## Journal of Science and Engineering
Full Paper

## ANALISIS DAN SIMULASI TEGANGAN DIP PADA INTERKONEKSI SISTEM KELISTRIKAN 150 KV - PLTMG KASTELA 30 MW
Mochammad Apriyadi Hadi Sirad
Program Studi Teknik Elektro. Universitas Khairun, Ternate, Indonesia
Article history
Received
02-04-2022 Received in revised form 15-04-2022 Accepted 28-04-2022 *Corresponding author apriyadisirat@unkhair.ac.id

## Graphical abstract Abstract
One of the disturbances that often occurs in the electric power system is the voltage dip (voltage sags) interference. This interference is a transient fault in the electric power system, which is a large drop in the voltage rms instantaneously (for a few seconds) on  the network. With such conditions, electricity providers, in this case PLN continues to improve its services, one of which is by maintaining voltage conditions to remain stable to maintain the quality of electrical power that reaches consumers. Interruptions in transmission lines or refiners adjacent to the suppliers supplying industrial installations can result in voltagesagsand phase imbalances in the resource system of industrial installations. As a result of the disruption, sensitive loads in such industrial installations may be automatically detached from the network, caused by the work of existing automatic  systems  or  protection  equipment.  Voltage  sags  (considerable  variations  in  source voltage) are one of the parameters of electrical quality that are of great concern to consumers, because they can have a detrimental impact on the operation of their electrical installations.  Even for  electricity  consumers  in  industrialized  countries,  voltage  sags  are  also  felt  by  household consumers as something that interferes with their comfort in utilizing electrical energy in their daily lives. This study aims to examine the impact of dip voltage caused by short circuits that occur  in  the  interconnection  of  the  electrical  system  at  the  30  MW  Kastela  PLTMG  using computer simulation modeling so that a pomedelan is obtained that overcomes the stability of the electrical system in the interconnection of the electrical system.
Keywords : voltage   sag,   power   system,   simulation   model, EMTP/ATP software.

## Abstrak
Salah  satu  gangguan  yang  sering terjadi pada sistem tenaga listrik adalah gangguan tegangan dip (voltage sags). Gangguan ini merupakan  gangguan transien pada sistem tenaga listrik, yaitu penurunan  besar  tegangan  rms  sesaat  (selama  beberapa  detik)  pada  jaringan.  Dengan  kondisi seperti itu, penyedia kebutuhan listrik, dalam hal ini PLN terus meningkatkan pelayanannya yang salah satunya  adalah  dengan menjaga kondisi tegangan agar tetap stabil untuk menjaga kualitas daya listrik yang sampai ke konsumen. Gangguan   di   saluran   transmisi   atau   penyulang   yang berdekatan dengan penyulang   yang   memasok   instalasi   industri   dapat   mengakibatkan voltagesagsdan  ketidakseimbangan  fasepada  sistem  sumber  daya  instalasi  industri.  Akibat gangguan  itu,  beban - beban sensitif di instalasi industri tersebut  boleh jadi secara otomatis terlepas dari jaringan, disebabkan oleh kerja sistem-sistem otomatik atau peralatan proteksi yang ada. Voltage sags (variasi  tegangan sumber  yang  cukup besar) merupakan salah satu parameter mutu  listrik    yang  sangat  menjadi  perhatian  konsumen,  karena  dapat  membawa  dampak merugikan pada operasi instalasi  listriknya.  Bahkan  bagi  konsumen  listrik  di  negara-negara industri,  voltage      sags  dirasakan   pula    oleh   konsumen    rumah    tangga    sebagai   hal   yang menggangu  kenyamanan mereka    dalam    memanfaatkan   energi   listrik   dalam kehidupan sehari  -hari.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengkaji  dampak  tegangan  dip  yang  ditimbulkan akibat hubung singkat yang terjadi dalam interkoneksi sistem kelistrikan pada PLTMG Kastela 30 MW menggunakan pemodelan simulasi komputer sehingga didapatkan suatu pomedelan yang mengatasi stabilitas sistem kelistrikan yang ada di interkoneksi sistem kelistrikan.
Kata kunci : Tegangan Dip, Sistem Kelistrikan, Simulasi model  Software EMPT/ATP.
© 2022 Penerbit Fakultas Teknik Unkhair. All rights reserved
Survei pendahuluan Observasi dan pengamatan rambu dan marka jalan Ruas jalan Merdeka dan Ahmad Yani Kota Ternate Kondisi eksisting rambu dan marka jalan Standar rambu dan marka jalan Kriteria rambu dan marka jalan dibandngkan  dengan standar Usulan penambahan dan perbaikan rambu dan marka jalan Hasil evaluasi Rambu dan Marka Jalan serta rekomendasi

## 1.  INTRODUCTION
Belakangan ini, penurunan tegangan telah menjadi salah satu masalah pada kualitas daya, yang paling penting dalam  sistem  tenaga  listrik,  terutama  karena  pertumbuhan  perangkat  elektronik  daya  modern  yang  terus meningkat dan kepekaannya terhadap gangguan tegangan. Fenomena penurunan tegangan dapat menyebabkan trip pada beban sensitif, jika besaran dan durasinya melebihi ambang batas sensitivitas peralatan. Besar  tegangan dip  adalah  salah  satu  faktor penentu kualitas daya suatu sistem tenaga listrik. Menurut standar IEEE     1159- 1995,  IEEE  Recommended      Practice      for  Monitoring    Electric    Power    Quality,    definisi  sag/kedip  adalah penurunan  nilai rms teganganpada  frekuensi  daya  selama   durasi   waktu   dari    0,5 cycles (0,01detik) sampai 1 menit.  Dan  rentang  perubahan  dari  0,1  sampai  0,9 pupada nilai rms besaran tegangan. Hal ini menyebabkan lepasnya (trip) peralatan – peralatan yang peka terhadap perubahan tegangan .
Tegangan dip biasanya  disebabkan  oleh  sumber  gangguan, seperti gangguan hubung singkat satu-fasa ke tanah. Kedip tegangan dapat  disebabkan  oleh  dua  hal,  yaitu  :  pertama, adanya   gangguan hubung   singkat pada  jaringan  tenaga  listrik  itu  sendiri;  kedua,  adanya  perubahan  beban  secara  mendadak  (seperti  :  switching beban dan pengasutan motor induksi). Penurunan  tegangan  pada  sistem  ini  akan dapat menyebabkan gangguan pada  peralatan  lain,  terutama  peralatan-peralatan  yang  peka  terhadap  fluktuasi  tegangan.  Kedip    tegangan berbeda dengan  tegangan  kurang (under voltage).  Durasi under voltage  lebih  dari  1  menit dan  dapat dikontrol dengan   peralatan   regulasi   tegangan (voltage   regulator).   Tegangan dip dapat disebabkan oleh hal-hal sebagai berikut, diantaranya:
1. Secara  umum  disebabkan  oleh  gangguan  pada  sistem,  seperti gangguan  hubung  singkat. Gangguan yang sering terjadi pada sistem adalah gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah.
2. Pemikulan  beban  yang besar  atau  pengasutan  motor  berkapasitas besar.
3. Sesuatu  yang  terjadi  pada  saluran  penyaluran  daya,  seperti kecelakaan  saat  perbaikan dalam   keadaan bertegangan,   sambaran petir (lightning   strike)   dan   benda   jatuh   yang menyebabkan gangguan ke tanah.
4. Perubahan  beban yang  berlebihan/di  luar  batas  kemampuan  sistem  daya  Perubahan beban  besar  secara mendadak atau pengasutan motor (motor starting) juga dapat menyebabkan tegangan dip Pengaruh  voltage  sag akibat gangguan hubung singkat adalah sebagai berikut :
1. Komputer  dan  jenis  lain  dari  komputasi  elektronik dapat  kehilangan  memori  dan  restart membutuhkan waktu  yang lama. Jika  voltage  sags mencapai  kurang dari 50 %.
2. Pada  industri, proses produksi akan berhenti untuk Voltage Sags sampai dengan 65 % dan penerangan akan berkedip.
3. Rangkaian relay dan  kontaktor akan trip pada tegangan dibawah 70 % dari tegangan nominal.
4. Lampu fluorescent dan lampu discharge intensitas tinggi (HID) akan padam pada tegangan dibawah  80 % dalam  waktu  beberapa  cycle, sedangkan  waktu penyalaan   kembali   akan memerlukan waktu yang cukup lama terutama HID.
Pada gambar dibawah ini diperlihatkan  contoh  tipikal tegangan dip bila hantaran listrik dengan beban yang besar saat mengalami suatu gangguan hubung singkat.

## Gambar 1. Tegangan Dip [1]
Kedip  tegangan  merupakan  salah  satu  faktor penyebab  berkurangnya  kualitas  daya listrik, salah  satu penyebab  terjadinya  kedip  tegangan  karena  adanya  arus hubung   singkat. Oleh   sebab   itu   dilakukan penelitian yang  bertujuan untuk mengkaji dampak tegangan dip yang ditimbulkan akibat hubung singkat yang terjadi dalam interkoneksi sistem kelistrikan pada PLTMG Kastela 30 MW menggunakan pemodelan simulasi komputer  sehingga  didapatkan  suatu  pomedelan  yang  mengatasi  stabilitas  sistem  kelistrikan  pada  saat interkoneksi sistem.

## 2.  METODE PENELITIAN
Perancangan Program Simulasi Perancangan  simulasi  dampak tegangan dip pada PLTMG Kastela 30 MW adalah    dengan    mengumpulkan    data-data  yang  dibutuhkan  dalam  melakukan  pemodelan.  Data-data  yang didapat    disesuaikan    dengan    persamaan    matematis  yang  ada  pada  komponen  pemodelan.  Diagram  Sistem Kelistrikan  150  KV  Ternate    yang    dimodelkan.  Data  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  data pembangkit,transformator,  pengaman   dan beban.  Data  tersebut  diperoleh  pada  PT.  PLN  (Persero)  Kalumata Langkah  pertama  untuk  mensimulasikan  tegangan  dip  pada  sistem  kelistrikan  adalah  dengan  memodelkan. Metodologi yang digunakan pada penelitian tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Pengumpulan data dan studi literatur
2. Pemodelan dan simulasi
3. Analisis
4. Kesimpulan
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pemodelan Parameter Sistem Sumber Tegangan Sumber ac tiga fase, dimana tegangan input per fase adalah tegangan puncak.
Gambar 2. model dan tampilan data sumber ac 3 fase
Transformator ideal 3 fase sebagai beban dari sistem, input datanya berupa perbandingan antara tegangan primer  dan sekunder.  Transformator  dimodelkan  dengan  transformator  ideal,  dengan  perbandingan  tegangan primer dan tegangan sekunder 150kV/20kV. Dengan titik netral sisi primer dan sekunder langsung di tanahkan.
Gambar 3. model dan tampilan data Trafo 150kV/20kV
Switch Single Phase time Controlled Switch , yang digunakan sebagai Single Pole CB, waktu dalam detik atau second (s).
Gambar 4. model dan tampilan data Single Phase time Controlled Switch
Probe Volt dan Probe Current untuk membantu membaca gelombang arus dan tegangan pada sistem.
Gambar 5. tampilan data Probe Volt dan current
Beban RLC tiga fase, sebagai impedansi sumber dan impedansi beban 20kV, dalam ohm (Ω), mili Henry (mH), dan mikro farad (µF).
Gambar 6.  model dan tampilan data RLC 3 fase
Pada  beban  20  kV  yang  terkoneksi  data  dengan  representase  beban  pada  trafo  yang  berbeda-beda berdasarkan data tabel diberikut yang diperoleh dari PLN Unit AP2B Sulsel.Jika dianggap power factor beban pada saat itu adalah 0,8, maka selanjutnya kita mendapatkan nilai R dan L, yang ada pada tabel dengan persamaan sebagai berikut:
R = √3 .V 2 / p   ....................................................(1) L = √3 .V 2 / (2 𝜋𝑓𝑄 ) ............................................(2)
Dimana: R = Tahanan dalam Ohm (Ω) L = Induktansi dalam Henry V = Tegangan dalam Volt (V) P = Daya aktif dalam Watt (W) Q = Daya reaktif dalam VAR

## 4.1 Simulasi Dan Analisa
SoftwareATPmenggunakan model AC3ph (sumber 3 fasa) puncak amplitudo sistem tegangan untuk proses simulasi. Pemodelan sumber AC dapat dilakukan dengan merubah sistem tegangan 150 kVL-L (RMS) ke puncak tegangan, melalui persamaan berikut:
𝑉𝑝𝑒𝑎𝑘 = √2 √3 x L − L (RMS) …………(3)
𝑉𝑝𝑒𝑎𝑘 = √2 √3 x 150 = 122474,4 V
Gambar 7.. Sumber tegangan AC3 Fasa dalam software ATPD raw
Gambar 8. Model ATP Interkoneksi  sistem Kelistrikan 150 kV setelah dengan masuknya PLTMG Kasletla 30 MW

## 4.2 Pembahasan
Gambar 9. kondisi normal pada sistem kelistrikan
Pada  hasil  simulasi  gambar4.11  menunjukan  bahwa  tegangan  transmisi  pada  interkoneksi  sistem kelistrikan berada pada kondisi yang normal 150 kV, hal ini ditunjukkan  oleh gelombang warna merah “fasa A” v:(X0005A) v:(X0023A) , “fasa B” v:(X0005B) v:(X0023B) , “fasa C” v:(X0005C) v:(X0023C) .
(f ile HASIL-SISTEM-SULSEL-NORMAL.pl4; x-v ar t) v :X0005A v :X0005B v :X0005C 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 [s] -160 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 [kV]
Gambar 10. Gelombang Tegangan Dip Setelah masuknya PLTMG Kasletla 30 MW
Gambar10 menunjukkan pada titik ini terjadi penurunan tegangan pada tiap fasa yaitu, fasa R sebesar 150 – 86 = 64 kV atau 42,6%, fasa S sebesar 58kV atau 41,33%, dan fasa T sebesar 62kV atau 44,6%.  Gambar 10 menampilkan kondisi tegangan mengalami dip pada ketiga fasanya dengan penurunan tegangan yang berbeda- beda. Nilai tegangan yang paling rendah terjadi di fase T yakni 36 kV (36000 Volt) atau mengalami penurunan sebesar  114  kV    atau  sebesar  76%  dengan  durasi  5  cycles.  Gambar  10  juga  menunjukkan  adanya  fenomena tegangan swell yang terjadi namun berlangsung sangat singkat dengan transient terbesar terjadi pada fasa T dengan besar tegangan 265kV (265000 Volt) dengan voltage magnitudenya 1,7 pu

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil simulasi dapat disimpulkan bahwa tegangan dip yang muncul paling besar akibat terjadinya lonjakan beban pada saat interkoneksi awal sistem kelistrikan 150 kV PLTMG Kastela 30 MW.  Tetap tidak berlangsung lama karena dilihat dari hasil simulasi akan kembali normal setelah sistem mulai stabil kembali.

## References
[1]  D. V. Tien, R. Gono, and Z. Leonowicz, “Analysis and simulation of causes of voltage sags using EMTP,” Conf. Proc. - 2017 17th IEEE Int. Conf. Environ. Electr. Eng. 2017 1st IEEE Ind. Commer. Power Syst. Eur. EEEIC / I CPS Eur. 2017 , no. 4, pp. 7–11, 2017.
[2]  X.  Y.  Xiao,  Y.  Z.  Chen,  Y.  Wang,  and  Y.  Q.  Ma,  “Multi-attribute  analysis  on  voltage  sag  insurance mechanisms and their feasibility for sensitive customers,” IET Gener. Transm. Distrib. , vol. 12, no. 16, pp. 3892–3899, 2018.
[3]  Sirad, M. A. H., Rais, M., Djalal, M. R., & Putri, A. N. (2018, March). Optimization of grounding resistance to minimize transient currents at 150 kV SULSELRABAR system. In 2018 International Conference on Information and Communications Technology (ICOIACT) (pp. 572-578). IEEE.
[4]  N. R. Patne  and K.  L. Thakre,  “Factor affecting characteristic of voltage sag due  to fault in the power system,” Serbian J. Electr. Eng. , vol. 5, no. 1, pp. 171–182, 2008.
[5]  N. Muluk, A. Warsito, and I. Setiawan, “Voltage sag mitigation due to short circuit current using dynamic voltage  restorer  based  on  hysteresis  controller,”  in 2017  4th  International  Conference  on  Information Technology, Computer, and Electrical Engineering (ICITACEE) , 2017, pp. 108–112
[6]  Apriyadi, Mochammad. "Analisis Karakteristik Arrester Pada Jaringan Transmisi 150kV Akibat Sambaran Petir Berbasis Perangkat Lunak EMTP." Patria Artha Technological Journal 4.1 (2020): 54-57
[7]  S. Biswas, S. K. Goswami, and A. Chatterjee, “Optimum distributed generation placement with voltage sag effect minimization,” Energy Convers. Manag., vol. 53, no. 1, pp. 163–174, 2012.
[8]  Sirad, M. A. H. (2017). Keandalan Jaringan  Distribusi Primer 20KV Pada PT. PLN (Persero) Wilayah Maluku Dan Maluku Utara Cabang Ternate. Patria Artha Technol. J, 1(1), 37-42
(f ile SEMINAR_FINAL_PROJECT_SULSEL_SWITCH_Tahap_5_610MW.pl4; x-v ar t) v :X0027A v :X0027B v :X0027C 0.00
0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 [s] -300 -200 -100 0 100 200 300 400 [kV]