = Z2s = X1s (16) Z0s = X0s

4)

Impedansi Urutan Transformator

Perhitungan impedansi suatu transformator yang diambil adalah reaktansinya, sedangkan tahananya

diabaikan karena harganya kecil. Besar impedansi ini dihitung melalui persamaan[8] :

Z1T = Z2T = + jz1 x

Vd

2

sd

(17)

Dimana :

zt = Impedansi bocor transformator yang tertulis pada papan nama (%)

Z1 = Impedansi urutan positif transformator(ohm)

Z2 = Impedansi urutan negative transformator (ohm)

Vd = Tegangan dasar (kV)

Sd = Daya dasar yang besarnya sama dengan rating transformator tersebut (MVA)

III. METODOLOGI PENELITIAN

Jaringan distribusi 20 kV Kabupaten lombok tengah saat ini sering terjadi pemadaman yang di akibatkan oleh kendala-kendala gangguan yang terjadi di titik penyulang 20 kV yang akan mengakibatkan tripnya Circuit Breaker (CB) untuk memutuskan arus maupun tegangan yang lebih untuk mengurangi pemadaman yang cukup sering. Oleh karena itu jaringan distribusi 20 kV kabupaten lombok tengah mempunyai beberapa Gardu Induk penurun tegangan (step down) yaitu Gardu Induk Mantang, Gardu Induk Sengkol dan Gardu Induk Kuta. Gardu Induk tersebut mempunyai peran penting yang sama yaitu untuk penurunkan dari tegangan primer 150 kV ke tegangan sekunder 20 kV yang akan di teransferkan ke masing-masing penyulang maupun pemakaian sendiri untuk mengoprasikan peralatan-peralatan bantu di Gardu Induk tersebut.

Agar tidak terlalu meluas maka skripsi ini mencoba membahas satu Gardu Induk saja yaitu Gardu Induk mantang yang terletak di desa mantang kecamatan batukeliang selatan kabupaten lombok tengah dengan kapasitas dari transfomator tegangan sisi primer 150 kV dan sisi sekunder 20 kV dengan kapasitas daya 30 MVA yang akan menyuplai ke 7 penyulang yaitu penyulang pemakaian sendiri dengan kapasitas 20 kV dan 380 V dengan daya 200 KVA sedangka penyulang 2 pemepek, penyulang 3 mantang , penyulang 4 aik bukak, 5 kopel gardu hubung kopang, penyulang 6 bodak, penyulang 7 pringarata yang mempunyai beban-beban yang berbeda.

A. Data Sumber Gardu Induk Jeranjang Dan Sengkol

Data ini merupakan data yang sangat penting di bagian transformator yang akan mengirim daya ke saluran transmisi 150 kV Yang akan di terima oleh gardu penurun tegangan menjadi 20 kv dengan daya seperti yang di tabel 3.1 dibawah

1) Data Gardu Induk Mantang

Data pada transformator ini hanya

memperlihatkan name plate dari transformator penurun tegangan yang akan di step down menjadi 150 kV ke 20 kV di mana data ini merupakan acuan untuk dapat mensimulasikan pada software PSCAD/EMTDC seperti tabel 3.2 di bawah :

Tabel 3.2 Data daya terima dari Transformator Gardu Induk Mantang 150 20 kV 30 MVA

2) Data Transformator Pemakaian Sendiri

Transformator pemakaian sendiri kapasitas

tegangan primer 20 kV dan tegangan sekunder 380/400 V mempunyai satu unit transformator dengan kapasitas 200 KVA yang terhubung dari bus 20 kV seperti pada tabel 3.3 :

Tabel 3.3 Data Transfromator pemakaian sendiri

3) Data Kabel Penyulang 20 KV Gardu Induk Mantang

Data kabel pada tiap penyulang yang ada pada Gardu Induk Mantang ini dapat di tampilkan seperti tabel 3.4 merupakan data real dari PT. PLN PERSERO Area Mataram Yang setiap tahun yang selalu di perbarui sebagai acuan dalam penyalurkan daya ke beban yang akan di salurkan dan di hubungkan ke beban melalui saluran kabel Jaringan tegangan Menengah atau (SKJTM)

Tabel 3.4 data panjang kabel jenis (dalam meter)

penyulang 20 kv gardu induk Daya sisi kirim GI

jeranjang

Daya sisi kirim dari kopel sengkol

150 kV 150 KV

35.4 MVA 34.5 MVA

Gardu Induk Mantang Data Transformator

daya Name Plate

Tipe Merek Unindo

Daya 30 MVA

Phasa 3

Tipe Kontruksi Outdor Tegangan

Primer/pengukuran/Sekunde r

150 kV / 10 kV / 20 kV

Arus Primer/ pengukuran / Sekunder

115,5 A / 333,3

√

3

A /

866.0 A

Hubungan Y/∆/Y

Frequensi 50 Hz

Volume Minyak 12000 L Impedansi 12,08 % Berat Total 58000 Kg Sistem Pendingin Onan / Onaf Transformator

pemakaian sendiri

Data Transformator pemakaian Name Plate

Tipe Merek Trafindo

Daya 200 KVA

Phasa 3

Tipe Kontruksi Outdor / Indor Tegangan Primer

/Sekunder 20 kV / 400 V Arus Primer/ Sekunder 5.77 A / 288.67 A

Hubungan ∆/Y

Frequensi 50 Hz

Volume Minyak 310 L

Impedansi 4.0 %

4) Data Beban Gardu Induk Mantang

Data beban gardu Induk Mantang yaitu berupa data beban 24 jam yang dapat di tampilkan di tabel 3.5 di bawah ini dengan data yang sudah ada dari PT. PLN PERSERO Area Mataram data-data beban Mega Watt mulai dari jam 00.00 sampe jam 24.00 yang dapat di tampilkan dalam tabel di bawah ini mulai dari data beban OG pemepek, OG Mantang, OG Aik Bukak, KPL GH Kopang, OG Bodak, OG Pringarata

Data beban keselurahan merupakan beban dari jam 00.00-24.00 yaitu beban satu hari dari beban-beban penyulang OG Pemepek, OG Mantang, OG Aik Bukak, KPL GI Kopang, OG Bodak, OG Pringgarata. Data-data seperti tabel 3.5 di bawah ini :

Tabel 3.5 Data Keselurahan beban Gardu Induk Mantang 150/20 kV 30 MVA

B.Single Line Sistem Kelistrikan Gardu Induk

Mantang

Untuk mensimulasikan sistem dalam software PSCAD Power Simulasi maka terlebih dahulu di gambarkan rangkaian Gardu Induk Mantang ke dalam lembar kerja pada software kemudian simulasi sesuai dengan urutan langkah kerja dan menganalisa hasilnya. Berikut adalah gambar single line Kelistrikan Gardu Induk Mantang yang digunakan sebagai penelitian dalam penerapan ZSBT untuk mengurangi ground fault yang akan block pada sisi netral transformator.

Gambar 3.1 Sistem Kelistrikan Gardu Induk Mantang 150 /20 Kv 30 MVA

C. MemulaiPSCAD/EMTDC Power Simulation,

Setelah mendesain sistem seperti yang dibutuhkan, maka dapat kita lihat tampilan single line dalam modul utama sebagai berikut

Sumber Supply Penyu_lang Nama Panjang_(KMS) Praya

GH/GI/PLTD NO - - MVTIC3X150 AAAC3X150

1 Mantan_g 35,08 3,10 31,98

2 Pemepe_k 60,08 1,46 58,62

3 Aik_Bukak 53,23 1,12 52,11

GI Mantang ₄ GH Kopang

44,34 - 21,52

5 Bodak 51,80 - 17,82

- - - AAACS

3X150 ACSR3X70

- - - 3,15 30,83

N o

Nama Penyulang

Kapasitas Beban Keseluruhan (MW) 1 OG Pemepek 74,66 MW 2 OG Mantang 54,63 MW 3 OG Aik Bukak 40,55 MW 4 KPL GI

Kopang 114,48 MW

5 OG Bodak 81,43 MW

6 OG

Pringgarata

Gambar 3.2

Tampilan sistem kelistrikan Gardu Induk Mantang dalam PSCAD/EMTDC

D. Flowchart Simulasi Menggunakan Sofware PSCAD/EMTDC

Gambar 3.3

Alur

penyelesaian masalah dengan sofware PSCAD/EMTDC

IV ANALISA DAN HASIL

Pada simulasi akan dilakukan pengambilan data dengan perbandingan saat menggunakan Zero Sequence Blocking Transformator dengan tanpa menggunakan Zero Sequence Blocking Transformator. Setelah itu hasil keluaran dari gelombang ground fault akan di analisa dan dapat di lihat seberapa besar gelombang ground fault

yang bisa di blocking dengan Zero Sequence Blocking Transformator pada sisi pentanahan transformator. Untuk mensimulasi sistem dalam

sofware PSCAD Power Simulation maka terlebih dahulu digambarkan Single Line sistem Gardu Induk Mantang. Kemudian mensimulasikan sesuai dengan langkah kerja dan menganalisa hasilnya.

Power Simulation. Berikut Single Line sistem kelistrikan Gardu Induk Mantang yang di gambarkan di mengunakan sofware PSCAD /EMTDC SIMULATION

.

Gambar 4.1

Sistem Kelistrikan Gardu Induk Mantang Dalam Software PSCAD

Gambar 4.2 rangkaian ZSBT di transformator daya mantang

A. Solusi Menggurangi Ground Fault Pada Sisi

Netral Transformator

Software PSCAD/EMTDC V.4.5 Power Simulation

dan powerful. Dengan software ini secara skematik kita dapat mengkontruksi rangkaian, menjalankan

simulasi, menganalisa hasil dan menejemen data dalam sebuah integrasi yang lengkap dalam hal grafis, termasuk pentanahan dan pengukuran resistansi pentanahan. Dengan demikian permasalahan yang ada pada Gardu Induk Mantang

dan solusi penerapan yang ingin diberikan dapat di lakukakn menggunakan software PSCAD.

1). Hasil Ketika Sebelum Pemasangan Zero Sequence Blocking Transformator

Gelombang ground fault pada Ig sisi netral trasnformator

Gambar 4.3 niliai arus Iground fault 2,6 ampere Grafik Ground Fault pada Sisi Netral Transformator Daya Mantang

Gambar 4.3 menerangkan bahwa pada sisi Iground fault transformator terjadi kenaikan arus karena terjadi gangguan di bus penyulang 20 kV dengan

nilai arus gangguan Iground fault 2,6905 ampere dengan durasi gannguan yang di berikan waktu gangguan 0.1 detik sedangkan durasi lamanya gangguan yaitu 0.5 detik. Gangguan yang diberikan berupa gangguan arus lebih dan tegangan lebih yang menjadikanya sebagai acuan dalam melihat besar gelombangnya sinus pada durasi waktu gangguan satu fasa ke tanah maka ketika gangguan

satu fasa terjadi maka gelombang sinus pada fasa R

maupun fasa S dan T.

Gambar 4.4 niliai arus Ig Fault 2,0 ampere Pada detik 0.20 nilai arus Ig yaitu x = 0.1460 Ampere dan Ig Fault = 2,008 Ampere

Gambar 4.5 niliai arus Ig Fault 2,8 ampere Pada detik 0.30 nilai arus Ig yaitu x = 0.25 Ampere dan Ig Fault = 2,8553 Ampere

Gambar 4.6 nilai arus Ig Fault 8,3 Ampere

0.1 0.2 0.3 0.4 0

5 10

2.6 ₂ 2.8

8.3

GRAFIK IGROUND FAULT SEBELUM PEMASANGAN ZSBT

Durasi Waktu IG Fault

N

il

ai

A

ru

s

IG

F

au

lt

Pada detik 0.40 nilai arus Ig yaitu x = 0,3705

Ampere dan Ig Fault = 8,3648 Ampere

Grafik 4.1 arus ground fault sebelum penerapan Zero Sequence Blocking Trasnformator

2). Hasil Ketika Sesudah Pemasangan Zero Sequence Blocking Transformator

Saat sesudah penerapan Zero Sequence Blocking Transformator dapat di analisa bahwa penurunan arus yang dapat di blocking dengan ZSBT dapat di lihat pada gambar gelombang di bawah ini :

Pada detik 0.10 nilai arus Ig yaitu x = 0,0409 Ampere dan Ig Fault = 2,9761 Ampere

Dapat di analisa bahwa nilai arus ig fault di saat terjadi gangguan pada detik ke 0.10 yang besar nilai yang di tampilkan pada gambar 4.7 yaitu 2,9761 ampere.

Gambar 4.8 nilai arus Ig Fault 1,6 Ampere Pada detik 0.20 nilai arus Ig yaitu x = 0,1592 Ampere dan Ig Fault = 1,6743 Ampere

Dapat di analisa bahwa nilai arus ig fault di saat terjadi gangguan pada detik ke 0.20 yang besar nilai

yang di tampilkan pada gambar 4.8 yaitu 1,6743 ampere.

Gambar 4.9 nilai arus Ig Fault 2,5 Ampere Pada detik 0.30 nilai arus Ig yaitu x = 0,2643 Ampere dan Ig Fault = 2,5548 Ampere

Dapat di analisa bahwa nilai arus ig fault di saat terjadi gangguan pada detik ke 0.20 yang besar nilai yang di tampilkan pada gambar 4.9 yaitu 2,5548 ampere.

Gambar 4.9 nilai arus Ig Fault 2,9 Ampere Pada detik 0.40 nilai arus Ig yaitu x = 0,3639 Ampere dan Ig Fault = 2,9424 Ampere

Dapat di analisa bahwa nilai arus ig fault di saat terjadi gangguan pada detik ke 0.20 yang besar nilai yang di tampilkan pada gambar 4. 9 yaitu 2,5548 ampere.

0.1 0.2 0.3 0.4

0 1 2 3 4_2.9

1.6 2.5

2.9 GRAFIK IGROUND FAULT SESUDAH PEMASANGAN ZSBT

Durasi Waktu IG Fault

N

il

ai

A

ru

s

IG

F

au

lt

Grafik 4.2 arus ground fault sesudah penerapan Zero Sequence Blocking Trasnformator

Tabel 4.1 sebelum pemblockingan arus dengan menggunakan Zero Sequence Blocking Transformato (ZSBT) di gardu induk mantang.

Tabel 4.2 sesudah pemblockingan arus dengan menggunakan Zero Sequence Blocking Transformato (ZSBT) di gardu induk mantang.

Waktu Sesudah Penerapan ZSBT Mikro Detik

0.10 Iground Fault 2,9 Ampere 0.20 Iground Fault 1,6 Ampere 0.30 Iground Fault 2,5 Ampere 0.40 Iground Fault 2,9 Ampere Waktu Sebelum Penerapan ZSBT Mikro Detik

Dari tabel 4.1 dapat di analisa bawha arus sebelum penerapan nilai arus ig sangat tinggi dan sesudah penerapan arus akan menjadi turun penerapan Zero Sequence Blocking Transformator sangat memungkinkan untuk memblocking arus balik ke titik Netral Transformator daya Gardu Induk mantang 150/20 kV 30 MVA sangatlah bagus karena dapat mengamankan Transformator daya dari kerusakan gangguan yang sering terjadi agar sistem penyaluran tegangan dari transformator ke beban dapat di salurkan dengan maksimal mungkin. Dengan kapasitas yang digunakan dalam penerapan ZSBT dapat di lihat dalam tabel di bawah ini :

Tabel 4.3 kapasitas dari transformator ZSBT

Transformator ZSBT Data Transformator ZSBT Daya Tranformator 5 MVA

Tegangan Primer/Sekunder

5 kV/3kV

frekuensi 50 Hz

Dari tabel 4.3 di atas dapat di lihat data dari spesifikasi penerapan Zero Sequence Blocking Transformator dari rangkaian satu pasa menjadi tiga pasa yang dapat mengurangi arus balik ke titik netral transformator daya 150/20 kV dengan daya 30 MVA.

V KESIMPULAN

Pengaruh penerapan Zero Sequence Blocking Transformator (ZSBT) pada sistem kelistrikan Gardu Induk Mantang dengan menggunakan bantuan software PSCAD/EMTDC V4.5 Power System Simulation, maka dapat di ambil kesimpulan :

Sistem Zero Sequence Blocking Transformator (ZSBT) dapat mengurangi arus ground fault pada sisi netral Transformator dari nilai arus yang paling tinggi 8,3 ampere dan setelah di terapkan ZSBT yang memblocking arus turun menjadi 2,9 ampere yang sangat bagus di terapkan di gardu induk mantang.

Saran

Bahwa sistem kelistrikan gardu induk mantang merupakan sistem yang sangat sering terjadi gangguan untuk khususnya di penyulang pringgarata, pemepek, aik bukak, bodak, mantang dan kopang maka penerapan Zero Sequence Blocking Transformator dapat membantu memblocking arus balik gangguan dari feeder penyulang tersebut. Agar sistem tegangan dapat di oprasikan dalam keadaan steady state

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Jinyong, L., Xiaobin, G., (2016). A Novel Adaptive Zero-sequence Current Protection for Low Resistance Grounding System. IEEE16, 6: 978-1-5090-5417.

Zhaohui, G., Yongheng, Y., Xiaobin Z., Frede, B., Wenli, Y., (2014) Zero Sequence Blocking Transformers for Multi-Pulse Rectifier in Aerospace Applications. IEEEDOI: 10.1109/ECCE.2014.6953508. [2]. Zulkarnaen, P., T. Fakhrul, H., (2014).

Pengurangan Arus Netral Pada Sistem Distribusi Tiga Fasa Empat Kawat Menggunakan Zero Sequence Blocking Transformer. SINGUDA ENSIKOM : 1 VOL. 9 NO. 1.

[3]. Jusmin ,S, C., Hadzer, M., and Syafrudin, M., (2002). Zero-Sequence Harmonics Current Minimization Using Zero-Blocking Transformer and Shunt LC Passive Filters. IEE2 0:7803-7459.

[4]. Javier C,Z., Member, I,., Jon A, B, Student ,M, I., Aitor Laka., (2012). Novel Zero- Sequence Blocking Transformer (ZSBT) Using Three Single-Phase Transformers. IEEE Transactions On EnergyConvertions, VOL. 28, NO. 1:0885-8969.

[5]. Riyanto., Kartono., Juningtyastuti., (2005). Analisis Dampak Terputusnya Kawat Netral Terhadap JTM 20 kV. Vol. 10, No. 2. [6]. Wahyudi, R., Pujiantara, M., Yuniwirawan, E,.

(2015). Studi Koordinasi Proteksi Rele Arus Lebih dan Ground Fault Pada Sistem Eksisting PT. VICO Indonesia, Kalimantan Timur. ISSN: 2337-3539. Vol.4, No.2. [7]. Fauzan., Rachman, D, Y, A., (2012)

Perencanaan Saluran Udara Tegangan Menengah (STUM) 20 kV Pada Saluran Komplek Perkebunan AMP (Agra Masang Perkasa) Bawan Lubuk Basung. Volume 1, No. 2.

[8]. Muhammad, N., Syafil., Erliwati., (2015). Koordinasi Sistem Arus Lebih Pada Penyulang Distribusi 20 kV GI Pauh Limo. ISSN : 2302-2949. Vol : 4, No.2.

[9]. Taufik, M,. Adryanto, Y., Indrakoesoema, K., (2012). Pengaruh Ketidak seimbangan Beban Transformator Kering BHT02 RSG GA SIW ABESSY Terhadap Arus Netral dan Rugi-Rugi. ISSN 1410-8178

[11]. Tobing., Panusur, S, M, L., Simamora, Y., (2015). Analisa Ketidak Seimbangan Beban Transformator Distribusi Untuk Identivifikasi Beban Lebih Dan Estimasi Rugi-Rugi Pada Tegangan Rendah. 6298-15240-1-SP.