laporan kp

Jurusan Teknik Elektro Rahman Ikhlas

FakultasTeknik 05 175 089

Universitas Andalas

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang dan Permasalahan

Suatu sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian utama yaitu pusat

pembangkit listrik, saluran transmisi, dan jaringan distribusi. Pusat pembangkit

listrik seperti Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), Pembangkit Listrik Tenaga

Gas (PLTG), Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pembangkit Listrik

Tenaga Gas Uap (PLTGU), Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP),

danPembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) membangkitkan tenaga listrik dan

kemudian menyalurkannya melalui saluran transmisi setelah terlebih dahulu

dinaikkan tegangannya oleh transformator penaik tegangan (step-up transformer)

yang ada di pusat pembangkit listrik. Hal ini digambarkan oleh gambar

1.1.Saluran transmisi di PLN kebanyakan mempunyai tegangan tinggi sebesar

70kV, 150kV, dan 500 kV.

Saluran transmisi ada yang berupa saluran udara dan ada pula yang berupa

kabel tanah.Saluran transmisi PLN kebanyakan berupa saluran udara karena

harganya jauh lebih murah dibandingkan dengan kabel tanah.Kerugian saluran

udara dibandingkan dengan kabel tanah adalah bahwa saluran udara mudah

terganggu misalnya terkena petir, pohon, layangan yang tersangkut, dan lain-

lain.Energi listrik yang lewat melalui saluran transmisi kemudian diteruskan ke

Gardu Induk (GI) untuk diturunkan tegangannya melalui transformator penurun

tegangan (step-down transfomer) menjadi tegangan menengah atau yang juga

disebut sebagai tegangan distribusi primer.Tegangan distribusi primer yang

dipakai PLN adalah 20kV, l2kV, dan 6kV.Kecenderungan saat ini menunjukkan

bahwa tegangan distribusi primer PLN yang berkembang adalah 20kV.Setelah

energi listrik disalurkan melalui jaringan distribusi primer, maka akan diturunkan

tegangannya dalam gardu-gardu distribusi menjadi tegangan rendah dengan

tegangan 380 Volt.



Universitas Andalas

2

Gambar 1.1.

Skema Pusat Pembangkit Listrik yang Dihubungkan Melalui Saluran Transmisi ke Gardu Induk

Keterangan:

G = Generator

P.S. = Pemakaian Sendiri

T.T. = Tegangan Tinggi

T.M. = Tegangan Menengah

Peralatan-peralatan yangterpasang pada sistem tenaga listrik, seperti

generator, busbar, transformator, saluran udara tegangan tinggi,saluran kabel

bawah tanah, dan sebagainya membutuhkan sistem pengaman terhadap kondisi

tidak normal operasi sistem tenaga listrik.Tanpa adanya sistem proteksi yang

berfungsi sebagai sistem pengaman, tenaga listrik yang dihasilkantidak dapat

ditransmisikan dan didistribusikan kepadakonsumen dengan tingkat kehandalan

atau kualitas yangtinggi.

Bila suatu jaringan tidak memiliki sumber daya reaktif di daerah sekitar

beban, maka akan mengalir arus reaktif pada jaringan, yang berakibat pada

penurunan faktor daya, peningkatan rugi-rugi jaringan, penurunan tegangan

khususnya pada ujung saluran, dan regulasi tegangan yang memburuk. Hal ini



Universitas Andalas

3

akan menimbulkan kerugian baik pada produsen dalam hal ini adalah PLN

sebagai penyedia listrik maupun konsumen (pemakai listrik).Alternatif untuk

mengurangi akibat dari meningkatnya arus reaktif ini adalah dengan melakukan

kompensasi daya reaktif, yang bertujuan untuk transportasi daya reaktif pada

jaringan tenaga listrik dan menjaga agar profil tegangan selalu berada pada batas-

batas yang diijinkan. Alternatif yang dapat dilakukan adalah dengan memasang

kapasitor shunt.

1.2 Maksud dan Tujuan Kerja Praktek

Maksud dari pelaksanaan kerja praktek di Gardu Induk Pauh Limo ini

adalah untuk memenuhi mata kuliah wajib dalam menempuh jenjang pendidikan

S-1 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Andalas.Sedangkan,

tujuan dari pelaksanaan kerja praktek ini adalah untuk mengetahui aplikasi dari

teori-teori ilmu pengetahuan yang telah penulis dapatkan selama perkuliahan.

Dengan adanya kegiatan kerja praktek ini diharapkan juga dapat memberikan

manfaat, diantaranya:

A. Bagi mahasiswa

Mengenal peralatan yang ada di perusahaan dan mendapatkan

pengalaman kerja dalam rangka pengembangan pengetahuan melalui

penerapan ilmu dan latihan kerja serta pengamatan teknis di lapangan.

Melihat hubungan antara teori yang didapat di perkuliahan dengan yang

ada di lapangan (perusahaan).

Mengenali sistem kerja dan organisasi perusahaan serta memperluas

wawasan mahasiswa tentang dunia kerjasehingga dihasilkan sarjana

yang terampil serta mampu memecahkan masalah yang dihadapi dalam

dunia kerja.

Membina hubungan baik antara Jurusan Teknik Elektro Fakultas

Teknik Universitas Andalasdengan Gardu Induk Pauh Limo

B. Bagi perusahaan

Membina hubungan yang baik dengan pihak institusi pendidikan.

Merealisasikan partisipasi dunia usaha terhadap perkembangan dunia

pendidikan.



Universitas Andalas

4

1.3 Waktu dan Tempat Pelaksanaan Kerja Praktek

Tempat pelaksanaan kerja praktek adalah di Gardu Induk Pauh Limo

dengan waktu pelaksanaan 6 Desember 2011 –6 Januari 2012.

1.4 Pembatasan Masalah

Pada pelaksanaan kerja praktek ini, penulis membatasi masalah sesuai

dengan ilmu yang dipelajari penulis di Gardu Induk Pauh Limo, yaitu mengenai

“Performansi saluran transmisi pada gardu indik Pauh limo”

1.5 Metode Pengumpulan Data

Selama melakukan kerja praktek, metode yang digunakan penulis dalam

pengumpulan data-data dalam pembuatan laporan adalah sebagai berikut :

1. Metode Observasi

Metode observasi merupakan suatu metode pengumpulan data dengan

mengadakan pengamatan secara langsung terhadap objek permasalahan.

Dalam hal ini, mengenai “Performansi saluran transmisi pada gardu

indik Pauh limo”

2. Metode Wawancara

Metode wawancara merupakan metode pengumpulan informasi dengan

cara melakukan wawancara, tanya jawab, dan diskusi dengan staf

perusahaan Gardu Induk Pauh Limo dan narasumber yang mempunyai

pengetahuan mengenai objek permasalahan yang sedang penulis kaji.

3. Metode Studi Literatur (studi pustaka)

Metode studi literatur dilakukan dengan cara mencari teori dari buku-

buku dan internet.



Universitas Andalas

5

1.6 Sistematika Penulisan

Dalam penulisan laporan kerja praktek ini, penulis membagi dalam lima

bab, antara lain:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang danpermasalahan, maksud dan tujuan

kerja praktek, waktu dan tempat pelaksanaan kerja

praktek,pembatasan permasalahan, metode pengumpulan data, dan

sistematika penulisan laporan kerja praktek.

BAB II TINJAUAN UMUM GI PAUH LIMO

Bab ini berisi deskripsi tentang Profil Perusahaan;Visi, Misi,

Motto, dan TugasGardu Induk Pauh Limo; Sejarah Berdirinya

Gardu Induk Pauh Limo; Tata Nilai / Budaya Perusahaan; Lokasi

Gardu Induk Pauh Limo;Wilayah Kerja; Struktur Organisasi;

BAB III TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini membahas tentang teori-teori dasar yang digunakan penulis

dalam menganalisa judul laporan kerja praktek.

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN

Bab ini membahas tentang judul laporan penulis.

BAB V PENUTUP

Bab ini berisi tentang kesimpulan dari permasalahan yang diangkat

oleh penulis, serta saran-saran penulis setelah satu bulan kerja

praktek diGardu Induk Pauh Limo.



Universitas Andalas

6

BAB II

TINJAUAN UMUM PERUSAHAAN

2.1. Sejarah Berdirinya PT. PLN (Persero) P3B Unit Pelayanan Transmisi

(UPT) Padang

Sistem kelistrikan di kota Padang dimulai pada tahun 1952 yaitu dengan

didirikannya Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) Simpang Haru yang pada

awalnya memiliki daya terpasang 2 x 772 kW. Ketika itu pengelolaannya berada

di bawah PLN cabang Padang. Pada tahun 1963 dilakukan penambahan

pembangkit dengan pemasangan diesel 2 x 1 MW di PLTD Simpang Haru.

Kemudian, pada tahun 1968 daya terpasang ditambah lagi dengan pemasangan

diesel di PLTD Simpang Haru 1 x 900 kW. Pada tahun 1973 dilakukan lagi

penambahan diesel pada PLTD Simpang Haru sebesar 1 x 1240 kW. Kemudian

pada tahun 1975 ditambah lagi dengan pemasangan satu unit diesel PLTD

Simpang Haru sebesar 1 x 2430 kW. Pada tahun 1977 ditambah lagi dua unit

diesel pada PLTD Simpang Haru dengan daya terpasang 2 x 2520 kW. Dan tahun

1978 ditambah lagi dua unit diesel pada PLTD Simpang Haru sebesar 2 x 4040

kW. Pada tahun 1982 dibangun Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) Pauh

Limo Alsthom I, II dengan daya terpasang 2 x 23,5 kW.

Pada tahun 1972 Peraturan Pemerintah No.18/1972 menyatakan bahwa

Perusahaan Listrik berubah menjadi Perusahaan Umum (Perum). Pada tahun 1983

berdiri PLN Sektor Padang dan kemudian dilakukan pemindahan pengelolaan

PLTD Simpang Haru yang semula di bawah PLN Cabang Padang menjadi aset

PLN Sektor Padang di bawah PLN Wilayah III, dan sebagai kepala PLN Sektor

Padang pertama adalah Ir. Abimanyu Suyoso.

Pada tanggal 12 Maret 1983 PLTG Pauh Limo, Alsthom I, II mulai

beroperasi bersamaan dengan SUTM 20 kV antara Pauh Limo - PLTD Simpang

Haru dan SUTM 20 kV Pauh Limo - Indarung (khusus untuk pelayanan PT.

Semen Padang).



Universitas Andalas

7

Pada tanggal 26 Mei 1983 Presiden Soeharto meresmikan instalasi peralatan

pembangkit dan penyaluran energi listrik PLN (Persero) Sektor Padang.

Kemudian pada 14 September 1983 SUTT 150 kV Pauh Limo Ombilin/Salak

beserta GI Solok dan GI Ombilin/Salak diresmikan pula.

Pada Juli 1988 GI Indarung 150 kV mulai dioperasikan. Pada tanggal 26

Desember 1990 dilakukan penggantian kepala PLN Sektor Padang dari Ir.

Abimanyu Suyoso kepada Ir. Suharso. Pada 1993 dilakukan penambahan PLTG

sebanyak dua unit dengan merk General Electric dengan kapasitas 30 MW per-

unit di Pauh Limo.

Peraturan pemerintah No. 23/1994 tanggal 16 Juni 1994 tentang pengalihan

Perusahaan Umum Listrik Negara menjadi PT. PLN (Persero) dengan akta notaris

Sutjipto, S.H No. 169 tanggal 30 Juni 1994 di Jakarta mengubah bentuk

perusahaan PLN menjadi sebuah Persero yang sebelumnya merupakan perusahaan

umum.

Pada tanggal 5 Agustus 1994 dilaksanakan penambahan satu unit Alsthom

PLTG Pauh Limo dengan kapasitas 21,3 MW dan pengoperasian unit General

Electric I & II dengan daya terpasang 2 x 34 MW. Pada tahun 1995 kantor PT.

PLN (Persero) Sektor Padang dipindahkan dari komplek PLTG Pauh Limo ke

kantor baru Jl. By Pass km 6 Lubuk Begalung Padang.

Tanggal 16 April 1995 kepala PT.PLN (Persero) Sektor Padang diganti dari

Bapak Ir. Suharso kepada Ir. Purwako berdasarkan Surat Keputusan direksi PT.

PLN (Persero) Pusat No.005.K/023/DIR/1994 tanggal 12 Februari 1994 tentang

perubahan struktur organisasi PT. PLN (Persero) Wilayah III Sumbar Riau

Padang Pola VII kelas II.

Kemudian sejak bulan November 1996 PLN Sektor Padang yang semula

menginduk pada PLN wilayah III yang berkedudukan di Padang selanjutnya

menginduk ke PLN Pembangkitan dan Penyaluran Sumatera Bagian Selatan

(Kitlur) setelah dibentuknya dua organisasi baru di wilayah Sumatera, PT. PLN

(Persero) Kitlur Sumatera Bagian Utara berkedudukan di Medan dan PT. PLN

(Persero) Kitlur Sumatera Bagian Selatan berkedudukan di Palembang.



Universitas Andalas

8

Pada 1997 dibangun Gardu Induk Padang Industrial Park (PIP) yang

interkoneksi dengan Gardu Induk pauh Limo dan Gardu Induk Lubuk Alung.

Selanjutnya, pada tahun 2000 Gardu Induk Padang Industrial Park diresmikan

untuk operasi melayani kebutuhan industri dan penerangan sekitar wilayah

Padang Industrial Park dengan daya terpasang 20 MVA.

Instalasi yang dikelola PT. PLN (Persero) Sektor Padang ini, pada awal

berdirinya terdiri dari 10 unit PLTD (Simpang Haru) dengan total daya terpasang

15,50 MW. Selanjutnya instalasi pembangkitan dan penyaluran yang semula

dikelola Cabang Padang diserahkan pengelolaannya ke PLN Sektor Padang

dengan unit asuh :

1. Unit PLTD Simpang Haru

2. Unit PLTG Pauh Limo

3. Unit TRAGI Padang

4. Unit TRAGI Solok

Kemudian PT. PLN (Persero) Sektor Padang yang semula menginduk ke

PT. PLN (Persero) Kitlur Sumbagsel pecah menjadi P3B Sumatera UPT Padang

berdasarkan SK. Direksi No.021.K/010/DIR/2005 tanggal 27 Januari 2005 tentang

Organisasi PT. PLN (Persero) Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban Sumatera

Unit Pelayanan Transmisi Padang yang diberlakukan tanggal 1 Mei 2005 yang

diikuti dengan perubahan nama Unit TRAGI Padang menjadi Unit TRAGI PIP

(Padang Industrial Park). Sehingga unit asuh yang berada di bawah PT. PLN

(Persero) Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban Sumatra Unit Pelayanan

Transmisi Padang adalah:

1. TRAGI PIP

2. TRAGI Solok

3. TRAGI Padang Luar

4. TRAGI Payakumbuh

5. TRAGI Kiliran Jao

6. TRAGI Garuda Sakti

Pada bulan April 2005 terjadi penyatuan PT. PLN (Persero) Kitlur

Sumbagsel dengan PT. PLN (Persero) Kitlur Sumbagut menjadi P3BS



Universitas Andalas

9

(Penyaluran dan Pusat Pengaturan Beban Sumatera) yang berlokasi di Jl. S

Parman Padang (Ulak Karang).

Dengan berdirinya P3BS ini maka P3BS mempunyai 6 UPT dan 3 UPB,

yaitu:

1. UPT Aceh

2. UPT Pematang Siantar

3. UPT Padang

4. UPT Palembang

5. UPT Bengkulu

6. UPT Lampung

Pada tahun 2009 bertambah 2 UPT yakni:

1. UPT Pekanbaru

2. UPT Tanjung Karang

Adapun UPB di wilayah Sumatra terdiri atas:

1. Sumbagut (Sumatra bagian utara)

2. Sumbagteng (Sumatra bagian tengah)

3. Sumbangsel (Sumatra bagian selatan)

2.2. Struktur Organisasi PT. PLN (Persero) P3B Sumatera Unit Pelayanan

Transmisi (UPT) Padang

PT. PLN (Persero) P3B Sumatra UPT Padang diepalai oleh seorang

Manager yang membawahi:

1. Asisten Manager Engineering, yang membawahi :

AM Rencana dan Evaluasi Operasi

AM Rencana dan Evaluasi Pemeliharaan SUTT

AM Rencana dan Evaluasi Pemeliharaan Gardu Induk

AM Kinerja dan Sistem Informasi

AM K3, Lingkungan Hidup dan DIKLAT

Juru Utama Teknik

Juru Administrasi Teknik

2. Asisten Manajer Operasi dan Pemeliharaan membawahi:

Supervisor Pembinaan Operasi.



Universitas Andalas

10

Supervisor Pemeliharaan SUTT dan Sipil

Supervisor Pemeliharaan Relay dan Kontrol

Supervisor Pemeliharaan Gardu Induk

Supervisor Pemeliharaan Meter dan Telkom

3. Asisten Manajer Keuangan, Administrasi dan SDM membawahi:

Supervisor Sekretariat Umum

Supervisor Kepegawaian

Supervisor Anggaran dan Keuangan

Supervisor AkuntansiSupervisor Perbekalan

Manajer TRAGI yang terdiri dari 6 TRAGI, yaitu:

1. TRAGI PIP

2. TRAGI Solok

3. TRAGI Padang Luar

4. TRAGI Payakumbuh

5. TRAGI Kiliran Jao

6. TRAGI Garuda Sakti

Untuk masing-masing Manajer TRAGI membawahi :

1. Supervisor Operasi

2. Supervisor Pemeliharaan

3. Supervisor Tata Usaha

2.3. Tugas Pokok, Visi, dan Misi

2.3.1. Tugas Pokok

1. Menyelenggarakan pengoperasian dan pemeliharaan instalasi penyaluran

dan gardu induk serta sarana pendukung sesuai pedoman dan petunjuk.

2. Membuat usulan dan Rencana Anggaran Operasi dan Anggaran

Investasi.

3. Melakukan Pembinaan SDM dalan rangka terjaminnya pelayanan tenaga

listrik yang optimal kepada konsumen untuk mencapai Visi dan Misi

Perusahaan PLN.

2.3.2. Visi

1. Mempertahankan posisi sebagai market leader.



Universitas Andalas

11

2. Mewujudkan perusahaan sejajar kelas dunia.

3. SDM yang profesional.

4. Aktivasi usaha akrab lingkungan.

2.3.3. Misi

1. Memberikan kontribusi dalam pembangunan nasional.

2. Melakukan usaha sesuai kaidah ekonomi sehat.

3. Menjaga kualitas produk.

4. Memuaskan pelanggan.



Universitas Andalas

12

BAB III

TINJAUAN PUSTAKA

3.1 REPRESENTASI SALURAN

Dalam gambar diperlihatkan saluran fasa tiga dengan kawat netral n.

Dalam keadaan tegangan dan arus yang simetris tidak ada arus yang mengalir

pada kawat netral n - n’. Oleh karena ketiga fasanya simetris, artinya ketiga fasa

tergeser -120o dan 120

o terhadap fasa referensi, maka analisanya cukup

berdasarkan satu fasa, dan biasanya dipilih fasa a sebagai referensi, dengan jalan

balik arus yang fiktif tanpa impedansi.

Representasi saluran 3 fasa



Universitas Andalas

13

3.2 KLASIFIKASI SALURAN TRANSMISI

3.2.1 Keperluan Diagram Pengganti (Jarak)

Biasanya terbagi atas tiga kelas yaitu kawat pendek (< 80 km), kawat

menengah (80-250 km), dan kawat panjang (>250 km).Tapi klasifikasi dalam

bagian ini ini lebih dilihat dari besar kapasitansi dari salurannya. Jika kapasitansi

saluran kecil sehingga dapat diabaikan maka digolongkan pada kawat pendek.

Jika kapasitansinya tidak begitu besar tapi tidak bisa diabaikan maka digolongkan

kepada kawat menengah. Dan jika kapasitansi sedah besar dan merata pada

saluran transmisi maka digolongkan pada kawat panjang.

3.2.2 Menurut Tegangan Kerja

a) High Voltage: s/d 138 KV

b) Extra High Voltage: 220-765 KV

c) Ultra High Voltage: >765 KV

3.2.3 Fungsi dalam Operasi

a) Transmisi : Sistem yang menyalurkan daya besar dari pembangkit ke

daerah beban.

b) Sub-Transmisi : Percabangan yang menyalurkan daya dari saluran yang

tinggi ke yang rendah.

c) Distribusi : Sistem dengan tegangan 20 KV

3.3 DIAGRAM PENGGANTI SALURAN TRANSMISI

3.3.1 Saluran Pendek ( < 80 km)



Universitas Andalas

14

Diagram Pengganti Saluran Pendek

Relasi tegangan dan arus,

Pengaturan tegangan :

( ) | ( )| | ( )|

| ( )|

Untuk kawat pendek | ( )| | | dan | ( )| | | , maka

( ) | | | |

| |

3.3.2 Saluran Menengah ( 80 – 250 km)

Pada Saluran Menengah kapasitansi dapat dipusatkan pada satu titik (

nominal T), atau pada dua titik (nominal PI).

3.3.1 Nominal T

Diagram Pengganti Saluran Menengah (Nominal T)

Relasi tegangan dan arus :

Tetapi,

(

)



Universitas Andalas

15

Maka,

(

) (

)

(

)

3.3.2 Nominal PI

Diagram Pengganti Saluran Menengah (Nominal PI)

Relasi tegangan dan arus :

Tetapi,

Jadi,

(

)

(

)

Arus,

[(

)

]

(

) (

)

Jadi,

(

)



Universitas Andalas

16

(

) (

)

Pengaturan tegangan untuk nominal PI atau T,

| ( )| |

| ; | ( )| | |

maka

( ) | ( )| | ( )|

| ( )|

( )

|

| | |

| |

3.3.3 Saluran Panjang (>250 km)

Diagram Pengganti Saluran Panjang

Pandanglah bagian kecil dari, Δx, dari kawat transmisi yang jaraknya x

dari ujung terima

( ) [

( ) ] ( ) [

( ) ] ( )

( ) ( ) [

( ) ] ( )

atau

( ) ( ) ( )

( ) ( ) [

( ) ] ( )

( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( )



Universitas Andalas

17

( )

( ) [

( ) ] ( )

( )

( )

( )

ΔV(x) dan ΔI(x) adalah kenaikan tegangan dan arus bila bergerak dari titik x ke

titik (x+Δx), yaitu Δx.

Bila Δx dibiarkan menjadi kecil sekali sehingga mendekati nol, maka :

( )

mendekati

( )

dan

( )

mendekati

( )

Juga suku-suku yang mengandung Δx akan hilang. Jadi persamaan

tegangan dan arus per jarak menjadi

Subskrip x tidak perlu untuk V dan I karena relasi di atas berlaku untuk

setiap titik. Oleh karena semua suku-suku yang berbeda pada representasi PI dan

T, mengandung Δx, maka hasil yang sama akan di peroleh juga seandainya kita

memulai dengan reresentasi PI.

Jika persamaan diferensial didiferensialkan sekali lagi terhadap x, maka

Misalkan solusi dari persamaan diferensial linier tingkat dua itu

Maka,

√

√

Maka,



Universitas Andalas

18

√

√

Dengan jalan yang sama,

√

√

Pada x=0

Dan juga

|

|

√ √ √ √

|

√ √

√ √ √ √

|

√ √

Untuk x=0,

Sekarang telah ada 4 persamaan dengan 4 unsur yang tidak diketeahui : A1 ,A2, B1

,B2 , yaitu

√ ( )

√ ( )

( )

( )

Dari keempat parsamaan itu di peroleh :



Universitas Andalas

19

⁄ ( √

)

⁄ ( √

)

⁄ ( √

)

⁄ ( √

)

Maka

⁄ ( √

) √

⁄ ( √

) √

⁄ ( √

) √

⁄ ( √

) √

Karena :

Maka :

√ √

√

√ √

√

Bentuk lain diperoleh dengan mengingat :

Maka



Universitas Andalas

20

(

) (

)

(

) (

)

Misalkan panjang kawat itu l, maka pada

Defenisi :

√

= impedansi total

Maka pad x=l dan setelah Zk diidikan pada persamaan V dan I (yang

menggunakan hiperbolik) diperoleh

√

√

√

√

Dan

√ √

√

⁄ √

Atau

√ √

√

⁄ √

Tegnagn dan arus adalah fungsi

√ dan √

Dimana : √

Sehingga



Universitas Andalas

21

Dan

Dimana : Suku pertama adalah gelombang datang

Suku kedua adalah gelombang refleksi

Suatu panjang gelombang (wavelenght) adalah jarak sepanjang saluran

di antara 2 titik pada gelombang yang berbeda fasa sebesar 3600, atau 2 rad.

Jika adalah pergeseran fasa dalam radian per mil, panjang gelombang dalam mil

adalah

Pada frekuensi 60 Hz, panjang gelombangnya adalah kira – kira 3000 mi.

Kecepatan rambat suatu gelombang dalam mil per detik adalah hasil kali dari

panjang gelombang dalam mil dan frekuensi dalam herzt, atau

Kecepatan = f λ

Jika tidak ada beban pada saluran, sama dengan nol, teganagn datang

dan pantul sama besarnya dan fasanya pada ujung penerima. Dalam kasus ini arus

datang dan arus pantul sama besarnya tetapi berbeda fasa 1800 pada ujung

penerima. Jika arus datang dan arus pantul itu saling meniadakan satu sama lain

pada ujung penerima saluran terbuka.tetapi tidak demikian halnya pada setiap titik

lain di sepanjang saluran, kecuali jika saluran itu sam sekali tanpa rugi sehingga

redaman sama dengan nol.

3.3.3.1 Ekivalen PI

(

)

(

) (

)

√

√



Universitas Andalas

22

Jika dua Z’ disibtitusikan ke persamaan cosh

√

√

√

√

Tetapi,

√

√

√

Persamaan Z’ juga dapat diubah menjadi

√

√ √

√

√

(

√

)

(

√

)

√

√

√

√

√

3.3.3.2 Ekivalen T

(

) (

)

(

)

√

√

√

√



Universitas Andalas

23

BAB IV

ANALISA dan PEMBAHASAN

4.1 Pendahuluan

Transmisi tenaga listrik merupakan proses penyaluran tenaga listrik dari

tempat pembangkit tenaga listrik (Power Plant) hingga substation distribution

sehingga dapat disalurkan sampai pada konsumer pengguna listrik melalui suatu

bahan konduktor.

Pada sistem tenaga listrik, jarak antara pembangkit dengan beban yang

cukup jauh,akan menimbulkan adanya penurunan kualitas tegangan yang

diakibatkan oleh rugi-rugi pada jaringan. Sehingga dibutuhkan suatu peralatan

untuk memperbaiki kualitas tegangan dan diletakkan pada saluran yang

mengalami drop tegangan.

4.2 Perhitungan data

Gambar 4.1 Single Line Diagram Trafo Tiga Belitan

Tabel 4.1 Data Transformator Gardu Induk Pauh Limo



Universitas Andalas

24

No. Data Transformator Besar

1. Daya Semu (S) 42 MVA

2. Impedansi (X) 13,5 %

3. NGR primer 0 Ω

4. NGR Sekunder 40 Ω

5. Base Daya 100 MVA

6. Base Tegangan 20 kV

7. Frekuensi 50 Hz

Tabel 4.2 Data Saluran Udara Tegangan Tinggi 150 kV Gardu Induk Pauh Limo

No. Data SUTT Besar

1. Resistansi 20o kabel penghantar ACSR 240 mm

2 0,1442 Ω/km

2. Diameter kabel penghantar 10,22 mm

3. Jarak Penghantar Fasa 1 ke kabel Grounding (d1s) 2500 mm



6. Jarak Penghantar antar Fasa 1 (d11) 5800 mm



9. Jarak Penghantar antara Fasa 1 dan Fasa 2 (d12) 4500 mm



12. Suhu Konduktor (t) 80oC

13. Jumlah Konduktor tiap fasa (n) 1 buah

14. Resistansi 20o kabel Grounding 1,35 Ω/km

15. Jari-Jari Kabel Grounding 4,8 mm

Berdasarkan tabel-tabel di atas, dilakukan perhitungan untuk menentukan

arus gangguan yang terjadi di sisi 150 kV dan di sisi netral belitan primer

transformator. Besar arus gangguan ini kemudian akan menjadi input untuk

menghitung waktu operasi dari relai OCR dan GFR.



Universitas Andalas

25

4.2 Data Perhitungan

4.2.1 Data Trafo 1 dan Trafo 2

Kapasitas trafo (S) : 42 MVA

Impedansi trafo (%Z) : 13, 5

Arus nominal SUTT : 600 A

Impedansi urutan trafo (Xt1) = Zlamax (

)

x (

)

= 13, 5 x (

)

x (

)

= 0, 3214 pu

Pada trafo, nilai impedansi urutan positif, negatif, dan nol bernilai sama, sehingga

dapat dituliskan: Xt1 = Xt2 = Xt0 = 0, 3214 pu

Data NGR

Resistansi NGR : sisi primer (RNGRP) = 0 Ω

sisi sekunder (RNGRS) = 40 Ω

Arus Maksimum (Im) NGR = 300 A

Waktu maksimum NGR = 10 detik

Arus nominal (In) NGR =

√ =

√ = 288, 675 A

4.2.2 Data CT

Rasio CT sisi 150 KV : CT150 =

A

Rasio CT netral 150 KV : CT150 =

A

Rasio CT NGR : CTNGRS =

A

4.2.3 Data Impedansi Sumber di Bus 150 KV (GI. PAUH LIMO)

Impedansi urutan positif (Zs1)



Universitas Andalas

26

R1 = 0, 0106 pu

X1 = 0, 0688 pu

Zs1 = R1 + j X1 = 0, 0106 + j 0, 0688 pu

Impedansi urutan negatif (Zs2)

R2 = 0, 0106 pu

X2 = 0, 0688 pu

Zs2 = R2 + j X2 = 0, 0106 + j 0, 0688 pu

Impedansi urutan nol (Zs0)

R0 = 0, 0279 pu

X0 = 0, 1102 pu

Zs0 = R0 + j X0 = 0, 0279 + j 0, 1102 pu

4.3 Perhitungan Besar Arus Gangguan Hubung Singkat

Untuk menentukan besar arus gangguan hubung singkat, sebelumnya harus

dilakukan perhitungan terhadap base (nilai dasar) pada sistem. Base pada sistem

adalahperbandingan suatu kuantitas terhadap nilai dasarnya yang dinyatakan

dalam desimal. Adapun base yang harus dihitung adalah Zbase150 yaitu Impedansi

dasar pada sisi 150 kV dan Ibase150 adalah arus dasar pada sisi 150 kV.

2 2(150 kV)150 225 per unit

100 MVAbase

base

VZ

MVA

3100 10 kVA150 384,9 per unit

3 150 kV

basebase

LL

MVAI

V

Selain itu perhitungan yang harus dilakukan adalah perhitungan terhadap

Arus nominal trafo (In) dan impedansi dasar trafo (Xt).

42000 kVA161,66 A

3 150 kVn

LL

SI

V

2( ) 0,3214 pubase linet lama

line base

MVA kVX X

MVA kV

4.3.1 Perhitungan Impedansi Urutan Positif, Negatif dan Nol pada SUTT



Universitas Andalas

27

Dalamsuatu saluran, jatuh tegangan yang disebabkan oleh arus urutan

tertentu bergantung pada besar impedansi bagian saluran itu terhadap arus urutan

tertentu. Impedansi suatu rangkaian yang hanya mengalir pada arus urutan positif

disebut impedansi terhadap arus urutan positif (Z1), impedansi yang hanya

mengalir pada arus urutan negatif disebut impedansi terhadap arus urutan negatif

(Z2), dan impedansi yang hanya mengalir pada arus urutan nol disebut impedansi

terhadap arus urutan nol (Zo). Pendistribusian tenaga pada sisi 150 kV GIS

Simpang Haru menggunakan sistem double-line circuitdengan penghantar ACSR

240 mm2.

Gambar 4.2Konfigurasi Menara SUTT

Rumus:

1 2L

L

RZ Z X

n

RL : Resistansi Saluran

XL : Reaktansi Saluran

n : jumlah konduktor pada satu jalur fasa = 1

Untuk menghitung resistansi saluran dapat menggunakan rumus (3)

:

20(1 0,04( 20 ) / )o o

LR t C C R

(1 0,04(80 20 ) / ) 0,1442 /kmo o

LR C C

0,49028 /kmLR



Universitas Andalas

28

Sedangkan untuk menghitung reaktansi saluran dapat menggunakan rumus (3)

:

0

' 1ln /

" 4L

e

ddX km

r d n

ω : Frekuensi angular

μ0 : Permeabilitas udara

re : Jari-jari ekuivalen untuk satu jalur penghantar (re = 1)

Pada perhitungan ini dikenal beberapa istilah yaitu d, d’ dan d”. Istilah d

merupakan jarak ekuivalen antara konduktor pada satu sisi, sedangkan d’

merupakan jarak ekuivalen antara konduktor pada sisi yang lain. Untuk istilah d’’

dikenal beberapa parameter yaitu d”11 (jarak antara konduktor fasa 1 ke konduktor

fasa 1 di sisi yang lain), begitu juga dengan d”22 dan d”33.

dengan

d = √

d’ = √

d” = √

0

5669,645 10932,88 1ln /

10,22 8411,21 4LX km

0,429 /LX km

Maka,

1 2 0,4903 0,429 /kmZ Z j

Untuk mencari impedansi urutan nol, harus memperhatikan hubungan

penghantar saluran dengan kawat tanah. Pada kasus ini saluran yang digunakan

dilindungi oleh kawat tanah seperti pada gambar 4.2, maka dapat digunakan

rumus (3)

:

00

3

8LR R

dan 0

03 2

1(3ln )

2 4X

nrd



Universitas Andalas

29

Dengan

r : Jari-jari penghantar

δ : earth current penetration

Sehingga:

0 0,49075 /kmR

0 1,421 /kmX

Maka,

0 0,49075 1,421 /kmZ j

Namun, akan terjadi perubahan dari besar impedansi urutan nol khusus

saluran yang menggunakan kawat tanah (shielding cable) dengan rumus (3)

.

2

0 0( ) 6 as

s

ZZ total Z

Z

0 0 ln8 2

as

as

Z j

dengan 31 1 2 1 3 1 1 2 2 2 3 2as s s s s s sd d d d d d

0,0493 0,318 /kmasZ j

0 0 1(ln )

8 2 4sZ R j

r n

4,8493 0,781 /kmsZ j

Maka,

2

0

(0,0493 0,318)( ) (0,49075 1,421) 6

4,8493 0,781

jZ total j

j

0( ) 0,5095 1,412 /kmZ total j

4.3.2 Perhitungan besar arus hubung singkat

Sudah diketahui bahwa semakin besar arus hubung singkat yang terjadi

maka semakin besar efek gangguan ke system yang akan diproteksi. Besar arus

hubung singkat yang akan dirasakan oleh suatu sistem juga dipengaruhi oleh jarak

gangguan tersebut ke sistem. Umumnya semakin dekat jarak gangguan, maka



Universitas Andalas

30

semakin besar arus hubung singkat yang akan dirasakan oleh suatu sistem. Pada

perhitungan kali ini arus gangguan yang dihitung adalah arus maksimum yang

mungkin terjadi dengan mengumpamakan nilai impedansi gangguan adalah nol.

Gambar 4.3 Lokasi Gangguan pada Sistem

Maka nilai impedansi urutan pada saluran 150 kV adalah:

ZL1 = ZL2 = 429,04903,0 j Ω/km

ZL0 = 412.15095,0 j Ω/km

Impedansi saluran dalam kuantitas per unit adalah:

ZL1 = ZL2 = 0019,00022,0225

429,04903,0

150

1 jj

Z

Z

b

L

pu

ZL0 = 00627,000226,0225

412,15095,0

150

0 jj

Z

Z

b

L

pu



Universitas Andalas

31

4.3.2.1 Hubung Singkat 3 Fasa

Pada perhitungan ini dibutuhkan data-data sebagai berikut:

1 1

2 2

0 0

1 1(0,3214) 0,1607

2 2

1 1(0,3214) 0,1607

2 2

1 1(0,3214) 0,1607

2 2

tp t

tp t

tp t

X X pu pu

X X pu pu

X X pu pu

Gambar 4.4 Rangkaian Pengganti Hubung Singkat 3 Fasa

Maka, arus gangguan 3 fasa pada sisi 150 kV adalah:

I3f150 = 1 1s sutt

E

Z ZIb150

=1

384,9 A0,0106 0,0688j

= 5529,24 81,24 A

Gangguan 3 fasa pada sisi 150 kV GI Pauh limo dipengaruhi oleh hanya dua

parameter yaitu impedansi urutan sumber dan impedansi urutan saluran 150

kV.Namun, impedansi urutan saluran bernilai nol dikarenakan oleh lokasi

gangguan yang terjadi pada bus 150 kV transformator.



Universitas Andalas

32

4.3.2.2 Hubung Singkat Antar 2Fasa

Gambar 4.5 Rangkaian Pengganti Hubung Singkat Antar 2Fasa


I2f150 = 1 1 2 2s sutt s sutt

E

Z Z Z Z Ib150

=1

384,9 A(0,0106 0,0688) 2j

= 2764,62 81,24 A

Gangguan 2 fasa pada sisi 150 kV GI Pauh Limo juga dipengaruhi oleh dua

parameter yaitu impedansi urutan sumber dan impedansi urutan saluran 150

kV.Namun, impedansi urutan saluran bernilai nol dikarenakan oleh lokasi

gangguan yang terjadi pada bus 150 kV transformator.



Universitas Andalas

33

4.3.2.3 Hubung Singkat 1Fasa

Gambar 4.6Rangkaian Pengganti Hubung Singkat 1Fasa


1 150 150

0 0 0 0

2 1 1 2

0 0 0 0

3

( )( )f base

tt tp p s sutt p

s s sutt sutt

tt tp p sutt p s

Ei I

X X NGR Z ZZ Z Z Z

X X NGR Z Z

150

2112506,14325,0

323,11137,0.903214,0

3)( base

suttsuttss

f I

ZZZZ

Esutti

150

2112506,14325,0

323,11137,0.903214,0

3)( base

suttsuttss

f I

ZZZZ

Esutti

3( ) 384,9 A 5277,82 80,58 A

0,2187 1,58f

Ei sutt



Universitas Andalas

34

Arus gangguan yang mengalir ke NGR primer:

0 0

0 0 0 0( ) ( )

s sutt p

NGR f

s sutt p NGRP tp tt

Z ZI I

Z Z R X X

1890,29 ANGRI

Arus gangguan yang mengalir ke sisi 150 kV:

0 0

150

0 0 0 0( ) ( )

tt tp

f

s sutt p NGRP tp tt

X XI I

Z Z R X X

150 3387,54 AI

Berbeda dengan dua jenis gangguan lainnya, gangguan 1 fasa pada trafo tiga

belitan tidak hanya dipengaruhi oleh impedansi urutan sumber dan saluran 150 kV

namun juga dipengaruhi oleh impedansi belitan primer dan tersier trafo serta besar

resitansi pentanahan primer.

Gambar 4.7 Jaringan urutan ekuivalen gangguan fasa tunggal ke tanah trafo YN-yn



Universitas Andalas

35

Gambar 4.8 Jaringan urutan ekuivalen gangguan fasa tunggal ke tanah trafo YN-yn-d

Gambar 4.7 menunjukkan hubungan YN-yn tanpa hubungan delta, dapat

dilihat bahwa ketika terjadi hubung singkat satu fasa ke tanah pada sisi 150 kV

maka tidak ada aliran arus ke sisi NGR primer yang mengakibatkan relay GFR tak

akan bekerja. Namun, hal sebaliknya terjadi jika hubungan transformatornya

adalah YN-yn-Δ, seperti gambar 4.8, adanya hubungan tambahan delta pada sisi

sekunder mengakibatkan adanya jalur arus ke NGR primer.

Tabel 4.3. Perbandingan arus yang mengalir ke NGR primer saat terjadi gangguan

No. Lokasi gangguan Besar

1 Sisi 150 kV 1890,29 Ampere

2. Sisi 20 kV (penyulang GH Kandis) 287,863 Ampere

Berdasarkan tabel di atas, dapat disimpulkan bahwa arus yang mengalir ke

NGR primer saat terjadi gangguan di sisi 150 kV lebih besar daripada sewaktu

terjadi gangguan di sisi 20 kV. Nilai arus yang cukup besar ini akan menyebabkan

relay GFR pada sisi NGR trafo akan trip lebih dahulu dibandingkan pada relay



Universitas Andalas

36

SUTT. Oleh karena itu, kondisi ini memerlukan penyesuaian settingan relay GFR

pada sisi primer trafo.

4.3 Perbandingan Settingan Relay OCR dan GFR Pada Sisi Primer Trafo

Perhitungan ini bertujuan untuk menghitung nilai setting relay sesuai

dengan parameter yang dimiliki relay tersebut terhadap arus gangguan yang

dirasakannya.

4.3.1 Setelan Relay OCR pada Sisi 150 kV GI Pauh Limo

Arus nominal relay : 5 A

Rasio CT :300/5

Setelan arus primer (Iset) : 1,05 × In150 = 169,74 A

Setelan arus sekunder : Setelan Arus Primer

2,83ARasio CT

Nilai Tap Trafo : Setelan Arus Sekunder

0,56AArus Nominal

Waktu Tunda Relay (ingin) : 1,5 s

Setting arus : 171 A

Arus Hubung Singkat 1 fasa : 5277,82 A

td =

0,02

set

Arus Hubung Singkat1

It

0,14

= 0,76 s

top = d0,02

set

0,14t


I

= 1,495 s

4.3.2 Setelan Relay GFR pada SUTT 150 kV

Waktu Tunda Relay (ingin) : 1 s

Setting arus : 120 A

Arus Hubung Singkat 1 fasa : 3387,54 A



Universitas Andalas

37

td =

0,02

set


It

0,14

= 0,49 s

top = d0,02

set

0,14t


I

= 0,993 s

4.3.3 Setelan Relay GFR pada Sisi 150 kV GI Pauh Limo

Arus nominal relay : 5 A

Rasio CT :300/5

Setelan arus primer (Iset) : 0,5 × In150 = 80,83 A

Setelan arus sekunder : Setelan Arus Primer

1,35ARasio CT

Nilai Tap Trafo : Setelan Arus Sekunder

0,27AArus Nominal

Setting arus : 90 A

Waktu Tunda Relay (ingin) : 1,5 s

Arus hubung singkat 1 fasa yang mengalir ke netral trafo :1890,29 A

td =

0,02

set


It

0,14

= 0,697 s

top = d0,02

set

0,14t


I

= 1,499 s

4.4 Koordinasi Antar Relay pada Sisi 150 kV Transformator

Perhitungan ini bertujuan untuk melihat koordinasi antar relay ketika terjadi

gangguan di busbar sisi 150 kV.

Waktu kerja relay GFR trafo:

Setting waktu yang digunakan (td) : 0, 76 s

Arus hubung singkat yang terjadi : A29,1890



Universitas Andalas

38

top = d0,02

set

0,14t


I

= 1,635 s

Waktu kerja relay GFR SUTT:

Setting waktu yang digunakan (td) : 0, 76 s

Arus hubung singkat yang terjadi : 3387,54 A

top = d0,02

set

0,14t


I

= 1,54 s

Perhitungan di atas memperlihatkan koordinasi antar relay saat terjadi

gangguan di sisi 150 kV transformator. Pada perhitungan di dapatkan waktu tunda

relay GFR SUTT adalah sebesar 1,54 sekon sedangkan waktu tunda relay GFR

trafo adalah 1,635 sekon. Hal ini menunjukkan bahwa koordinasi antar relay

sudah benar dikarenakan relay GFR SUTT akan trip lebih dahulu dibandingkan

relay GFR trafo.



Universitas Andalas

39

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Penggunaan belitan delta pada sisi tersier transformator akan membuat jalur

arus ke sisi netral transformator saat terjadi gangguan satu fasa di sisi 150 kV

transformator sesuai dengan rangkaian ekuivalen transformator tersebut. Hal ini

akan mempengaruhi besar arus gangguan yang akan mengalir di sisi netral ini

sehingga yang akan mempengaruhi setting relay pada sisi 150 kV transformator.

Pada perhitungan yang telah dilakukan didapatkan koordinasi waktu tunda yang

sudah benar yaitu 1,54 sekon pada GFR SUTT dan 1,635 sekon pada GFR trafo

ketika terjadi gangguan hubung singkat satu fasa.

5.2. Saran

1. Bagi mahasiswa yang melakukan kerja praktek diharapkan dapat

memanfaatkan kesempatan dengan sebaik-baiknya di lapangan.

2. Sebaiknya perusahaan tempat dilaksanakannya Kerja Praktek

menyediakan buku referensi yang lengkap, agar mahasiswa mudah

untuk mendapatkan data.

3. Untuk meningkatkan keandalan sistem sebaiknya PT. PLN (Persero)

memperbaharui peralatan-perlatan yang digunakan pada gardu-gardu

induk pada umumnya dan pada Gardu Induk Pauh Limo khususnya



Universitas Andalas

40

DAFTAR PUSTAKA

1) Balzer, Gerd, dkk. 1993. Switchgear Manual. ABB Calor Emag: Jerman.

2)Bare Conductor. PT. Terang Kita.

3) Gerd Balzer, dkk. Switchgear Manual. ABB Calor Emag: Jerman.

4) Hutauruk, T.S. 1985. Transmisi Daya Listrik. Erlangga: Jakarta.

5)Modul Praktikum Proteksi Laboratorium Sistem Tenaga dan Distribusi

Elektrik.Padang

6) PT. Perusahaan Listrik Negara (Persero), P3B SUMATERA.

7) PT. Perusahaan Listrik Negara (Persero), Wil SUMATERA.

8) Siregar, Ramdhan Halid. 2006. Koordinasi Rele Arus Lebih (OCR) pada

Jaringan Distribusi Primer 20kV Banda Aceh. Universitas Syiah Kuala:

Banda Aceh.

9) Stevenson, William D. 1983. Analisa Sistem Tenaga Listrik: Edisi Keempat.

Erlangga: Jakarta.

laporan kp

Documents