BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Mutakhir Penelitian ini merupakan pengembangan dari beberapa penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, yaitu mengenai Analisis Hubung Singkat Pada Penyulang Bangli Dengan Beroperasinya PLTS Kayubihi. Referensi yang dipilih dan digunakan sebagai acuan dari penelitian ini merupakan penelitian yang membahas tentang analisis hubung singkat pada penyulang Abang serta pengaturan waktu kerja rele arus lebih untuk memproteksi jaringan distribusi. Referensi yang digunakan dalam penelitian ini merupakan penelitian serupa dan penelitian terkait. Adapun beberapa tinjuan mutakhir dari referensi tersebut yakni : penelitian yang dilakukan oleh I Nyoman Endy Triatmaja dengan judul Analisis Hubung Singkat Pada Penyulang Bangli Dengan Beroperasinya PLTS Kayubihi. Penelitian ini menggunakan metode yang digunakan yaitu dengan simulasi sistem menggunakan software ETAP (Electrical Transient Analyzer Programme). Didapatkan hasil Dengan melakukan simulasi, didapatkan selisih hubung singkat dan waktu kerja rele tanpa PLTS dan dengan PLTS. Penelitian lain yang dilakukan oleh ZamZami dengan judul Studi Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah Akibat Masuknya Distributed Generation Pada Sistem Distribusi Tenaga Listrik 20KV. Menggunakan metode yang digunakan yaitu dengan simulasi sistem menggunakan software EDSA (Electrical Distribution and Transmission System Analysis). Didapat hasil besar arus hubung singkat satu fasa ke tanah yang dihasilkan dari sebelum dan sesudah masuknya distributed generation berbeda yang dimana nilai dari besar arus hubung singkat setelah masuknya distributed generation lebih besar dari sebelumnya. Penelitian yang dilakukan oleh Irfan Affandi dengan judul Analisa Setting Relai Arus Lebih dan Relai Gangguan Tanah Pada Penyulang Sadewa di GI Cawang. Mengunakan metode Dilakukan perhitungan arus gangguan hubung singkat 3 fasa, 2 fasa, dan 1 fasa ke tanah. Dari hasil perhitungan dilihat bahwa 5
20
Embed
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Mutakhirerepo.unud.ac.id/17463/3/1104405031-3-BAB II.pdf · DG mempunyai kelebihan dan juga kekurangan. ... Terhindar dari kerugian pada jaringan
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Mutakhir
Penelitian ini merupakan pengembangan dari beberapa penelitian yang
telah dilakukan sebelumnya, yaitu mengenai Analisis Hubung Singkat Pada
Penyulang Bangli Dengan Beroperasinya PLTS Kayubihi. Referensi yang dipilih
dan digunakan sebagai acuan dari penelitian ini merupakan penelitian yang
membahas tentang analisis hubung singkat pada penyulang Abang serta
pengaturan waktu kerja rele arus lebih untuk memproteksi jaringan distribusi.
Referensi yang digunakan dalam penelitian ini merupakan penelitian
serupa dan penelitian terkait. Adapun beberapa tinjuan mutakhir dari referensi
tersebut yakni : penelitian yang dilakukan oleh I Nyoman Endy Triatmaja dengan
judul Analisis Hubung Singkat Pada Penyulang Bangli Dengan Beroperasinya
PLTS Kayubihi. Penelitian ini menggunakan metode yang digunakan yaitu
dengan simulasi sistem menggunakan software ETAP (Electrical Transient
Analyzer Programme). Didapatkan hasil Dengan melakukan simulasi, didapatkan
selisih hubung singkat dan waktu kerja rele tanpa PLTS dan dengan PLTS.
Penelitian lain yang dilakukan oleh ZamZami dengan judul Studi Hubung
Singkat Satu Fasa Ke Tanah Akibat Masuknya Distributed Generation Pada
Sistem Distribusi Tenaga Listrik 20KV. Menggunakan metode yang digunakan
yaitu dengan simulasi sistem menggunakan software EDSA (Electrical
Distribution and Transmission System Analysis). Didapat hasil besar arus hubung
singkat satu fasa ke tanah yang dihasilkan dari sebelum dan sesudah masuknya
distributed generation berbeda yang dimana nilai dari besar arus hubung singkat
setelah masuknya distributed generation lebih besar dari sebelumnya.
Penelitian yang dilakukan oleh Irfan Affandi dengan judul Analisa Setting
Relai Arus Lebih dan Relai Gangguan Tanah Pada Penyulang Sadewa di GI
Cawang. Mengunakan metode Dilakukan perhitungan arus gangguan hubung
singkat 3 fasa, 2 fasa, dan 1 fasa ke tanah. Dari hasil perhitungan dilihat bahwa
5
6
besar arus gangguan hubung singkat dipengaruhi oleh jarak titik gangguan,
semakin jauh jarak titik gangguan maka semakin kecil arus hubung singkat, begitu
pula sebaliknya. Didapatkan selisih waktu kerja relai di penyulang dengan waktu
kerja relai di incoming. Dapat disimpulkan bahwa setting OCR-GFR yang ada
dilapangan dalam kondisi baik. Didapat hasil Besar arus hubung singkat satu fasa
ke tanah yang dihasilkan dari sebelum dan sesudah masuknya distributed
generation berbeda yang dimana nilai dari besar arus hubung singkat setelah
masuknya distributed generation lebih besar dari sebelumnya.
Pada tugas akhir ini dilakukan analisa gangguan hubung singkat pada
penyulang Abang dengan beroperasinya PLTS Karangasem. Jenis gangguan
hubung singkat yang akan digunakan adalah gangguan hubung singkat 3 fasa
karena memiliki nilai arus gangguan yang tertinggi. Di desa Kubu, Karangasem
terdapat PLTS berkapasitas 1 MW yang terhubung pada jaringan distribusi PLN.
Tersambungnya energi listrik dari PLTS menuju jaringan distribusi
mengakibatkan peningkatan nilai arus hubung singkat, sehingga diperlukan
pengaturan ulang sistem proteksi untuk mengamankan jaringan tersebut. Rele arus
lebih digunakan untuk memproteksi jaringan dari arus hubung singkat yang
melebihi nilai setting arusnya.
2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
Pembangkit Listrik Tenaga Surya atau yang lebih dikenal dengan sebutan
Distributed Generation (DG) merupakan suatu pembangkit listrik dimana
peralatan - peralatan yang digunakan dalam pembangkit tersebut lebih kecil
dibandingkan dengan pembangkit pada umumnya yang sudah beroperasi yang
dihubungkan langsung dengan jaringan distribusi. Pembangkit ini berkapasitas
antara 50 kW sampai dengan 100MW serta tergolong pembangkit yang ramah
lingkungan. Penempatan dari DG berbeda dengan pembangkit konvensional yang
letaknya terpusat di suatu tempat sedangkan penempatan DG dapat berada di
beberapa titik sesuai dengan kebutuhan.
7
Pada umumnya DG cenderung mengarah kepada
teknologi energi terbarukan seperti pembangkit listrik tenaga angin, tenaga panas
bumi, sel surya dan pembangkit dari energi terbarukan lainnya. Di sisi lain
teknologi ini cenderung digunakan sebagai sistem back-up (cadangan) dari
jaringan listrik normal. Teknologi ini juga dapat digunakan sebagai sumber energi
utama di pulau yang terisolasi. DG mempunyai kelebihan dan juga kekurangan.
Adapun kelebihan menggunakan sistem DG:
1. Terhindar dari kerugian pada jaringan transmisi dan distribusi.
2. Sumber energi yang digunakan menggunakan energi terbarukan
3. Memungkinkan untuk penggunaan 1 fasa dan 3 fasa.
4. Memperbaiki kualitas daya pada sistem distribusi
Adapun kerugian menggunakan sistem DG adalah sebagai berikut (Mohmoud,
2010):
1. Sistem distribusi konvensional membutuhkan perlindungan yang memadai
untuk mengakomodasi pertukaran daya.
2. Sinyal untuk pengiriman sumber daya menjadi sangat rumit
3. Biaya investasi yang dikeluarkan terlalu mahal.
4. Meningkatkan nilai arus hubung singkat pada sistem
Terdapat berbagai versi tentang penjelasan DG diantaranya Institute of
Electrical and Electronics Engineers (IEEE), mendefinisikan Distributed
Generation sebagai pembangkitan energi listrik yang dilakukan oleh peralatan
Gambar 2.1 Contoh penggunaan DG berupa pembangkit
listrik tenaga surya
(Sumber : PLTS 1MW, Kubu, Karangasem
8
yang lebih kecil dari pembangkit listrik pusat sehingga memungkinkan terjadi
interkoneksi di hampir semua titik pada sistem tenaga listrik. Sedangkan
International Energy Agency (IEA), mendefinisikan Distributed Generation
sebagai unit pembangkit daya listrik pada sisi konsumen dan menyuplai daya
listrik langsung ke jaringan distribusi lokal.
Perkembangan teknologi DG terus berkembang dengan memfaatkan
pembangkit listrik skala kecil (mikrohidro) yang dikelola oleh pihak PLN atau
swasta (Independent Power Producer). Sejak tahun 2002, teknologi DG di
Indonesia dikenal sebagai “Pembangkit Listrik Skala Kecil Tersebar” seperti
yang tertuang dalam Peraturan Pemerintah Nomor 30 tahun 2002.
2.3 Gambaran Umum Saluran Tegangan Menengah (STM)
Berdasarkan UU ketenagalistrikan No 30 tahun 2009 dikatakan bahwa
Saluran Tegangan Menengah (STM) merupakan jaringan utama sebagai upaya
untuk menghindarkan rugi-rugi penyaluran (losses) dimana persyaratan tegangan
sesuai dengan UU harus dipenuhi oleh PT PLN Persero selaku pemegang Kuasa
Usaha Utama tersebut.
Dalam pembangunan dari Saluran Tegangan Menengah, terdapat beberapa
hal yang wajib dipenuhi untuk keamanan ketenagalistrikan, termasuk di dalamnya
adalah jarak aman minimal antara fasa dengan lingkungan, dan antara fasa dengan
tanah. Jaringan tegangan menengah biasanya menggunakan penghantar saluran
udara tanpa isolasi, kabel udara pilin (twisted) tegangan menengah, atau kabel
bawah tanah tegangan menengah (Sulasno, 1993).
2.3.1 Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM)
Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) merupakan salah satu
konstruksi saluran udara yang memiliki fungsi untuk penyaluran energi listrik.
Konstruksi ini merupakan yang paling banyak digunakan dimana memiliki ciri-
ciri penggunaan kawat penghantar telanjang yang ditopang dengan isolator pada
tiang besi atau beton. Penggunaan penghantar telanjang, dengan sendirinya harus
memperhatikan faktor yang terkait dengan keselamatan ketenagalistrikan, seperti
9
jarak aman minimum yang harus dipenuhi penghantar bertegangan 20 KV
tersebut antar fasa, dengan bangunan, dengan tanaman, dengan jangkauan
manusia ( Bawan, 2012 ). Pada umumnya kawat penghantar yang digunakan
adalah penghantar berisolasi setengah AAAC-S (half insulated single core).
Penggunaan penghantar ini tidak menjamin keamanan terhadap tegangan sentuh
yang dipersyaratkan akan tetapi untuk mengurangi resiko gangguan sementara
khususnya akibat sentuhan tanaman ( Sulasno, 1993 ).
2.4 Gangguan Pada Jaringan Distribusi
Gangguan adalah suatu ketidaknormalan (interferes) dalam sistem tenaga
listrik yang mengakibatkan mengalirnya arus yang tidak seimbang dalam sistem
tiga fasa. Gangguan dapat juga didefinisikan sebagai semua kecacatan yang
mengganggu aliran normal arus ke beban (Mardensyah, 2008).
Berikut merupakan definisi gangguan hubung singkat dan gangguan hubung
singkat 3 fasa.
2.4.1 Gangguan Hubung Singkat
Dalam proteksi sistem tenaga listrik, sangat penting untuk mengetahui
distribusi arus dan tegangan di berbagai tempat sebagai akibat timbulnya
gangguan. Karakteristik kerja rele proteksi dipengaruhi oleh besaran energi yang
dimonitor oleh rele sewperti arus dan tegangan. Dengan mengetahui distribusi
arus dan tegangan di berbagai tempat maka seseorang insinyur proteksi dapat
menentukan setelan (setting) untuk rele proteksi dan rating dari pemutus tenaga
/circuit breaker (CB) yang akan digunakan (Mardensyah, 2008).
Secara umum gangguan hubung singkat dapat dikatakan suatu gangguan
yang terjadi akibat adanya kesalahan antara bagian-bagian yang bertegangan.
Gangguan hubung singkat dapat terjadi akibat adanya isolasi yang tembus atau
rusak karena tidak tahan terhadap tegangan lebih, baik yang berasal dari dalam
maupun yang berasal dari luar (akibat sambaran petir). Berdasarkan pemaparan
tersebut gangguan hubung singkat dapat diartikan sebagai suatu keadaan pada
10
sistem dimana penghantar yang berarus terhubung dengan penghantar lain atau
dengan tanah sehingga menimbulkan arus hubung singkat( Zamzami, 2010 ).
Gangguan yang mengakibatkan hubung singkat dapat menimbulkan arus
yang jauh lebih besar dari pada arus normal. Bila gangguan hubung singkat
dibiarkan berlangsung dalam kurun waktu panjang maka banyak pengaruh-
pengaruh yang tidak diinginkan yang dapat terjadi misalnya (Stevenson, 1982) :
a. Berkurangnya batas-batas kestabilan untuk sistem daya.
b. Rusaknya perlengkapan yang berada dekat dengan gangguan yang
disebabkan oleh arus tak seimbang, atau tegangan rendah yang
ditimbulkan oleh hubung singkat.
c. Ledakan-ledakan yang mungkin terjadi pada peralatan yang mengandung
minyak isolasi sewaktu terjadinya suatu hubung singkat
d. Timbulnya kebakaran membahayakan orang yang menanganinya dan
merusak peralatan–peralatan yang lain.
e. Terpecah-pecahnya keseluruhan daerah pelayanan sistem daya itu oleh
suatu rentetan tindakan pengamanan yang diambil oleh sitem–sistem
pengamanan yang berbeda–beda, kejadian ini di kenal sebagai
“cascading”.
Perhitungan hubung singkat adalah suatu analisa kelakuan suatu sistem
tenaga listrik pada keadaan gangguan hubung singkat, dimana dengan cara ini
diperoleh nilai besaran-besaran listrik yang dihasilkan sebagai akibat gangguan
hubung singkat tersebut. Analisa gangguan hubung singkat diperlukan untuk
mempelajari sistem tenaga listrik baik waktu perencanaan maupun setelah
beroperasi kelak. Analisa hubung singkat digunakan untuk menentukan
pengaturan rele proteksi yang digunakan untuk melindungi sistem tersebut dari
kemungkinan adanya gangguan tersebut.
Tujuan dari perhitungan gangguan hubung singkat adalah untuk
menghitung arus maksimum dan minimum gangguan, dan tegangan pada lokasi
yang berbeda dari sistem tenaga untuk jenis gangguan yang berbeda sehingga
11
rancangan pengaman, rele dan pemutus yang tepat bisa dipilih untuk melindungi
sistem dari kondisi yang tidak normal dalam waktu yang singkat ( Cekdin, 2012 ).
Kegunaan dari analisis gangguan hubung singkat antara lain adalah
(Weedy, 1998 ):
a. Menentukan arus maksimum dan minimum hubung singkat tiga-fasa.
b. Untuk menentukan arus gangguan.
c. Penyelidikan operasi rele-rele proteksi.
d. Menentukan kapasitas pemutus daya.
e. Untuk menentukan distribusi arus gangguan dan tingkat tegangan busbar
selama gangguan.
2.4.2 Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa
Gangguan tiga fasa disebabkan oleh putusnya salah satu kawat fasa yang
letaknya paling atas pada transmisi atau distribusi dengan konfigurasi kawat antar
fasanya disusun secara vertikal. Kemungkinan lain adalah akibat pohon yang
cukup tinggi berayun sewaktu tertiup angin kencang sehingga menyentuh ketiga
kawat fasa transmisi atau distribusi. Arus gangguan hubung singkat harus
diamankan dengan cepat setelah gangguan terjadi, untuk itu dibutuhkan alat
pengaman yaitu PMT yang kapasitasnya ditentukan berdasarkan ata gangguan
hubung singkat tiga fasa pada lokasi gangguan (Masykur,2005).
Gambar 2.2 menunjukkan rangkaian ekivalen hubung singkat tiga fasa.
Gambar 2.2 Rangkaian gangguan tiga fasa
( Sumber : Sulasno, 1993 )
Dari gambar 2.2, dapat dilihat bahwa arus maupun tegangan dalam
keadaan gangguan tidak mengandung unsur urutan nol atau impedansi netral.
Zn
Z
Z Z
12
Oleh sebab itu, pada hubung singkat tiga fasa sistem pentanahan netral tidak
berpengaruh terhadap besarnya arus hubung singkat.
Dengan demikian:
Ia = Ib = Ic = 0 ......................................................................... (2.1)
Va – Vb =0 ; Va – Vc = 0 dan Vb – Vc = 0
Dengan kata lain, Va = Vb = Vc .......................................................................... (2.2)
Persamaan urutan tegangan pada gangguan hubung singkat tiga fasa dapat