## ANALISIS PENGAMAN GANGGUAN SATU FASA KETANAH SALURAN TRANSFORMATOR TENAGA PT.PLN (Persero) UPP SUMBAGSEL 2
Raden Ahmad Yani 1 , RM. Edy Suherman 2 , Rimbun Parmonangan Manalu 3 ray@gmail.com 1
Dosen Tetap Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Palembang 1,2
Alumni Prodi Teknik Elektro Universitas Palembang 3

## ABSTRAK
Transformator  tenaga  merupakan  suatu  alat  listrik  yang  dapat  mengkonversi  dan  mengubah energy  listrik  dari  suatu  rangkaian  kerangkaian  listrik  lainnya  melalui  gandengan  magnet  bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, dan berfungsi untuk menyalurkan daya atau tenaga dari tegangan  menengah ketegangan rendah atau sebaliknya. Transformator tenaga menggunakan prinsip hokum induksi faraday dan hokum Lorentz dalam menyalurkan tenaga, dimana arus bolak balik yang mengalir  mengelilingi  suatu  inti  besi  maka  inti  besi  itu  akan  berubah  menjadi  magnet.  Dan  apabila magnet  tersebut  dikelilingi  oleh  suatu  belitan  maka  pada  kedua  ujung  belitan tersebut  akan  menjadi beda  potensial.  Dalam  bidang  teknik  elektro  transformator  tenaga  digunakan  sebagai  gandengan impedansi  antara  sumber  dan  beban.  Kebutuhan  beban  yang  semakin  meningkat  menyebabkan kebutuhan  tenaga  listrik  semakin  besar  salah  satu  faktor  yang  perlu  di  perhatikan  adalah  gangguan pada  transformator  tenaga  baik  gangguan  satu  fasa,  dua  fasa  ataupun tiga  fasa. Pada  tugas  akhir  ini dilakukan  suatu  evaluasi  system  pentanahan,  gangguan  satu  fasa  ketanah,  tegangan  sentuh  satu fasa ketanah, serta setting rele arus lebih pada transformator tenaga gardu induk.

## Kata kunci :Gangguan satu fasa ketanah, tegangan sentuh, setting rele

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Belakang
Kegagalan  transformator  daya  10MVA  saat  mengoperasikan  transformator  dapat  dibagi menjadi  dua  jenis:  kegagalan  internal  dan  kegagalan  eksternal.  Gangguan  internal  adalah  gangguan yang terjadi di dalam trafo daya itu sendiri, dan gangguan eksternal adalah gangguan yang terjadi di luar trafo daya (di dalam jaringan listrik), tetapi dapat menimbulkan gangguan pada trafo terkait. Trafo  daya  10  MVA  merupakan  perangkat  yang  sangat  penting  dalam  distribusi  jaringan  listrik karena    merupakan  perangkat  yang  digunakan  untuk  mendistribusikan  energi  listrik  langsung  ke beban, tegangan menengah dan rendah. Kegagalan umum termasuk kegagalan arus lebih yang dapat menyebabkan    gangguan  daya,  dan  kegagalan  arus  lebih    transformator  daya  10  MVA  adalah kesalahan  ground satu  fasa    untuk  mengatasi arus  kegagalan  besar transformator  daya  10 MVA.  Ini adalah  ukuran  dan  arus    harus  menjadi  impedansi  yang  tepat.  Ketika  fase  korsleting  ke  tanah  dan pengaturan relai tercapai sesegera mungkin, relai akan berfungsi dan transformator dapat diperbaiki.

## 1.2. Tujuan Penelitian
Sesuai  dengan  penelitian  yang  dilakukan  maka  tujuan  dari  penelitian ini  adalah menghitung nilai  besar  kecilnya  arus  fasa  pada  saluran  transformator  10  MVA  di  PT.  PLN  (Persero)  upp Sumbangsel 2.

## 1.3. Manfaat Penelitian
Beberapa manfaat yang dapat diambil penelitian ini diantaranya yaitu :
1. Dapat mengetahui nilai tegangan sentuh satu fasa ketanah
2. Dapat mengetahui nilai arus gangguan hubung singkat satu fasa ketanah
3. Dapat mengetahui nilai setting rele arus lebih pada saluran transformator tenaga 10 MVA

## 1.4. Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian  dilakukan  dengan  menganalisa  mengenai  gangguan  satu  fasa  ketanah  dan  setting rele pada saluran transformator listrik energy yang dihasilkan. Studi awal dibatasi pada aliran setting rele tenaga listrik fi Pt.PLN (persero) upp Sumbangsel 2.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1. Transformator Tenaga
Transformator  tenaga  10  MVA  merupakan  peralatan  listrik    yang  berfungsi  untuk menyalurkantenaga dari tegangan menengahmaupun tegangan rendah. Transformator tenaga 10 MVA pada umumnya ditanahkan pada titik netral, sesuai dengan kebutuhan untuk sistem pengamanan atau pro teksi.
Gambar 2.1 Transformator 3 Fasa

## 2.2. Hubungan Transformator
●

## Transformator Hubungan Segitiga-Segitiga (Δ-Δ)
Pada  tipe  ini,  ujung  fasa  dihubungkan  ke  ujung  netral  kumparan  lainnya,  yang  membentuk sambungan  segitiga/segitiga  secara  keseluruhan.  Sambungan  ini  biasanya  digunakan  pada  sistem tegangan  rendah  dan  arus  tinggi.  Ini  terutama  digunakan  ketika  Anda  perlu  mempertahankan kontinuitas layanan jika terjadi kegagalan fase.

## Gambar 2.2 Transformator Hubungan Delta-Delta

##  Transformator Hubungan Segitiga Bintang (Δ-Y)
Pada  transformator  ini  Sisi  primer  transformator  dihubungkan  dengan  delta  dan  sisi  sekunder dihubungkan  dengan  hubungan  bintang,  sehingga  pada  sisi  sekunder  terdapat  titik bintang.  Biasanya digunakan untuk menaikkan tegangan pada awal sistem transmisi daya tegangan tinggi. Perbandingan tegangan  3  kali  perbandingan  lilitan  transformator  dan  tegangan  sekunder  30°  sebelum  tegangan primer.
Gambar 2.3 Transformator Hubungan Delta Bintang

##  Transformator Hubungan Bintang Segitiga (Y-Δ)
Pada Kumparan dihubungkan dengan bintang di sisi primer dan segitiga di sisi sekunder. Ini biasanya digunakan pada transformator di jaringan listrik (step down) di mana tegangan turun.

## Gambar 2.4 Transformator Hubungan Bintang Delta

## ● Transformator Hubungan Bintang-Bintang (Y-Y)
Pada  tipe  ini,  ujung  setiap  terminal  dihubungkan  dalam  bentuk  bintang.  Titik  netral digabungkan  menjadi  satu.  Jenis  sambungan  ini  lebih  ekonomis  untuk  arus  pengenal  rendah  dari transformator tegangan tinggi.

## Gambar 2.5 Transformator Hubungan Bintang-Bintang

## 2.3 Prinsip Dasar Kerja Transformator
Prinsip kerja ini adalah ketika kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak- balik,  perubahan  arus  listrik  pada  kumparan  primer  menimbulkan  medan  magnet  yang  berubah. Medan  magnet  yang  berubah  diperkuat  oleh  adanya  inti  besi dan dihantarkan inti besi  ke  kumparan sekunder,  sehingga  pada  ujung-ujung  kumparan  sekunder  akan  timbul  Gerak  Gaya  Listrik  (GGL) induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).

## Gambar 2.6 Prinsip Kerja Transformator
Untuk  mengetahui  jumlah  lilitan  primer  dan  jumlah  lilitan  skunder  transformator  ada  dua jenis yaitu:
1. Transformator step up
2. Transformator step down

## 3. METODE PENELITIAN

## 3.1 Langkah- langkah Analisa Data
Langkah-langkah yang diambil sebagai bahan analisa adalah sebagai berikut:
1. Pengambilan Data
Pengambilan  data  langsung  ke  tempat  objek  penelitian.  Seperti  data,  tegangan  listrik, transformator daya.
2. Perhitungan Data
Data yang telah diperoleh kemudian dihitung dengan menggunakan rumus-rumus yang berkaitan dengan transformator tenaga listrik.
3. Pembahasan Hasil dan Analisa Data
Dari  hasil  perhitungan  data  yang  menggunakan  rumus-rumus  tersebut  akan  diperoleh  suatu informasi  yang  dapat  dibahas  dan  dapat  dianalisis  meliputi  :  perhitungan  arus  gangguan, kapasitas yang dihasilkan.

## 3.2 Perhitungan Resistansi Pentanahan
Untuk  menghitung  resistansi  tanah  dari  berbagai  system  elektroda,  Semua  penyataan  itu diperoleh dari hubungan R =  .L/A dan didasarkan pada asumsi bahwa resistansi tanah seragam pada seluruh tanah, untuk satu batang elektroda yang ditanamkan tegak lurus makadapat ditentukan dengan rumus :
R = [   ( )    ] …………………………………………(3.7)
Dimana :
R  =  Tahanan pentanahan elektroda batang (ohm)
=   Tahanan jenis tanah (ohm – m)
L  =   Kedalaman penanaman (m)
d  =  Diameter pentanahan (m)

## 4. ANALISA PEMBAHASAN

## 4.1 Spesifikasi Transformator 10 MVA di PT.PLN (Persero)UPP Sumbagsel 2
Adapun data-data transformator 10 MVA pada tabel di bawah ini : Tabel 4.1. Data TransformatorUnindo
NO Data Keterangan 1 Merk Osaka 2 Type As – 585 3 Try Quency GLRTZ 50 5 Serial Number 5A2281005 6 Coling System ONAN 7 Fasa 3 8 Temp Rise Oil 53c 9 Manufactured 1979 10 Ambient Temp Max 40c 11 Standard JEC 168-1966 12 Temp Rise Winding 58 0 C 13 Hubungan Y-Y 14 Vector group YNYn0 15 Oil Type Diala e 16 Tank 3700 kg 17 Oil 7800 kg 18 Made in Indonesia 19 Kapasitas 10 MVA 20 Impedansi (Z%) 9,5%
Berdasarkan  tabel  di  atas  koordinasi  tegangan  sentuh  pada  transformator  maka  perlu dilakukan  perhitungan  atau  pengolahan  data  untuk  mendapatkan  nilai  impedansi dan  arus  hubungan singkat,  setting  rele  arus  lebih.  analisa  ini  didapatkan  data-data  transformator  10  MVA  yaitu, Tegangan 70/20 atau 68/19, Fasa 3 , frekuensi 50 Hz dan Impedansi 9,5 %.

## 4.2 Perhitungan Impedansi Transformator
Z t1 = Z t2 = = 9,5 % = 0,095 = 46,55 Ω
Impedansi  transformator  urutan  positif  dan  urutan  negative  tersebut  selanjutnya  diubah dengan menggunakan persamaan (3.2).
=
=
=   0,095 ρu
Untuk  Impedansi  urutan  nol  dapat  menggunakan  persamaan  (3.3)  sehingga  didapat  hasil sebagai berikut :
Z t0 =   10 Z t1 =   10 0,095 =  0,95 ρu
Untuk  menghitung  arus  nominal  primer  dan  sekunder  transformator  dapat  menggunakan persamaan (3.4) dan (3.5).
I NP = √
=
√
=
=   82,4789 A
I NS = √
= √
=
=   288,67 A
4.3 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ketanah
I f 1 (рu) =
= = =   2,6315 рu
I sebenarnya =   I f
I NP =   2,6315 82,4789 =   217,0432 A

## 4.4 Perhitungan Tegangan Sentuh Satu Fasa Ketanah
Menghitung gangguan tegangan sentuh satu fasa ke tanah menggunakan persamaan (3.8) dan (3.9).
U e =   I. R st =   217,0432 5,07 =  1100,40  V
Sehingga, E sentuh =  50% U e =  50% 1100,40
=  550,2 V
Lalu mencari lamanya gangguan menggunakan persamaan (3.10)
E sentuh =  ( 1000 + 1.5  s ) 0,116 / √ 345,103 = ( 1000 + 1.5 ( 3000) ) 0,116 / √ 345,103  =  ( 5500 ) 0,116 √
√ =  0,8 detik

## 4.5 Setting rele arus transformator tenaga lebih sisi 20 KV
Arus nominal transformator sisi 20 KV : 288,67 Ampere
Ratio CT 600 / 5 Ampere
Primer =  1,1 288,67 =  317,53 A Sekunder =  317,53
=  2,64 A

## 4.6. Analisa
Dari  hasil  analisa  perhitungan  di  atas,  maka  didapatkan  nilai  tahanan  pentanahan menggunakan  satu  batang  elektroda  sebesar  5,07  Ohm.  Berdasarkan  hasil  perhitungan  nilai  tahanan pentanahan  lebih  besar  daripada  yang  diinginkan  karena  melebihi  kapasitas  PLN.  Sedangkan  di PT.PLN (Persero) UPP Sumbagsel 2 dalam keadaan baik Ohm.
Sedangkan  untuk  hasil  perhitungan  besar  arus  gangguan  hubung  singkat  satu  fasa  ketanah sebesarI f = 217,0432 Ampere. Besar tegangan sentuh pada gangguan satu fasa ke tanah adalah 550,2 Volt  dan  lama  gangguan  nya  0,8  detik  dalam  keadaan  baik,  maka  tegangan  sentuh  dapat  diizinkan. Untuk setting rele arus lebih pada sisi 20 KV sebesar 317,53 Ampere untuk sisi primer, 2,64 Ampere sisi  sekunder.  Berdasarkan  hasil  perhitungan  nilai setting  rele  pada  sisi  20  KV  lebih  kecil  dari pada yang terpasang di PLN. Sedangkan setting rele yang terpasang di PT. PLN (Persero) UPP Sumbagsel 2 sebesar 320 Ampere. Maka nilai setting rele yang dihitung dalam keadaan baik.

## 5. PENUTUP
Dari hasil analisa dan perhitungan diperoleh sebagai berikut :
1. Dari  hasil  perhitungan  nilai  tahanan  pentanahan  lebih  besar  dari  pada  yang  diinginkan karena  melebihi  kapasitas  PLN.  Sedangkan  di  PT.PLN  (Persero)  UPP  Sumbagsel  2 tahanan pentanahan yang terpasang Ohm.
2. Sedangkan  untuk  hasil  perhitungan  besar  arus  gangguan  hubung  singkat  satu  fasa  ke tanah sebesar I f = 217,0432 Ampere. Besar tegangan sentuh pada gangguan satu fasa ke tanah adalah 550,2 Volt dan lama gangguan nya 0,8 detik dalam keadaan baik.
3. Berdasarkan  hasil  untuk  setting  rele  arus  lebih  pada  sisi  20 KV  sebesar  317,53  Ampere sedangkan arus setting rele yang terpasang sebesar 320 Ampere.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Hutauruk, T.S. 1986 “ Transmisi Daya Listrik ” Jakarta, Erlangga.
[2] Hutauruk,  T.S.  1999  “ Pengetanahan  Netral  Sistem  Tenaga  dan  Pengetanahan  Peralatan ” Jakarta, Erlangga.
[3] Irfan  affandi.  2009 “Analisa  Setting  Relai  arus  Lebih  dan  Relai  Gangguan  Tanah  Pada Penyulang Sedewa di GI Cawang” FT. UI
[4] Pandjaitan, Bonar. 2012 “ Proteksi Sistem Tenaga Listrik ” Yogyakarta CV. ANDIOFFSET
[5] Stevenson, Williana, 1996 “ Analisa Sistem Tenaga Listrik ” Jakarta, Erlangga.
[6] Zuhal, 1977, “ DasarTenaga Listrik ” Bandung, ITB