## ANALISA  GANGGUAN  ARUS  HUBUNG  SINGKAT  PADA PENYULANG NAKULA GARDU INDUK TALANG KELAPA

## Nita Nurdiana
Dosen Tetap Yayasan pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik  Universitas PGRI Palembang e-mail  : nita78pgri@gmail.com

## ABSTRAK
Kontinuitas  yang  baik  sangat  diperlukan  dalam  penyaluran  energi  listrik  dari  pembangkit  sampai  ke konsumen. Peralatan proteksi yang baik mendukung mempengaruhi keandalan sistem sehingga mampu meminimalisir  terjadinya  gangguan.  Gangguan  hubung  singkat  merupakan  permasalahan  yang  paling sering  terjadi.  Dengan  melakukan  perhitungan  yang  masih  secara  manual    pada  penyulang  Nakula Gardu  Induk  Talang  Kelapa  didapat      besar  arus  gangguan  hubung  singkat  pada  titik  gangguan  10% panjang  saluran  adalah  186.962  A  sedangkan  pada  titik  gangguan  100%  panjang  saluran  adalah 184.396A.  Semakin  jauh titik  gangguan  dari  sumber  maka  semakin  kecil  arus  gangguan  yang  terjadi. Arus  gangguan  hubung  singkat  dipengaruhi  oleh  impedansi  sumber,  kapasitas  dan  impedansi transformator  daya  serta  titik  gangguan  atau  panjang  penyulang    Setting  waktu  relay  untuk  proteksi saluran  pada titik 1% panjang saluran sebesai 0,71 detik.
Kata Kunci : Arus hubung singkat,  panjang saluran, setting relay,

## PENDAHULUAN
Sistem    distribusi      tenaga    listrik    merupakan  bagian    yang    sangat    penting    dalam penyalurkan  tenaga  listrik  dari  sumber  daya  yang  besar  ke    pemakaian  tenaga.  Keandalan sistem dan  kontinuitas pelayanan  dari gangguan dapat di minimalisisrkan dengan pemasangan peralatan  proteksi  yang  handal.  Sistem  proteksi    yang    handal  memiliki    memiliki  tingkat selektifitas, ekonomis, kecepatan bereaksi dan tingkat kepekaan yang tinggi. [Hewitson, L.G., dkk. 2004. Practical Power System Protection. Elsevier. Netherland }
Gangguan  hubung  singkat  merupakan  salah  satu  permasalahan  yang  sering  terjadi  pada sistem  distribusi  20  KV.  Tripnya  rele  masukan  pada  penyulang  yang  disebabkan  adanya gangguan  menyebabkan  keterlambatan  atau  kegagalan    sistem  proteksi.  Hal  ini  dapat menyebabkan  trip  pada    penyulang  lain  yang  tidak  mengalami  gangguan  namun    mendapat suplai  tegangan  dari  masukan  tersebut.,  sehingga  sistem  proteksi  pada  penyulang  menjadi kurang handal dan akan mempengaruhi keandalan sistem penyaluran tenaga listrik.
Gardu  Induk  Talang  Kelapa    menggunakan  transformator  daya    dengan  kapasitas  30 MVA  mempunyai  tegangan  150  KV  pada  sisi  primer  dan  20  KV  pada  sisi  sekunder.    Gardu induk  talang  kelapa  yang  terdiri  dari  empat  penyulang  yaitu  Penyulang    Srikandi,  Yudistira, Sedewa,  dan  penyulang  Nakula.  Dalam  penelitian  ini  akan  dilakukan  analisa  gangguan  arus hubung singkat  hanya pada penyulang  Nakula

## KAJIAN PUSTAKA Sistem Tenaga Listrik
Sistem  tenaga  listrik  terdiri  atas  tiga  bagian  utama  yaitu,  sistem    pembangkitan,  sistem transmisi dan sistem distribusi. Dari ketiga sistem tersebut sistem distribusi merupakan bagian yang letaknya paling dekat dengan konsumen, fungsinya adalah menyalurkan energi listrik dari suatu Gardu Induk distribusi ke konsumen. [Ramadhani Sansan Hari, 2007]
Dalam  materi  Dasar-Dasar  Sistem  Proteksi    Tegangan  Tinggi  [PUSDIKLAT  PT. PLN,2009:p:1)  dinyatakan  bahwa  sistem  proteksi  merupakan  bagian  yang  sangat  penting dalam  suatu  instalasi  tenaga  listrik,  selain  untuk  melindungi  peralatan  utama  bila  terjadi gangguan  hubung  singkat,  sistem  proteksi  juga  harus  dapat  mengeliminiir  daerah  yang terganggu  dan  memisahkan  daerah  yang  tidak  tergangggu,  sehingga  gangguan  tidak  meluas dan kerugian yang timbul akibat gangguan tersebut  dapat di minimalisasi.  Daya Listrik yang dihasilkan dari pembangkit tenaga listrik akan didistribusikan kepada pelanggan listrik melalui beberapa tahapan, seperti pada diagram berikut :

## Gambar.1. Jalur Umum Pendistribusian Tenaga Listrik
[Sumber : Ramadhani Sansan Hari, 2007]

## Gangguan Hubung Singkat
Hubung  singkat  adalah  terjadinya  hubungan  penghantar  bertegangan  atau  penghantar tidak  bertegangan  secara  langsung  melalui  media  (resistor/beban)  yang  semestinya  sehingga terjadi aliran arus yang tidak normal (sangat besar). Hubung singkat merupakan jenis gangguan yang  sering  terjadi  pada  sistem  tenaga  listrik,  terutama  pada  saluran  3  fasa.  Arus  hubung singkat  yang  begitu  besar  sangat  membahayakan  peralatan,  sehingga  untuk  mengamankan peralatan  dari  kerusakan  akibat  arus  hubung  singkat  maka  hubungan  kelistrikan  pada  bagian yang terganggu perlu diputuskan dengan peralatan pemutus tenaga atau Circuit Breaker (CB). Perhitungan  arus  hubung  singkat  sangat  penting  untuk  menentukan  kemampuan  pemutus tenaga dan untuk koordinasi pemasangan relai proteksi. [Filia Majesty Posundu, Lily S. Patras, ST,MT, Ir. Fielman Lisi, MT, dan Maickel Tueguh, ST,MT]
Amira,  Asnal  Efendi,  dalam  jurnal  Teknik  Elektro  ITP  Volume  3  No,2014  membahas Studi  Analisa  gangguan  Hubung  singkat  1  fasa  ke  tanah  pada  SUTT  150KV  untuk  setting Relay OCR (Aplikasi GI PIP_Pauh Limo). Nanda Pamadya Putra, Heri Purnomo Ir dan Teguh Utomo,Ir,MT  dalam  tulisannya  yang  berjudul  Analisa  koordinasi  Rele  Arus  Lebih  pada
Incoming  dan  Penyulang  20  KV  Gardu  Induk  Sengkaling  menggunakan  Pola  NonKaskade menjelaskan bagaimana keunggulan setting rele arus lebih menggunakan pola Non Kaskade Bila  gangguan  hubung  singkat  dibiarkan  berlangsung  dengan  lama  pada  suatu  sistem daya,  banyak  pengaruhpengaruh  yang  tidak  diinginkan  yang  dapat  terjadi (Stevenson,  1982: 317) :
• Berkurangnya batas-batas kestabilan untuk sistem daya.
• Rusaknya perlengkapan yang berada dekat dengan gangguan yang disebabkan oleh arus tak seimbang, atau tegangan rendah yang ditimbulkan oleh hubung singkat.
• Ledakan-ledakan  yang  mungkin  terjadi  pada  peralatan  yang  mengandung  minyak isolasi  sewaktu  terjadinya  suatu  hubung  singkat,  dan  yang  mungkin  menimbulkan kebakaran  sehingga  dapat  membahayakan  orang  yang  menanganinya  dan  merusak peralatan – peralatan yang lain.
• Terpecah-pecahnya  keseluruhan  daerah  pelayanan  sistem  daya  itu  oleh  suatu  rentetan tindakan  pengamanan  yang  diambil  oleh  sistem  –  system  pengamanan  yang  berbeda- beda
• kejadian ini dikenal sebagai “ cascading ”.

## METODOLOGI PENELITIAN
Adapun metode yang digunakan dalam penelitian yang digunakan dtunjukkan pada gambar 3.
Analisa Hasil Perhitungan Selesai Mulai Pengumpulan Data Perhitungan Nilai • Impedansi  Zs,  Xt,  Z1eq,Z2eq,
Z0eg • Arus Gangguan If • Setting Rele Tms, t
Empat  penyulang  yang  terdapat  pada  Gardu  Induk  Talang  Kelapa,  dapat  dilihat  pada gambar 4
TRAFO 30 MVA Voltage :150 / 20 KV Imp. Voltage : 12,3 % Vector Group : YY Nakula Sadewa Yudistira Srikandi 1000 - 2000 / 5 A VCB  2.000 A 25 KA GCB SF.6. 3150 A/40 KA 150 - 300 / 5 A 150 KV VCB  1.250 A 25 KA VCB  1.250 A 25 KA VCB  1.250 A 25 KA VCB  1.250 A 25 KA LA 150 KV, 10 KA 1.250 A 20 KV 20 3 0,11 3 0,11 3 200-400/5A 200-400/5A 200-400/5A 200-400/5A
Gambar 4. Single-Line Diagram Saluran Distribusi Primer GI. Talang Kelapa Sumber : PT. PLN (persero )
Data Teknis Tabel 1.  Data Trafo gardu Induk Talang Kelapa Tipe HYOSUNG Daya Terpasang 30.000 KVA Tegangan 150/20 KV Impedansi 12,5% Hubungan Belitan YNyn0 Type MCGG 52 Rated Voltage 150 KV Rated Current 300/5 A Rated Frequency 50Hz Tabel 2. Data Rele Arus Lebih Penyulang Nakula Type 7S J 600 Merk SIMENS Setting arus 340 A Seting waktu 0,12 S Tabel 3.  Data Pada sisi Penyulang Penyulang Sadewa Tegangan Operasi 20 kV Jumlah Gardu 68 Buah Jenis Penghantar AAAC 150 mm 2 Panjang Saluran 28 KMS Setting CT 400 / 5 A Arus Beban Puncak Siang 76 A Arus Beban Puncak Malam 120 A Beban Normal Siang 2,1 MW Beban Puncak Malam 3,3 MW
Arus Gangguan Saat terjadi gangguan 100 A Penampang Nominal 150 mm Panjang Saluran 27 km Tabel 4. Data Impedansi Kabel Jaringan AAAC mm Z1,Z2 Z0 R1 Jx1 Ro Jxo 1 2 3 4 5 16 2.0161 0.4036 2.1641 1.6911 25 0.9217 0.3790 1.0697 1.6695 50 0.6452 0.3678 0.7932 1.6553 70 0.4608 0.3572 0.6088 1.6447 95 0.3396 0.3449 0.4876 1.6324 120 0.2688 0.3375 0.4168 1.6251 150 0.2162 0.3305 0.3631 1.6180 185 0.1744 0.3239 0.3224 1.6114 240 0.1344 0.3158 0.2824 1.6003

## Sumber : SPLN S2-3:1983

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah  semua  data-data  yang  diperlukan  telah  didapatkan,  maka  dapat  dilanjutkan dengan  melakukan perhitungan dan menganalisa data-data tersebut.

## Perhitungan Nilai Arus Sebelum Terjadinya Gangguan
Berdasarkan Tabel1. Terlihat bahwa GI Talang Kelapa memiliki Trafo Daya  30 MVA, 150 kV dengan panjang saluran 27 km, maka nilai Dayanya adalah
P    = S Cos Ɵ = 30 MVA x 0.85 = 25.5 mW
Arus yang mengalir pada saluran transmisi adalah :
Besar nilai impedansi saluran dengan panjang 27 km adalah :
Zsal = (2162 + j 0.3305 ) ohm/km x 27 km
= 5.8374 + j 8.9235
Sehingga nilai tegangan pada saluran ini adalah Vs = VR + I.Zsal
= = 87.276KV
Vs LL = 87.276 x

## = 151.167 KV

## Perhitungan Nilai Impedansi

## a.    Impedansi Dasar
Nilai  impedansi  dasar  diperoleh  dari  hasil  perbandingan  antara  tegangan  dan  daya transformator , nilai ini mengacu  pada sisi tegangan sekunder  transformator daya
……… (1) [Stevenson, Jr., William D. 1996]
Maka besarnya Nilai Impedansi Dasar
b. Impedansi Sumber
Impedansi sumber diperoleh dengan membandingkan antara tegangan dasar dengan MVA hubung  singkat.  Tegangan  dasar  merupakan  tegangan  sisi  sekunder  transformator  daya, sedangkan  MVA  hubung  singkat  diperoleh  dari  jaringan  distibusi  yang  dipasok  dari tegangan  tinggi  dengan  menggunakan  transformator  daya.  Impedansi  sumber mempengaruhi nilai impedansi total suatu jaringan.
…………. (2) [Sarimun, Wahyudi. 2012]
Z1s  =  Z2s = = 637.488 = j395.105 ohm
Impedansi Trafo dengan nilai reaktansi trafo 12.5% adalah
Xt1 = Xt2 = 12.5% x
= j 93.75 ohm
c. Impedansi Saluran
• Pada Titik Gangguan 10 % Z1f , Z2f = 10% x 27 km x (0,2164 + j 0,3305)
= 0.5843 + j 0.8924
Z0f = 10% x 27 km x (0.3631 + j 1.6180)
= 0.9804 + j 4.3686
Z1eq , Z2eq   = Zs + X T + Z1f = 638.0723 + j 489.7474

## Z0eg
= (3x Rn) + X T + Z0f
= 113.484 + j 98.1186
• Pada Titik Gangguan 100%
Z1 , Z2 = 100% x 27 km x (0,2164 + j 0,3305) = 5.8428 + j8.9235 Z0 = 100% x 27 km x (0.3631 + j 1.6180) = 9.804 + j 43.686
Z1eq , Z2eq   = Zs + X T + Z1f
= 643.3308 + j 497.7785
Z0eg = (3x Rn) + X T + Z0f
= 122.3037 + j 137.4360
Gambar 3. Grafik Perbandingan Impedansi Saluran terhadap Panjang Gelombang
Pada gambar 3 terlihat  pada titik gangguan 10% besarnya impedansi  total  Zeg adalah 637.78 sedangkan  pada  titik  terjauh  100%  dari  panjang  saluran  adalah  643.33.  hal  ini  menunjukkan bahwa  impedansi  total  berbanding  lurus  terhadap  panjang  saluran.  Semakin  Panjang  saluran maka semakin besar impedansinya.

## Perhitungan Nilai Arus gangguang Hubung Singkat
Perhitungan  arus  gangguan  hubung  singkat  tiga  fasa  dengan  perhitungan  impedansi  total urutan positif  diberbagai titik lokasi terjadinya gangguan, sehingga didapat hasil perhitungan arus hubung singkat tiga fasa.  Besarnya arus gangguan yang terjadi pada titik gangguan 10% adalah
If = ……….. (4) [Stevenson, Jr., William D. 1996]
=
Tabel 5. Tabel Arus gangguan terhadap Panjang Saluran % Panjang Saluran Panjang Saluran (Km) Arus Gangguan 1 0.27 187.223 5 1.35 187.107 10 2.7 186.962 15 4.05 186.818 20 5.4 186.674 25 6.75 186.530 30 8.1 186.386 35 9.45 186.242 40 10.8 186.099 45 12.15 185.956 50 13.5 185.813 55 14.85 185.670 60 16.2 185.528 65 17.55 185.386 70 18.9 185.244 75 20.25 185.102 80 21.6 184.960 85 22.95 184.819 90 24.3 184.678 95 25.65 184.537 100 27 184.396
Gambar 4. Grafik Perbandingan Impedansi Saluran terhadap Panjang Gelombang
Gambar  4  diatas  menggambarkan  perbandingan  arus  gangguan  yang  terjadi  terhadap persentase  panjang  saluran.  Grafik  tersebut  menunjukkan  bahwa  persentase  panjang  saluran berbanding  terbalik  dengan  nilai  arus  gangguan  hubung  singkat.  Arus  gangguan  yang  terjadi akan semakin kecil pada persentase panjang saluran yang besar.

## Perhitungan Setting Relay
1. Setting relay pada sisi 20 KV
…. (3) [Stevenson, Jr., William D. 1996]
A I set primer =  1.05 x 866.03
= 909.33 A
Iset sekunder = I set primer x = 909.39 x = 15,157 A Setelan Waktu Tms = = 0.1 t  =

## 2. Pada sisi penyulang
Setelan  waktu  pada  sisi  penyulang  di  ambil  pada  titik  gangguan  1%  dari  panjang  saluran dengan waktu kerja rele +0,4 detik
I set primer =  1.05 x 866.03 = 909.33 A
Iset sekunder = I set primer x
= 909.39 x
= 11.37 A
Setelan Waktu
Tms = = 0.24

## t  =
Dari hasil perhitungan  yang telah dilakukan terlihat  bahwa pada titik gangguan 10% panjang saluran  besar  arus  gangguan  yang  terjadi  sebesar  186.962  A  sedangkan  pada  titik  gangguan 100%  sebesar 184.396 A. Hal ini disebabkan semakin panjang saluran impedansi saluran juga semakin  besar  sehingga  arus  gangguan  yang  tejadi  mengecil.  Setting  relay  yang  dibuat  pada sisi  20  KV  di  set  pada0,3  sekon  dan  pada  sisi  penyulang  di  mulai  pada  panjang  saluran  1% dengan waktu 0,71 sekon.

## KESIMPULAN
Dari  hasil  perhitungan  yang  telah  dilakukan  pada  penyulang  Nakula  pada  Gardu  Induk Talang Kelapa, maka disimpulkan bahwa :
1. Semakin  dekat  lokasi  gangguan  dengan  Gardu  Induk,  semakin  besar  arus  gangguan  yang terjadi dan waktu pemutusannya pun semakin cepat.
2. Besar kecilnya arus gangguan yang terjadi pada suatu saluran mempengaruhi  kerja rele.
3. Arus  gangguan  hubung  singkat  dipengaruhi  oleh  impedansi  sumber,  kapasitas  dan impedansi transformator daya serta titik gangguan atau panjang penyulang.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Amira, Asnal Efendi, membahas  “ Studi Analisa gangguan Hubung singkat 1 fasa ke tanah pada  SUTT  150KV  untuk  setting  Relay  OCR  (Aplikasi  GI  PIP_Pauh  Limo )”  Jurnal Teknik Elektro ITP Volume 3 No,2014 (Diakses 15 November 2015) http//www.download.portalgaruda.org/article.php
2. Filia Majesty Posundu, Lily S. Patras, ST,MT, Ir. Fielman Lisi, MT, dan Maickel Tueguh, ST,MT.  “ Penentuan Kapasitas CB Dengan Analisa Hubung Singkat Pada Jaringan 70 kV  Sistem  Minahasa ” ejournal.unsrat.ac.idindox.php.elekdankom (  akses  10 November 2015)
3. Hewitson, L.G, dkk. “ Practical Power System Protection ” Elsevier. Netherland, 2004
4. Nanda Pamadya Putra, Heri Purnomo Ir dan Teguh Utomo,Ir,MT “ Analisa koordinasi Rele Arus  Lebih  pada  Incoming  dan  Penyulang  20  KV  Gardu  Induk  Sengkaling Menguunakan Pola NonKaskade ” http//www.digilib.its.ac.id/public/ITS-
undergraduate-12837-Paper.pdf (diakses 10 November 2015)
5. Stevenson,  Jr.,  William  D.  1996. Analisis  Sistem  Tenaga  Listrik .  Cetakan  kelima.Jakarta: Penerbit Erlangga,p:249
6. Sarimun, Wahyudi. “ Proteksi Sistem Distribusi Tenaga Listrik ” Depok. Garamond. 2012
7. PUSDIKLAT  PT. PLN (Persero) 2012
8. SPLN S2-3:1983
9. amadhani  Sansan  Hari,  “ Sistem  Pengaman  pada  jaringan  SUTM  20  KV  3  fasa” 2007 htpp//www.elib.unikom.ac.id/…/sansanhari/..pdf (Diakses Desember 2015)