ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN MENGGUNAKAN
SOFTWARE ETAP 7.5.0
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat untuk memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Oleh
PUSPA LITA DESTIANI E.5051.1005183
PRODI TEKNIK ELEKTRO S1
DEPARTEMEN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG
SINGKAT PADA SISTEM TENAGA
LISTRIK DI PT PERTAMINA
REFINERY UNIT
(RU) VI
BALONGAN MENGGUNAKAN
SOFTWARE
ETAP 7.5.0
Oleh Puspa Lita Destiani
Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada Fakultas Pendidikan Teknologi dan Kejuruan
© Puspa Lita Destiani 2015
Universitas Pendidikan Indonesia
Februari 2015
Hak Cipta dilindungi undang-undang.
Skripsi ini tidak boleh diperbanyak seluruhya atau sebagian,
PUSPA LITA DESTIANI
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN MENGGUNAKAN
SOFTWARE ETAP 7.5.0
Disetujui dan disahkan oleh pembimbing:
Pembimbing I
Drs. Tasma Sucita, S.T., M.T NIP. 197641007 199101 1 001
Pembimbing II
Ir. Chris Timotius K.K, M.M NIP. 19510630 198203 1 001
Mengetahui
Ketua Departemen Pendidikan Teknik Elektro
ABSTRAK
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN
MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0
Oleh
Puspa Lita Destiani 1005183
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kemungkinan-kemungkinan yang terjadi pada gangguan arus hubung singkat di busbar 20 kV, 3,15 kV, dan 0,42 kV. Mengetahui nilai-nilai gangguan arus hubung singkat di busbar 20 kV, 3,15 kV dan 0,42 kV dengan menggunakan simulasi program software ETAP 7.5.0 dan menggunakan perhitungan manual. Mengetahui jenis gangguan arus hubung singkat manakah yang memiliki gangguan terbesar dan terkecil. Dan perhitungan manakah yang memiliki kinerja lebih cepat dan tepat. Setelah dilakukan analisis gangguan arus hubung singkat, kemungkinan yang terjadi setelah diberikan gangguan pada busbar ternyata beberapa CB/ pemutus tenaga tiba-tiba putus/ trip, karena CB merupakan peralatan yang dapat digunakan untuk memutuskan atau menghubungkan arus listrik sesuai dengan kapasitas ratingnya. Semakin jauh jarak saluran dari pusat pembangkit maka semakin besar pula hasil gangguan arus hubung singkat tersebut. Salah satu contohnya yaitu pada gangguan arus hubung singkat 3 fasa pada gangguan di busbar 20 kV yaitu sebesar 17,751 kA, di busbar 3,15 kV yaitu sebesar 22,213 kA dan di busbar 0,42 kV yaitu sebesar 40,478 kA. Jenis gangguan arus hubung singkat terbesar terdapat pada jenis gangguan arus hubung singkat 3 fasa. Dan jenis gangguan arus hubung singkat terkecil terdapat pada jenis gangguan arus hubung singkat fasa ke tanah. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa perhitungan program software ETAP 7.5.0 memiliki tingkat ketelitian lebih tinggi, lebih cepat dan tepat dibandingkan dengan menggunakan perhitungan manual.
ABSTRACT
SHORT CIRCUIT ANALYSIS OF ELECTRICAL POWER SYSTEM AT PT. PERTAMINA REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN USING ETAP 7.5.0
By
Puspa Lita Destiani 1005183
This study was conducted to determine the possibilities that occur in the short-circuit current interruption in 20 kV busbar, 3,15 kV, and 0,42 kV. Knowing halues of short circuit current interruption in busbar 20kV 3,15kV and 0,42 kV by using simulation program ETAP 7.5.0 and manual calculation. Knowing types of short circuit current interruption which has the largest and smallest disturbance. which calculation and has a faster and more precise performance. After analyzing the short circuit current interruption, the possibility of which occurred after gihen disturbance on busbar apparently some circuit breaker suddenly dropped, since CB is an equipment that can be used to connect or disconnected the electric current in accordance with the rating capacity. The farther of distance from the center line, the greater of power interruption results of short-circuit. One example is the current noise 3-phase short circuit on the interference at 20KV busbar amount 17,751 kA, in busbar 3,15 kV amount 22,213 kA and in busbar 0,42 kV amount 40,478 kA. Type of short circuit current present in most types of interference 3-phase short-circuit. And types of disorders are the smallest short-circuit on the type of disorder phase short circuit to ground. It can be concluded that the calculation of software program ETAP 7.5.0 hahe a higher lehel of accuracy, faster and more accurate than using a manual calculation.
DAFTAR ISI
BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1. Definisi Sistem Interkoneksi dan Sistem Terisolir ... 6
2.1.1. Sistem Interkoneksi ... 6
2.1.2. Sistem Terisolir ... 7
2.2. Pengertian Klasifikasi Gangguan ... 8
2.2.1. Berdasarkan Kesimetrian ... 8
2.2.2. Berdasarkan Terjadinya Gangguan ... 8
2.3. Faktor-faktor Penyebab Gangguan ... 9
2.3.1 Faktor Manusia ... 9
2.3.2. Faktor Internal ... 9
2.3.3. Faktor Eksternal ... 9
2.4. Metode Komponen Simetris Untuk Gangguan Hubung Singkat .... 9
2.4.1 Komponen Urutan Positif ... 10
2.4.2. Komponen Urutan Negatif ... 10
2.4.3. Komponen Urutan Nol ... 11
2.5.1 Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah ... 15
2.5.2. Gangguan Hubung Singkat Fasa ke Fase ... 16
2.4.3. Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa ... 18
2.6. Pengenalan Software ETAP 7.5.0 ... 19
BAB III METODE PENETITIAN 3.1. Metode Penelitian ... 24
3.2. Data-data Tiap Komponen ... 25
3.3. Diagram Alir Analisis Gangguan Arus Hubung Singkat ... 29
3.4. Langkah-langkah Perhitungan Arus Hubung Singkat ... 33
BAB IV yASIT DAN PEMBAyASAN 4.1. Hasil Simulasi Analisis Hubung Singkat ... 39
4.2. Perhitungan Manual Gangguan Arus Hubung Singkat Tiap Bus .... 41
4.2.1. Gangguan Pertama Pada Bus 20kV ... 42
4.2.2. Gangguan Kedua Pada Bus 3,15kV ... 45
4.2.3. Gangguan Ketiga Pada Bus 0,42kV ... 48
4.3. Pembahasan Analisis Gangguan Arus Hubung Singkat Menggunakan Perhitungan Manual dan Perhitungan Program Software ETAP 7.5.0 ... 52
BAB V SIMPUTAN DAN REKOMENDASI 5.1. Simpulan ... 56
5.2. Rekomendasi ... 57
DAFTAR PUSTAKA ... 58
DAFTAR GAMBAR
Gambar Nama Gambar yal
Gambar 2.1. Sistem interkoneksi yang terdiri dari 4 buah pusat listrik dan 7 buah
Gardu Induk (GI) dengan tegangan 150kV ... 6
Gambar 2.2. Vektor Diagram Untuk Komponen Simetris ... 11
Gambar 2.3. Gangguan Hubung Singkat Satu Fase ke Tanah ... 15
Gambar 2.4. Gangguan Hubung Singkat Fasa ke Fasa ... 17
Gambar 2.5. Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa ... 18
Gambar 2.6. ETAP Power Station ... 20
Gambar 2.7. Elemen standar IEC ... 22
Gambar 2.8. Simbol Generator yang ada di ETAP 7.5.0 ... 22
Gambar 2.9. Simbol Transformator yang ada di ETAP 7.5.0 ... 22
Gambar 2.10. Simbol Pemutus Rangkaian yang ada di ETAP 7.5.0 ... 23
Gambar 2.11. Simbol beban statis yang ada di ETAP 7.5.0 ... 23
Gambar 2.12. Simbol beban dinamis yang ada di ETAP 7.5.0 ... 23
Gambar 3.1. Diagram Alir (Flowchart) ... 30
Gambar 3.2. Diagram Alir Perhitungan Manual ... 31
Gambar 3.3. Diagram Alir (Flowchart) Program ETAP 7.5.0... 32
Gambar 3.4. Form Create New Project File ... 36
Gambar 3.5. Form User Information ... 36
Gambar 3.6. Form Single Diagram ... 37
Gambar 4.1. Single Line Diagram Gangguan Pada Bus 1di 20kV ... 39
Gambar 4.2. Single Line Diagram Gangguan Pada Bus-PSW-01D di 3,15kV . 40 Gambar 4.3. Single Line Diagram Gangguan Pada Bus-PSW-01G di 0,42kV .. 41
Gambar 4.4. Gangguan Arus Hubung Singkat Pada Bus 20kV ... 42
Gambar 4.5. Gangguan Arus Hubung Singkat Pada Bus 3,15kV ... 45
Gambar 4.6. Rangkaian Impendansi Urutan Positif dan Negatif pada gangguan arus hubung singkat di BUS 3,15kV ... 45
Gambar 4.8. Gangguan Arus Hubung Singkat pada Bus 0,42kV ... 48 Gambar 4.9. Rangkaian Impendansi Urutan Positif dan Negatif pada gangguan
arus hubung singkat di BUS 0,42kV ... 49 Gambar 4.10. Rangkaian Impendansi Urutan nol pada gangguan arus hubung
singkat di BUS 0,42kV ... 50 Gambar 4.11. Hasil Akumulasi Gangguan-gangguan Arus Hubung Singkat di
DAFTAR TABET
Tabel Nama Tabel yal
Tabel 3.1. Spesifikasi Generator ... 25
Tabel 3.2. Spesifikasi Transformator ... 25
Tabel 3.3. Pengaturan Circuit Breaker (CB) ... 26
Tabel 4.1 Gangguan Hasil Arus Hubung Singkat pada 20kV ... 44
Tabel 4.2. Gangguan Hasil Arus Hubung Singkat pada 3,15kV... 48
1 yaitu sistem pembangkit tenaga listrik terisolir. Sistem Pembangkit Terisolir merupakan sistem yang hanya mempunyai sebuah pusat listrik dan tidak ada interkoneksi antara pusat listrik serta tidak ada hubungan dengan jaringan umum (Interkoneksi PLN). Sistem yang terisolir misalnya terdapat di Industri pengolah kayu yang berada di tengah hutan atau pada pengeboran minyak lepas pantai yang berada di tengah laut. Pada Sistem yang terisolir umumnya digunakan PLTD atau PLTU. Pada sistem terisolir, pembagian beban hanya dilakukan di antara unit-unit pembangkit di dalam satu pusat listrik sehingga tidak ada masalah penyaluran daya antara pusat listrik seperti halnya pada sistem Interkoneksi.
2
gangguan asimetris adalah gangguan yang mengakibatkan arus yang mengalir pada setiap fasa tidak seimbang, yaitu di antaranya hubung singkat 1 fasa ke tanah, hubung singkat fasa ke fasa, dan hubung singkat 2 fasa ke tanah. (Kurnia, 2010)
Berdasarkan standar PUIL 2000 arus hubung singkat adalah arus lebih yang diakibatkan oleh gangguan impedansi yang sangat kecil mendekati nol antara dua penghantar aktif yang dalam kondisi operasi normal berbeda potensialnya (short circuit current). Hubung singkat terjadi akibat dari faktor internal dan faktor eksternal. Faktor internal dari gangguan adalah rusaknya peralatan listrik. Faktor eksternal adalah antara lain cuaca buruk/ bencana alam, seperti badai, hujan, gempa bumi, angin ribut, kecelakaan kendaraan, runtuhnya pohon, petir, aktifitas konstruksi, ulah manusia, dan lain-lain. Gangguan hubung singkat menyebabkan keluarnya satu unit pembangkit, penurunan tegangan yang cukup besar, rendahnya kualitas tenaga listrik, pengurangan stabilitas sistem yang menyebabkan jatuhnya generator, dan merusak peralatan pada daerah terjadinya gangguan tersebut.
Analisis hubung singkat adalah analisis yang mempelajari kontribusi arus gangguan hubung singkat yang mungkin mengalir pada setiap cabang didalam sistem (di jaringan distribusi, transmisi, trafo tenaga atau dari pembangkit) sewaktu gangguan hubung singkat yang mungkin terjadi di dalam sistem tenaga listrik. Pada sistem tenaga listrik yang di miliki PT. Pertamina cukup rumit tetapi bisa diselesaikan dengan menggunakan teori rangkaian biasa seperti rangkaian seri, paralel, campuran dan lain sebagainya untuk mempermudah perhitungan gangguan arus hubung singkat secara manual. Namun karena perkembangan zaman semakin maju, kita lebih dipermudah dengan banyaknya software atau program yang bisa membantu pekerjaan kita, sehingga dapat mempercepat pekerjaan terselesaikan. Salah satunya yaitu program software Electrical Transient Analyzer Program (ETAP) 7.5.0. program ini mampu bekerja secara
offline untuk simulasi sistem tenaga listrik dan online untuk pengelolaan data
3
Secara umum, gangguan hubung singkat yang terjadi pada busbar sangat jarang, tetapi gangguan tersebut bisa menyebabkan terganggunya saluran tenaga listrik. Salah satu kasus yang pernah terjadi di PT. Pertamina Refinery Unit (RU) VI Balongan yaitu pada saat pemeliharaan salah satu busbar tetapi tim pemeliharaan tersebut melakukan kesalahan karena tidak sesuai prosedur sehingga sistem terputus/ trip di seluruh saluran pada busbar dan orang tersebut mengalami luka bakar. Kelalaian/ kecerobohan waktu melakukan pemasangan atau pemeliharaan peralatan juga merupakan sumber gangguan. Oleh sebab itu, penulis akan menganalisa kemungkinan-kemungkinan yang terjadi pada gangguan arus hubung singkat di busbar. Terdapat tiga titik busbar yang akan di analisa yaitu gangguan arus hubung singkat pada busbar 20kV, 3,15kV dan 0,42kV dengan menggunakan spesifikasi data dari PT. Pertamina Refinery Unit (RU) VI Balongan dan dibantu oleh standarisasi dari library ETAP 7.5.0.
Berdasarkan latar belakang diatas penulis memberi judul Skripsi yaitu
“AnalisisB GangguanB HubungB SingkatB PadaB SistemB TenagaB ListrikB DiB PT.B PertaminaBRefineryBUnitB (RU)B VIB BalonganB MenggunakanBSoftwareB ETAPB 7.5.0”.
1.2RumusanBMasalahBPenelitianB
Berdasarkan latar belakang diatas dapat dirumuskan permasalahan yang akan diselesaikan adalah sebagai berikut :
a. Bagaimana kemungkinan-kemungkinan yang terjadi pada gangguan arus hubung singkat di busbar 20kV, 3,15kV dan 0,42kV?
b. Seberapa besarkah hasil gangguan arus hubung singkat di busbar 20kV, 3,15kV dan 0,42kV dengan menggunakan simulasi program software
ETAP 7.5.0 dan menggunakan perhitungan manual?
c. Jenis gangguan arus hubung singkat manakah yang memiliki gangguan terbesar dan terkecil?
4
1.3TujuanBPenelitianB
Tujuan yang ingin dicapai dalam Skripsi ini adalah sebagai berikut :
a. Mengetahui kemungkinan-kemungkinan yang terjadi pada gangguan arus hubung singkat di busbar 20kV, 3,15kV dan 0,42kV.
b. Mengetahui nilai-nilai gangguan arus hubung singkat di busbar 20kV, 3,15kV dan 0,42kV dengan menggunakan simulasi program software
ETAP 7.5.0 dan menggunakan perhitungan manual.
c. Mengetahui jenis gangguan arus hubung singkat manakah yang memiliki gangguan terbesar dan terkecil.
d. Mengetahui perhitungan manakah yang memiliki kinerja lebih cepat dan tepat.
1.4ManfaatBPenelitianB
Hasil yang diperoleh dari Skripsi ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut :
a. Manfaat teoritis
Peneliti berharap dengan dilakukannya penelitian Skripsi ini, dapat memberikan referensi pengembangan dalam menganalisa kemungkinan-kemungkinan yang terjadi pada gangguan hubung singkat di bubar dengan menggunakan program software ETAP 7.5.0 dan menggunakan perhitungan manual berdasarkan kesimetrisanya. Sehingga dapat menentukan sistem koordinasi pengaturan kerja rele proteksi untuk melindungi sistem tenaga listrik dari kemungkinan-kemungkinan adanya gangguan yang akan terjadi.
b. Manfaat aplikatif
- Bagi Peneliti : Dapat dijadikan referensi di dalam pengembangan penelitian selanjutnya, sehingga dapat menghasilkan operasi sistem tenaga listrik yang semakin lebih baik lagi.
5
1.5StrukturBOrganisasiBSkripsiB
Untuk memudahkan pembahasan yang akan dilakukan Skripsi ini di bagi menjadi lima bab dengan sistematika sebagai berikut :
BAB I : Pendahuluan
Bab ini membahas tentang penjelasan mengenai latar belakang penelitian, rumusan masalah penelitian, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan struktur organisasi skripsi.
BAB II : Kajian Pustaka
Bab ini secara umum membahas tentang teori-teori dasar yang mendukung dalam proses simulasi dan analisis yang dilakukan. BAB III : Metode Penelitian
Bab ini membahas tentang metodologi-metodologi penelitian serta berisi spesifikasi data-data yang diperoleh dari observasi dan studi literatur yang akan digunakan dalam proses simulasi dan analisis gangguan arus hubung singkat yang akan di bahas dalam bab selanjutnya.
BAB IV : Hasil dan Pembahasan
Bab ini membahas tentang hasil simulasi program menggunakan
Software Electrical Transient Analyzer Program (ETAP) 7.5.0
dan hasil perhitungan gangguan arus hubung singkat secara manual.
BAB V : Simpulan dan Rekomendasi
24
BABBIIIB
METODEBPENELITIANB B
3.1 MetodeBPenelitianBB
Metodologi yang digunakan dalam penelitian Tugas Akhir Skripsi ini antara lain adalah sebagai berikut :B
a. Studi literatur, yaitu langkah pertaman yang harus dilakukan sebelum melakukan penelitian. Studi literatur disini merupakan proses pembelajaran terhadap objek yang akan diteliti, dalam hal ini tentang gangguan arus hubung singkat. Tujuan dari studi literatur disini adalah untuk mendapatkan teori atau landasan mengenai gangguan arus hubung singkat serta mengkaji teorema-teorema yang mendukung dalam pemecahan masalah yang akan diteliti. Teorema-teorema tersebut didapat baik dari jurnal ilmiah, hasil penelitian sebelumnya, maupun dari buku-buku referensi yang mendukung penelitian ini Selain itu objek studi literatur diarahkan ke perangkat lunak atau software simulasi program, dalam hai ini software yang dipergunakan adalah ETAP 7.5.0.
b. Observasi, yaitu mengumpulkan data - data yang yang diperlukan untuk penelitian yang didapatkan dari lapangan. Data – data tersebut didapat dari hasil survey yang dilakukan di PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit VI Balongan.
c. Diskusi, yaitu melakukan konsultasi dan bimbingan dengan dosen pembimbing di Universitas Pendidikan Indonesia dan pihak-pihak lain yang dapat membantu terlaksananya penelitian ini.
25
3.2 Data-dataBTiapBKomponenB
26
c. Pengaturan Circuit Breaker (CB)
Tabel 3.3 Pengaturan Circuit Breaker (CB)
27
Sumber suplai Gardu Induk 20 kV di PT. Pertamina (persero) Refinery Unit VI Balongan dengan data sebagai berikut :
- Impedansi urutan positif (Z1) : 0,012 + J13 Ω - Impedansi urutan negatif (Z2) : 0,062 + J17 Ω - Impedansi urutan nol (Z0) : 0,007 + J10 Ω
2. Data sumber 2
Sumber suplai Gardu Induk 20 kV di PT. Pertamina (persero) Refinery Unit VI Balongan dengan data sebagai berikut :
- Impedansi urutan positif (Z1) : 0,012 + J13 Ω - Impedansi urutan negatif (Z2) : 0,062 + J17 Ω - Impedansi urutan nol (Z0) : 0,007 + J10 Ω
3. Data sumber 3
28
- Impedansi urutan positif (Z1) : 0,012 + J13 Ω - Impedansi urutan negatif (Z2) : 0,062 + J17 Ω - Impedansi urutan nol (Z0) : 0,007 + J10 Ω
4. Data bus
- Bus A, Bus B, dan Bus C adalah busbar dengan tegangan operasi nominal 10KV.
- Bus 1, Bus 2, dan Bus 3 adalah busbar dengan tegangan operasi nominal 20kV.
- 01C, 01D, 01E, dan BUS-PSW-01F adalah busbar dengan tegangan operasi nominal 3,15kV. - BUS-PSW-01G, BUS-PSW-01H, BUS-PSW-01J, BUS-PSW-01K,
BUS-PSW-01L, dan BUS-PSW-01M adalah busbar dengan tegangan nominal 0,42kV.
5. Data impedansi saluran
a. Konduktor yang digunakan pada jaringan transmisi 20kV adalah jenis XLPE, adapun konstanta urutannya adalah sebagai berikut :
- Impedansi urutan positif (Z1) : 0,128 + J 0,116 Ω - Impedansi urutan negatif (Z2) : 0,128 + J 0,116 Ω - Impedansi urutan nol (Z0) : 0,400 + J 0,280 Ω
b. Konduktor yang digunakan pada jaringan transmisi 3.15kV adalah jenis XLPE, adapun konstanta urutannya adalah sebagai berikut :
- Impedansi urutan positif (Z1) : 0,098 + J 0,109 Ω - Impedansi urutan negatif (Z2) : 0,098 + J 0,109 Ω - Impedansi urutan nol (Z0) : 0,310 + J 0,270 Ω
c. Konduktor yang digunakan pada jaringan transmisi 0,42kV adalah jenis XLPE, adapun konstanta urutannya adalah sebagai berikut :
29
d. Jarak dari Bus A ke Bus 1 sejauh 0,122km maha impedansi salurannya adalah sebagai berikut :
- Impedansi urutan positif (Z1)
Z1 = (0,128 + J 0,116)*0,122 = 0,015 + J 0,020 Ω - Impedansi urutan negatif (Z2)
Z2 = (0,128 + J 0,116)*0,122 = 0,015 + J 0,020 Ω - Impedansi urutan nol (Z0)
Z0 = (0,400 + J 0,280)*0,122 = 0,048 + J 0,034 Ω
e. Jarak dari Bus 1 ke BUS-PSW-01D sejauh 0,060km maha impedansi salurannya adalah sebagai berikut :
- Impedansi urutan positif (Z1)
Z1 = (0,098 + J 0,109)*0,060 = 0,0058 + J 0,0065 Ω - Impedansi urutan negatif (Z2)
Z2 = (0,098 + J 0,109)*0,060 = 0,0058 + J 0,0065 Ω - Impedansi urutan nol (Z0)
Z0 = (0,31 + J 0,27)*0,060 = 0,0186 + J 0,0162 Ω
f. Jarak dari BUS-PSW-01D ke BUS-PSW-01G sejauh 0,030km maha impedansi salurannya adalah sebagai berikut :
- Impedansi urutan positif (Z1)
Z1 = (0,098 + J 0,109)*0,030 = 0,0022 + J 0,0032 Ω - Impedansi urutan negatif (Z2)
Z2 = (0,098 + J 0,109)*0,030 = 0,0022 + J 0,0032 Ω - Impedansi urutan nol (Z0)
Z0 = (0,31+ J 0,27)*0,030 = 0,0093 + J 0,0081 Ω
3.3 DiagramBAlirBAnalisisBGangguanBArusBHubungBsingkatB
Untuk mempermudah pemahaman mengenai proses simulasi dan analisis penelitian tugas akhir ini dapat kita lihat pada gambar 3.1.
30
MULAI
PengambilanBdataBdiBPT.BPertaminaB (Persero)BRefinery UnitBVIBBalongan
VerifikasiBData
DataBLengkap
LakukanBsimulasiBprogramBdenganB
menggunakanBETAPB7.5.0 LakukanBPerhitunganBManual
AnalisisBdataBarusBhubungBsingkat
BERHASIL
SELESAI
T
Y
T
Y
31
32
MULAI
JalankanBProgramBETAPB7.5.0
Masukkan data-data KV, KVA, Z, dan I serta nilai r, x, dan y.
Masukkan data-data penghantar kabel dan pengaman seperti circuit breaker.Dibantu juga oleh
ETAP 7.5.0 Library.
Jalankan Simulasi SHIRT CIRCUIT ANALYSIS
BERHASIL
TampilkanBhasilBsimulasiBpadaB ReportBManager,BAnalisis
SELESAI
T
Y
GambarB3.3BDiagram alir (Flowcharti menggunakan program ETAP 7.5.0 B
B
33
3.4 Langkah-langkahBPerhitunganBArusBHubungBSingkatB
a. Penentuan impedansi masing-masing peralatan dalam satuan per unit adalah sebagai berikut :
1) Impedansi Sumber : XS = (3.1) Dimana :
XS = Impedansi Sumber (ohm)
KV2 = Tegangan sisi Primer Trafo tenaga (KV) MVA = Data hubung singkat di bus 150 kV (MVA)
2) Impedansi Trafo :
XT (pada 100%) = (3.2) Dimana :
XT = Impedansi Trafo Tenaga (ohm)
KV2 = Tegangan sisi sekunder Trafo tenaga (KV) MVA = kafasitas daya trafo tenaga (MVA)
3) Impedansi Saluran :
Impedansi urutan positif dan Negatif
1= 2= 100% (3.3)
Dimana :
Z1 = Impedansi urutan positif (ohm) Z2 = Impedansi urutan negatif (ohm)
= panjang saluran (km)
Impedansi urutan nol
0= 100% (3.4)
Dimana :
34
b. Penentuan impedansi hubung singkat dari sumber-sumber yang menyebabkan arus hubung singkat adalah sebagai berikut :
1) Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah
=
(3.5) Dimana :Isc = Arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah (A) = Arus dasar sebelum terjadi gangguan (A)
Z1 = Impedansi urutan positif (ohm) Z2 = Impedansi urutan negatif (ohm) Z0 = Impedansi urutan nol (ohm)
2) Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa ke Fasa
=
√ (3.6)Dimana :
Isc = Arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah (A) = Arus dasar sebelum terjadi gangguan (A)
Z1 = Impedansi urutan positif (ohm) Z2 = Impedansi urutan negatif (ohm)
3) Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa
=
(3.7) Dimana :Isc = Arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah (A) = Arus dasar sebelum terjadi gangguan (A)
Z1 = Impedansi urutan positif (ohm)
4) Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa ke Tanah
35
Dimana :
Isc = Arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah (A) = Arus dasar sebelum terjadi gangguan (A)
Z1 = Impedansi urutan positif (ohm) Z2 = Impedansi urutan negatif (ohm) Z0 = Impedansi urutan nol (ohm)
c. Penentuan titik gangguan hubung singkat yang pertama adalah pada busbar Bus 1 dimana Bus 1 ini memiliki nilai tegangan nominal 20KV. Penentuan titik gangguan hubung singkat yang kedua adalah pada busbar BUS-PSW-01D dimana BUS-PSW-01D ini memiliki nilai tegangan nominal 3,15KV. Dan pada penentuan titik gangguan hubung singkat yang ketiga adalah pada busbar BUS-PSW-01G dimana BUS-PSW-01G ini memiliki nilai tegangan nominal 420Volt.
d. Perhitungan Menggunakan ETAP 7.5.0
Perhitungan analisis gangguan hubung singkat dengan menggunakan ETAP 7.5.0 dapat dilihat pada gambar 3.c diatas ini. Data-data yang diperlukan seperti KVdasar, KVAdasar, Zdasar, dan Idasar. Selain itu juga dibutuhkan data-data lainnya yang lebih spesifik dari peralatan-peralatan yang digunakan pada saluran seperti nilai r, x.dan y pada penghantar atau kabel yang digunakan, pengaturan pengaman yang digunakan seperti
circuit breaker.
Tampilan awal program perhitungan arus hubung singkat dengan menggunakan ETAP versi 7.5.0 adalah sebagai berikut :
1) Menu pendataan, yang terdiri dari submenu antara lain :
36
GambarB3.4BForm Create New Projrct File
B
- Form User Information yaitu masukan keterangan dan informasi perihal user program tersebut. Dapat dilihat pada gambar 3.5
37
- Form gambar yaitu gambar single line diagram yang terdiri dari elemen-elemen seperti generator, transformator, kabel, pemutus tenaga, beban statik, beban dinamis, busbar, dll. Dapat dilihat pada gambar 3.6.
GambarB3.6BFormsingle line diagram
2) Menu perhitungan, yang mempunyai submenu antara lain :
- Perhitungan impedansi input data berupa data-data/ parameter yang diperoleh dari lapangan.
- Perhitungan arus hubung singkat pada setiap busbar dan data yang digunakan sesuai dengan data lapangan yang diperoleh.
3) Menu data lapangan, yang diperoleh dari hasil obsevasi lapangan yang berupa antara lain :
38
- Data spesifikasi pemutus tenaga. - Data spesifikasi saluran transmisi.
4) Menu laporan, yang dihasilkan dari pengolahan data atau perhitungan yang diperlukan antara lain :
- Laporan impedansi saluran. - Laporan arus per unit.
- Laporan arus hubung singkat.
5) Menu Utility , untk menambah atau mengganti user dan password. 6) Menu help, yang berupa menu bantuan panduan menjalankan
program ETAP 7.5.0.
e. Penentuan Hasil Gangguan Arus Hubung Singkat menggunakan Perhitungan Manual dan Perhitungan menggunakan ProgramETAP 7.5.0 Pada langkah ini penulis menganalisa kemungkinan-kemungkinan yang terjadi pada gangguan arus hubung singkat di busbar 20kV, 3,15kV dan 0,42kV. Seberapa besar hasil gangguan arus hubung singkat di busbar 20kV, 3,15kV dan 0,42kV dengan menggunakan simulasi program software ETAP 7.5.0 dan menggunakan perhitungan manual. Setelah mengetahui hasil gangguan arus hubung singkat, tentukan yang memiliki jenis gangguan arus hubung singkat terbesar dan terkecil. Dan dari kedua perhitungan tersebut, manakah yang memiliki kinerja yang lebih cepat dan tepat.
56
BABBVB
SIMPULANBDANBREKOMENDASIB B
P.1 SimpulanB
Dari hasil pembahasan Tugas Akhir yang berjudul Analisis Gangguan Hubung Singkat Pada Sistem Tenaga Listrik di PT. Pertamina Refinery Unit (RU)
VI Balongan menggunakan software ETAP 7.5.0 dapat diambil kesimpulan
sebagai berikut :
a. Kemungkinan-kemungkinan yang terjadi setelah diberikan gangguan pada
busbar ternyata beberapa CB/ pemutus tenaga tiba-tiba putus/ trip, karena arus yang mengalir lebih besar melebihi kapasitas CB yang digunakan. Dengan adanya pengaturan dan sistem koordinasi tersebut, kemungkinan pada setiap CB tidak akan langsung terputus/ trip sekaligus melainkan satu per satu terputus/ trip dan disesuaikan dengan kapasitas dan prioritas pada sistem tenaga listrik tersebut.
b. semakin jauh jarak saluran dari pusat pembangkit maka semakin besar pula hasil gangguan arus hubung singkat tersebut. Salah satu contohnya yaitu pada gangguan arus hubung singkat 3 fasa pada gangguan di busbar 20kV yaitu sebesar 17,751kA, di busbar 3,15kV yaitu sebesar 22,213kA dan di busbar 0,42kV yaitu sebesar 40,478kA.
c. jenis gangguan arus hubung singkat terbesar terdapat pada jenis gangguan arus hubung singkat 3 fasa. Dimana gangguan tersebut jarang terjadi dan paling parah apabila terjadi gangguan pada jenis tesebut. Itu disebabkan karena arus disetiap saluran memiliki besaran yang sama. Dan jenis gangguan arus hubung singkat terkecil terdapat pada jenis gangguan arus hubung singkat fasa ke tanah.
57
P.2 RekomendasiB
Selama pengerjaan Tugas Akhir ini tentu saja tidak lepas dari berbagai macam kekurangan dan kelemahan, baik itu pada sistem atau peralatan yang dibuat. Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dari penelitian, maka direkomendasikan sebagai berikut :
a. Diharapkan dalam menganalisis gangguan arus hubung singkat, data-data spesifikasi peralatan agar lebih dilengkapi lagi agar dalam proses simulasi
dan analisis menggunakan software ETAP 7.5.0 tidak perlu lagi
menggunakan data-data library yang terdapat pada software ETAP 7.5.0.B
b. Untuk penelitian selanjutnya, diharapkan dalam menganalisis gangguan arus hubung singkat ini bisa menjadi salah satu referansi yang dapat dikembangkan lagi untuk digunakan dalam dunia industri.B
58
DAFTAR PUSTAKA
Amira, dkk. (2014). Studi Analisis Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah Pada SUTT
150 KV Untuk Setting Relay OCR. Institut Teknologi Padang. Data sheet PT. Pertamina Refinery Unit (RU) VI Balongan.
Etap Power station ( Manual Book ). (2010). CD copy.
Gonen, T. (1986). Electric Power Distribution System Engineering. Singapore:
McGraw-HillBook Company.
Kurnia, R. (2013). Analisis Gangguan Hubung Singkat Pada Feeder 52SGF4 SAGS Area
PLTPWayang Windu. Bandung, Universitas Pendidikan Indonesia.
Marsudi, D. (2005). Pembangkit Energi Listrik. Erlangga.
Marsudi, D. (2006). Operasi Sistem Tenaga Listrik. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Masykur, S. J. (2005). Analisis Gangguan Hubung Singkat Tiga Phasa Pada Sistem Tenaga
Listrik Dengan Metode Thevenin. USU.
Suswanto, D. (2009). Sistem Distribusi Tenaga Listrik. Padang: Universitas Negeri Padang. Widianto, dkk. Analisis Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa Pada Sistem Distribusi
Standar IEEE 13 BUS Dengan Menggunakan Program Etap Power Station 7.0.
Universitas Muhammadiyah.
