4. ANALISA DATA CUBICLE DOUBLE INCOMING

4.1 Analisa Penggunaan Cubicle Single Incoming dan Double Incoming

Penyulang

PelangganTM

PelangganTR

> 200 kVA

CUBICLE SINGLEINCOMING

CUBICLE DOUBLEINCOMING

> 1 MVA

2000 A

2000 A

150/20 kV

BUS 20 kV

630 A

GI RUNGKUT

MVA1≤

kVA200≤

Gambar 4.1 Pemakaian cubicle ditinjau dari daya kontrak pelanggan

49

Untuk pelanggan yang mempunyai daya kontrak MVA1≤ memakai cubicle

single incoming dan untuk daya kontrak > 1MVA memakai cubicle double incoming.

Untuk daya > 1MVA memerlukan keandalan yang tinggi sehingga perlu dipakai

cubicle double incoming. Pemakaian cubicle digunakan pada daya > 200 kVA

merupakan pelanggan TM. Sedangkan untuk daya kVA200≤ tidak perlu memakai

cubicle, tetapi cukup dengan diambilkan dari GTT (Gardu Trafo Tiang) merupakan

pelanggan TR.

Catu daya listrik untuk pelanggan TM berasal dari penyulang yang terhubung

dengan bus 20 kV , kemudian dihubungkan oleh outgoing trafo sisi 20 kV dan baru

masuk ke trafo 150/20 kV ke sisi tegangan tinggi.

Sesuai Tarif Dasar Listrik (TDL) 2003, pemakaian daya > 200 kVA

(pelanggan TM 20 kV) dibagi dalam beberapa tarif, yaitu :

• Tarif S3

Golongan tarif dengan sambungan tegangan menengah yang diperuntukkan

badan sosial seperti Masjid, Gereja, Sekolah, Asrama Pelajar, Rumah Sakit,

dan sebagainya dengan daya yang disediakan serendah-rendahnya 201 kVA.

• Tarif B3

Golongan tarif dengan sambungan tegangan menengah yang diperuntukkan

keperluan bisnis besar dengan daya yang disediakan serendah-rendahnya 201

kVA.

• Tarif I3

Golongan tarif dengan sambungan tegangan menengah yang diperuntukkan

keperluan industri menengah dengan daya yang disediakan serendah-

rendahnya 201 kVA.

• Tarif P2

Golongan tarif dengan sambungan tegangan menengah yang diperuntukkan

keperluan gedung pemerintah, perjan, perum, gedung kantor perwakilan

negara asing dengan daya yang disediakan serendah-rendahnya 201 kVA.

50

4.1.1 Analisa Penggunaan Cubicle Single Incoming

Penggunaan cubicle single incoming lebih baik daripada tanpa memakai

cubicle atau konvensional. Dengan memakai cubicle dapat mengisolasi tegangan

tembus yang dapat membahayakan manusia.

Ditinjau dari sumber catu dayanya, cubicle single incoming dicatu dari satu

penyulang. Jadi apabila terjadi gangguan pada penyulang maka cubicle akan trip dan

listrik di pelanggan akan padam selama penyulang masih ada gangguan. Hal itulah

yang akhirnya memunculkan ide dengan menciptakan cubicle double incoming.

4.1.2 Analisa Penggunaan Cubicle Double Incoming

Cubicle double incoming dicatu oleh dua penyulang, dimana tiap-tiap

penyulang mencatu ke tiap-tiap incoming. Apabila penyulang satu ada gangguan

maka penyulang yang satunya akan beroperasi. Sehingga listrik di pelanggan tidak

padam.

4.2 Catu Daya Penyulang dengan Tegangan 20 kV

Gambar 4.2 Kabel N2XSY

51

Kabel N2XSY dapat digunakan untuk mencatu daya 20 kV dari penyulang

untuk sampai ke cubicle incoming dengan pemasangan indoor pada tegangan

menengah. Kabel jenis N2XSY mempunyai penghantar yang terbuat dari tembaga

dan isolasi yang terbuat dari bahan XLPE.

4.3 Perbandingan antara Cubicle Single Incoming dengan Double Incoming

4.3.1 Operasional Cubicle Single Incoming tanpa ATS

SEPAM

CT

HEATER50 W

220 VAC

LBS630 A

HEATER

Hz V

FUSE

HEATER

Battery Charger

CB

PenyulangSiwalankerto

CUBICLE SINGLE INCOMING

INCOMING OUTGOINGMETERING

2000 A

Trafo 150/20 kV

630 A

BUS 20 kV

M

LBS630 A

A

Gambar 4.3 Cubicle Single Incoming tanpa ATS

52

Rangkaian cubicle single incoming terbagi atas tiga cubicle yaitu incoming,

metering, dan outgoing yang catu dayanya berasal dari satu sumber. Sumber yang

dimaksud adalah penyulang. Jadi jika pada penyulang terjadi gangguan maka cubicle

akan trip.

Busbar

Battery Charger

LBS630 A

M

HEATER

Penyulang 1 Gambar 4.4 Incoming

Catu daya dari penyulang masuk melalui cubicle incoming dengan LBS pada

posisi close yang kemudian akan masuk ke busbar.

Heater berfungsi untuk menjaga kelembaban pada incoming.

53

Untuk lebih jelasnya dapat kita lihat pada wiring diagram di bawah ini.

20 kV, In 630 A

LBS630 A

L1

L2

L3

Gambar 4.5 Wiring diagram untuk incoming tipe IM

54

Hz V

LBS100 A

HEATER

PT

Fuse

Fuse

Busbar 3 phasa, 20 kV, 100 A

Gambar 4.6 Metering tipe CM

Fungsi dari metering adalah untuk pengukuran. Maka pada metering terdapat

PT. Pengukuran dapat dilihat pada voltmeter dan frekuensimeter. Fuse pada metering

berfungsi untuk melindungi PT. Dapat dilihat lebih jelas pada wiring diagram di

bawah ini.

55

Gam

bar

4.7

Wir

ing

diag

ram

unt

uk m

eter

ing

tipe

CM

BU

S 2

0 K

V, I

n =

100

A

Q1

FU

I-3

6,3

A

T5-

7

FU

4-6

1

1

1 1

V1

V2

VP2

P3

Hz

S6

11

22

R

S

T

N

20 k

V /

V3

100

V /

V3

50 V

A ,

CL

0,5

L1 L2 L3 N

CN

2

CN

3

CN

4

CN

1

For

Met

erin

gF

acili

ties

222

210

A

34

56

78

Q2

56

Antara metering dan incoming tipe NSM terhubung dengan busbar 3 phasa. Daya

masuk ke metering melewati fuse menuju ke trafo tegangan (PT) 20 kV 3 /100 3

kemudian melalui fuse menuju ke Voltmeter dan Frekuensimeter. Jadi fungsi dari

metering adalah untuk pengukuran.

XA1

1

2

3

4

01

02

03

04

S

R

T

N

To SEPAM

Bus 20 KV, In = 630 AL1

L2

L3

T1

T2

T3

2S2

2S2

2S2

2S1

2S1

2S1

Q1

100-200A / 5-5A15VA, 10P10

31000

kVI × 31000

20×

Gambar 4.8 Wiring diagram untuk outgoing tipe DM1-W

Outgoing dan metering terhubung dengan busbar tiga phasa. Pada outgoing

terdapat CT, dimana sisi sekunder dari CT terhubung dengan sepam.

Pada outgoing juga terdapat CB dengan media pemutus gas SF6 yang

interlock dengan earthing switch. CB dapat dioperasikan secara manual (dengan

menarik keluar dari panel outgoing) dan secara otomatis ( dengan dikoordinasikan

dengan sepam) jika arus yang mengalir diluar dari setting.

MVASC = = 14500 = 502,3MVA

57

Jika daya yang melewati CB lebih besar dari 13,85 MVA maka CB akan

rusak.

Jadi pada outgoing berfungsi untuk proteksi terhadap arus menggunakan CB

dengan media pemutus gas SF6 dan menyalurkan daya untuk dipakai oleh pelanggan.

4.3.2 Cubicle Double Incoming Dengan ATS Pada Pelanggan UKP

SEPAM

CT

HEATER

LBS630 A

HEATER

Hz V

LBS100 A

FUSE

HEATER

PT

HEATER

LBS630 A

CB

RCV 420

PenyulangJemursari

PenyulangSiwalankerto

2000 A

630 A 630 A

Incoming 1 Incoming 2 Metering Outgoing

ATS

Battery Charger

TRAFO150 / 20 KV

A

Gambar 4.9 Cubicle Double Incoming dengan ATS

Rangkaian cubicle double incoming terdiri dari tiga cubicle, yaitu satu buah

incoming tipe NSM untuk dua incoming yang masing-masing incoming dicatu oleh

satu penyulang, metering dan outgoing.

58

Dapat kita ambil contohnya pada pelanggan TM UKP. Incoming 1 dicatu dari

penyulang Siwalankerto sebagai penyulang utama sedangkan incoming 2 dicatu dari

penyulang Jemursari sebagai penyulang standby, dimana penyulang standby akan

bekerja jika terjadi gangguan pada penyulang Siwalankerto.

M M

RCV 420BatterayCharger

Busbar

Y2 Y2

Y1Y1

Neon VoltageDevider

Neon VoltageDevider

Heater50 W

220 VAC

Heater50 W

220 VAC

LBS630 A

LBS630A

Penyulang SiwalankertoPenyulang Jemursari

Gambar 4.10 Double incoming tipe NSM yang menggunakan ATS

Tipe NSM ini dapat disetting dengan setting normal dan standby untuk tiap

incoming. Misalkan incoming 1 disetting normal dan dicatu oleh Penyulang

Siwalankerto sedangkan incoming 2 disetting standby dan dicatu oleh Penyulang

Jemursari, maka incoming 1 akan beroperasi selama Penyulang Siwalankerto tidak

ada gangguan. Jika Penyulang Siwalankerto mengalami gangguan, maka incoming 1

akan trip dan dengan sistem ATS incoming 2 akan beroperasi/ bekerja. Jika

Penyulang Siwalankerto sudah tidak mengalami gangguan maka dengan sistem ATS

incoming 2 akan trip dan incoming 1 beroperasi dengan dicatu dayanya dari

penyulang Siwalankerto.

Untuk metering menggunakan tipe CM dan outgoing menggunakan tipe

DM1-W, sama seperti metering dan outgoing pada cubicle single incoming.

59

4.4 Setting pembatas daya pelanggan berdasarkan TDL 2003 di sisi Cubicle

Outgoing

Untuk setting pembatas daya pelanggan meliputi :

• 1,05 x In, tidak trip > 60 menit

• 1,20 x In, trip < 20 menit

• 1,50 x In, trip < 10 menit

• 4 x In, dikoordinasikan dengan OCR

Misalkan, pelanggan UKP dengan daya kontrak 2180 kVA, maka In dapat dihitung

dengan rumus :

kVA = 1,73 Vline Iline maka Vline 1,73

KVA In = = 63AA 62,9311 KV 20 3

KVA 2180≈=

Setting relay :

• 1,05 x 63 tidak trip > 60 menit ( setting 62 menit )

Pelanggan dapat memakai arus sebesar 66,15 A tidak selama 62 menit

• 1,20 x 63 trip < 20 menit ( setting 15 menit )

Pelanggan dapat memakai arus sebesar 75,6 A tidak lebih dari 15 menit

• 1,50 x 63 trip < 10 menit ( setting 2 menit )

Pelanggan dapat memakai arus sebesar 94,5 A tidak lebih dari 2 menit

• 4 x 63 dikoordinasikan dengan OCR

Pelanggan dapat memakai arus 252 A untuk Istart

Arus lebih(Ampere)

1,05 In 1,2 In 1,5 In 4 In

Tripp

ing ti

me(d

etik)

Gambar 4.11 Grafik arus lebih terhadap waktu pemutusan sesuai TDL 2003

60

Dari grafik dapat kita ketahui bahwa semakin besar arus yang dipakai, maka

semakin cepat waktu pemutusan. Hal itu dimaksudkan untuk membatasi arus yang

dapat dipakai oleh pelanggan. Jadi yang menyebabkan trip adalah arus lebih.

4.5 Proteksi Cubicle Outgoing Double Incoming

Busbar

EarthingSwitch

Sepam

CT

CB

Shunt triprelease

A

Gambar 4.12 Single Line dari Outgoing

Proteksi pada outgoing dikontrol melalui Sepam. Proteksi pokok yang ada

pada Sepam adalah proteksi terhadap arus lebih dan terhadap earth fault.

61

Gambar 4.13 Wiring diagram dari Sepam 1005

Proteksi yang ada pada sepam meliputi :

• Phase over current (50/51)

Jika satu atau dua atau tiga dari arus setiap phasanya melebihi batas dari

setting maka CB akan trip dalam waktu tertentu. ( setting : standart inverse

time, very inverse time, extremely inverse time).

• Earth fault (50N/51N)

Jika arus gangguan diluar batas dari setting maka CB akan trip dalam waktu

tertentu. ( setting : standart inverse time, very inverse time, extremely inverse

time ).

62

• Thermal overload (49)

Jika suhu dalam cubicle melebihi dari batas setting maka CB akan trip (

setting : 50% - 200% dari suhu normal ).

• Negative sequence unbalance (46)

Jika perbedaan arus pada salah satu phasanya terhadap arus setting maka CB

akan trip dalam waktu tertentu. (setting : 10% Ib ≤ Ii ≤ 500% Ib).

• Locked rotor (51LR)

Rotor pada motor akan terkunci apabila satu atau lebih dari arus tiga phasanya

melebihi setting. ( setting : 50% In < I < 500% In )

• Start (66)

Jika Istart motor melebihi batas setting maka CB akan trip ( setting : 1 In < Is <

60 In )

• Phase under current (37)

Apabila arus pada salah satu phasanya dibawah dari batas setting maka CB

akan trip ( setting : 5% In > Is > 100% In )

Keterangan :

Ib = Besarnya arus pada saat keadaan seimbang (balance)

In = Arus nominal

Is = Arus setting

Ib = Arus balance

Tabel 4.1 Harga k untuk unbalance (Ii / Ib)

63

Ii / Ib (%) k Ii / Ib (%) k Ii / Ib (%) k

10 99,95 110 4,24 310 1,577

15 54,50 120 3,90 320 1,53

20 35,44 130 3,61 330 1,485

25 25,38 140 3,37 340 1,444

30 19,32 150 3,15 350 1,404

33,33 16,51 160 2,96 360 1,367

35 15,34 170 2,80 370 1,332

40 12,56 180 2,65 380 1,298

45 10,53 190 2,52 390 1,267

50 9,00 200 2,40 400 1,236

55 8,21 210 2,29 410 1,18

57,7 7,84 220 2,14 420 1,167

60 7,55 230 2,10 430 1,154

65 7,00 240 2,01 440 1,13

70 6,52 250 1,94 450 1,105

75 6,11 260 1,86 460 1,082

80 5,74 270 1,80 470 1,06

85 5,42 280 1,74 480 1,04

90 5,13 290 1,68 490 1,02

95 4,87 300 1,627 500≥ 1

100 4,64

Dapat kita lihat dengan contoh setting sepam sebagai pembatas dan proteksi

berikut ini :

Pada pelanggan UKP mempunyai daya kontrak 2180 kVA, maka arus nominal dapat

dihitung dengan rumus sebagai berikut :

kVA = 1 V73, line Iline maka Vline 1,73

kVA In = = 63AA 62,9311 kV 20 3

kVA 2180≈=

Untuk proteksi terhadap arus lebih dapat disetting sebagai berikut:

64

• Standart inverse time

Arus lebih (I) yang mengalir sebesar 1,2 In = 75,6 A dan time delay(T) = 1 detik.

Menurut TDL 2003 arus lebih (I) sebesar 1,2 In harus trip sebelum 20 menit.

Setting agar arus yang mengalir sebesar 1,2 In akan trip setelah 19 menit (t) dapat

disetting dengan menentukan arus setting (Is) dengan rumus dibawah ini.

97,21)/(

14,02,

TIsI

t oo ×−

= , maka Is = 75,4438 A

tT

IsI

97,214,01

02,0

+=

50

97,214,01

+=

tT

IsI

50

114097,2114,016,75

×

×+=

Is

Is = 75,6 / 1,002069546 = 75,4438 A

Jadi untuk memenuhi syarat dari TDL 2003 maka Is untuk standart inverse time

disetting 75,4 A.

• Very inverse time

Arus lebih (I) yang mengalir sebesar 1,2 In = 75,6 A dan time delay(T) = 1 detik.

Menurut TDL 2003 arus lebih (I) sebesar 1,2 In harus trip sebelum 20 menit.

Setting agar arus yang mengalir sebesar 1,2 In akan trip setelah 19 menit (t) dapat

disetting dengan menentukan arus setting (Is) dengan rumus dibawah ini.

5,11)/(

5,13 TIsI

t ×−

= , maka Is = 75,007 A

tT

IsI

5,15,131+=

tT

IsI 91+=

11401916,75 ×

+=Is

Is = 75,6 / 1,0072069546 = 75,0079 A

65

Jadi untuk memenuhi syarat dari TDL 2003 maka Is untuk very inverse time

disetting 75 A.

• Extremely inverse time

Arus lebih (I) yang mengalir sebesar 1,2 In = 75,6 A dan time delay(T) = 1 detik.

Menurut TDL 2003 arus lebih (I) sebesar 1,2 In harus trip sebelum 20 menit.

Setting agar arus yang mengalir sebesar 1,2 In akan trip setelah 19 menit (t)

dapat disetting dengan menentukan arus setting (Is) dengan rumus pada halaman

berikut.

808,01)/(

802

TIsI

t ×−

= , maka Is = 72,5165 A

tT

IsI

808,0801

2

+=

tT

IsI

808,0801+=

1140808,018016,75

××

+=Is

Is = 75,6 / 1,042521362 = 72,5165 A

Jadi untuk memenuhi syarat dari TDL 2003 maka Is untuk extremely inverse time

disetting 72,5 A.

Untuk proteksi terhadap arus gangguan yang menyebabkan terjadi unbalance

dapat disetting sebagai berikut:

Setting Is = 50 % ( 10 IbIsIb %500% ≤≤ )

Lihat harga k pada tabel 2.3 untuk Ii / Ib = 50 maka didapat harga k = 9

t = k × T = 9 × 1 detik = 9 detik

Jika terjadi unbalance 50 %, maka dalam waktu t = 9 detik CB akan trip. ≥

66

4.6 Perhitungan CT pada outgoing sebagai pembatas daya kontrak pelanggan

CT di outgoing dipasang menurut besarnya daya kontrak yang diperlukan oleh

pelanggan. Pemilihan CT dapat kita lihat pada contoh berikut ini :

UKP dengan

Daya Kontrak = 2180 kVA

Tegangan nominal = 20 kV

kVA = 1,73 Vline Iline maka Vline 1,73

kVA In = = 63AA 62,9311 kV 20 3

kVA 2180≈=

Arus yang diambil dari hasil perhitungan adalah 63 A, jadi CT yang dipakai oleh

UKP adalah 75 A

Faktor kali = PT ratio CT ratio ×

= 10020000 ×5

75

= 3000 kali

Kegunaan faktor kali yaitu jika pada kWHmeter menunjukkan 10 kWH berarti

penunjukkan kWHmeter sebenarnya adalah 10 kWH x 3000 = 30000 kWH.

Tabel 4.2 Perhitungan CT dan faktor kali

No.

Besar Daya Kontrak (kVA)

Perhitungan CT

(Ampere)

CT yang dipakai

(Ampere)

Potential Transformer

(Volt)

Faktor Kali

1 210 6,062 510

3100

320000

400

2 240 6,928 510

3100

320000

400

3 275 7,938 510

3100

320000

400

4 300 8,660 510

3100

320000

400

67

Tabel 4.2 Perhitungan CT dan faktor kali (sambungan)

No.

Besar Daya Kontrak (kVA)

Perhitungan CT

(Ampere)

CT yang dipakai

(Ampere)

Potential Transformer

(Volt)

Faktor Kali

5 345 9,959 510

3100

320000

400

6 555 16,021 520

3100

320000

800

7 690 19,918 520

3100

320000

800

8 865 24,97 525

3100

320000

1000

9 1040 30,022 540

3100

320000

1600

10 1110 32,042 540

3100

320000

1600

11 1385 39,981 540

3100

320000

1600

12 1730 49,94 550

3100

320000

2000

13 1865 53,838 560

3100

320000

2400

14 2180 62,931 575

3100

320000

3000

68

Tabel 4.2 Perhitungan CT dan faktor kali (sambungan)

No.

Besar Daya Kontrak (kVA)

Perhitungan CT

(Ampere)

CT yang dipakai

(Ampere)

Potential Transformer

(Volt)

Faktor Kali

15 2500 72,169 575

3100

320000

3000

16 2770 79,963 5100

3

1003

20000

4000

17 3465 100,02 5150

3

1003

20000

6000

18 3880 112,005 5150

3

1003

20000

6000

19 4330 124,99 5150

3

1003

20000

6000

20 5540 159,926 5200

3

1003

20000

8000

21 6230 179,844 5200

3

1003

20000

8000

Tabel 4.3 Contoh pelanggan TM dengan daya kontraknya

No Nama Pelanggan

TM Alamat

Daya kontrak

(kVA) Tarif

Faktor

kali

1 MGI Rungkut Industri 3 210 I3 400

2 PT. MHE Rungkut Industri 1 240 I3 400

3 PT. NS Rungkut Industri 1 275 I3 400

69

Tabel 4.3 Contoh pelanggan TM dengan daya kontraknya (sambungan)

No Nama Pelanggan

TM Alamat

Daya kontrak

(kVA) Tarif

Faktor

kali

4 PT. SIER Rungkut Industri 3 300 I3 400

5 PPS Rungkut Industri 1 345 I3 600

6 PT. C Rungkut Industri 3 555 I3 600

7 PT. MP Rungkut Industri 4 690 I3 800

8 GW PT. SIER Rungkut Industri Raya 690 B3 1200

9 PT. WK Rungkut Industri 1 865 I3 1200

10 CV. SA Rungkut Industri 1 1040 I3 2000

11 RSI Kali Rungkut Raya 1110 I3 1600

12 UKP Siwalankerto 1110 S3K 2000

13 SJI Rungkut Industri 4 1385 I3 2000

14 PT. FMI Waru 1730 I3 2000

15 US Trenggilis Mejoyo 1865 S3K 3000

16 UKP Siwalankerto 2180 S3K 4000

17 PT. MI Rungkut Industri Raya 2180 I3 4000

18 PT. R Berbek Industri 5 2500 I3 4000

19 PT. MM Margorejo 2770 B3 4000

20 PT. U Rungkut Industri 4 3465 I3 4000

21 PT. MS Waru 3880 I3 6000

22 PT. PB Berbek Industri 1 4330 I3 8000

23 PT. LI Gedung Baruk Raya 6230 I3 8000

Dilihat dari tabel diatas, maka pemasangan CT pada pelanggan TM sudah

memenuhi syarat, dilihat dari kapasitas CT yang dipasang disesuaikan dengan daya

kontraknya.

70

4.7 Interlock

Suatu sistem dikatakan interlock jika kedua-duanya tidak dapat dioperasikan

secara bersamaan. Interlock untuk cubicle double incoming terdapat pada :

• LBS di incoming 1 dengan LBS di incoming 2

• CB dengan earthing switch yang terletak di outgoing

Incoming 1 Incoming 2

LBS630 A

LBS630 A

Gambar 4.14 Interlock untuk LBS pada incoming 1 dengan LBS pada incoming 2

Jadi incoming 1 dan incoming 2 tidak dapat dioperasikan secara bersamaan.

LBS630 A

PT

LBS630 A

LBS630 A

Incoming 1 Incoming 2 Metering

CB

CT

Outgoing Gambar 4.15 Interlock untuk CB dengan earthing switch pada outgoing

Karena disconnector and earthing switch merupakan sistem yang interlock maka

LBS dan earthing switch tidak dioperasikan secara bersamaan, begitu juga pada CB

dan earthing switch pada outgoing.