## Jurnal Teknik Elektro

## EVALUASI KAPASITAS CIRCUIT BREAKER (CB) DISISI SEKUNDER GARDU INDUK BUNGARAN PADA PENYULANG AKASIA 20 KV
Amirah Balqis 1 , R. Ahmad Yani 2 , RM. Edy Suherman 3
1.2.3. Program Studi Teknik Elektro Universitas Palembang email : amirahbalqis18@gmail.com

## ABSTRAK
Pada  proses  penyaluran  energi  listrik  mulai  dari  pembangkit  yang  dialiri  melalui  jaringan  transmisi dan  sampai  ke  konsumen  atau  pelanggan  energi  listrik  tidak  terlepas  dari  peran  gardu  induk pembangkit  dan  gardu  induk  penurun  tegangan.  Gardu  Induk  (GI)  Bungaran  yang  merupakan  GI penurun tegangan dari tegangan 70 kV ke tegangan distribusi sekunder 20 kV yang paling bersentuhan langsung  dengan  pelanggan  energi  listrik  PT.  PLN  (Persero).  Pada  prinsip  kerjanya  untuk mempertahankan  kinerja  suplai  energi  listrik  GI  Bungaran  akan  rentan  terjadi  kegagalan  baik  yang diakibatan  gangguan  teknis  maupun  gangguan  teknis.  Untuk  memproteksi  GI  Bungaran  khususnya pada  transformator  I  dengan  kapasitas  30  MVA  pada  proses  penyaluran  energi  listrik  ke  penyulang- penyulang  bertegangan  menengah  20  kV  yakni  penyulang  Akasia  yang  memiliki  pajang  saluran sepanjang  12,29  kms  perlu  dilakukan  evaluasi  secara  berkala.  Atas  dasar  pemeliharaan  dan  evaluasi secara  berkala  penulis  tertarik  untuk  menganalisa  kembali  kapasitas  Circuit  Breaker  (CB)  sebagai pemutus tenaga bermedia udara vacum (VCB) yang melindungi transformator I dari GI Bungaran dari sisi  sekunder  terhadap  besarnya  arus  gangguan  pada  penyulang  Akasia  bertegangan  20  kV.  Dari evaluasi  CB  terpasang  di  GI  Bungaran  pada  transformator  I  dengan  kapsitas  VCB  sebesar  25  kA masih sesuai dengan kapsitas terhadap proteksi dari arus gangguan dari penyulang Akasia.
Kata kunci : GI Bungaran, Circuit Breaker (CB), Penyulang Akasia, 20 kV

## 1. PENDAHULUAN
Pada  sistem  proteksi  untuk  pengaliran  atau  distribusi  energi  listrik  mutlak  diperlukan  untuk menjaga keandalan penyalauran energi listrik maupun keandalan sistem konstruksi maretial peralatan- peralatan  yang  digunakan[1].  Pada  proses  penyaluran  energi  listrik  yang  dihasilkan  oleh  sumber- sumber  pembangkit  tentunya  diperlukan  gardu-gardu  induk  pembangkit  dan  gardu  induk penyaluran[2]. Pada gardu induk penyaluran dimana tegangan tinggi atau tegangan ekstra tinggi akan dikonversi  menjadi  tegangan  menengah  (150/20  kV)[3-4].  Dalam  penelitian  ini  Gardu  induk  (GI) tempat  penelitian  yakni  GI  Bungaran  yang  terletak  di  Kelurahan  8  Ulu  Kecamatan  Jakabaring  Kota Palembang.    Untuk  menjaga  kehandalan  GI  Bungaran  mejalankan  fungsinya  mengkonvesi  tegangan secara kontinunitas perlu dilakukan sistem proteksi yakni diantaranya proteksi sebagai pemutus sistem tenaga yang dikenal dengan Circuit Breaker (CB)[5]. Pada penelitian ini penulis melakukan penelitian pada sisi sekunder GI  yakni pada out put atau sistem 20 kV dari Gardu Induk. Adapun pada sistem 20 kV  yaitu  pada  penyulang  Akasia  yang  berhubungan  langsung  kepelangan  listrik  PT.  PLN,  maka perlindungan  terhadapat  Transformator  daya  dan  sisi  sekunder  transformator  tenaga    atau  penyulang 20  kV  sangat  mutlak  dilakukan.  Dalam  penelitian  ini  penulis    membahas  mengenai  evaluasi  setting rele  pada  Cercuit  Breaker  di  sistem  pemutus  tenaga.  Rele  pada  CB  sangat  dibutuhkan  untuk melindungi  transformator  tenaga  dan  peralatan  sistem  GI  dari  gangguan  yang  terjadi  pada  sistem penyulang 20 kV[6]. Pada sistem penyulang 20 kV terutama pada penyulang akasia yang berhubungan

## Jurnal Teknik Elektro
dengan  pelanggan  PLN  dimana  pada  sistem  distribusi  20  kV  penyulang  Angkasia  memiliki  jenis konstruksi jaringan bersifat radial, tentunya sangat rentan terhadap dari gangguan, baik gangguan yang bersifat  teknis  maupun  non  teknis[7-8].  umunya  gangguan  teknis  berasal  dari  kegagalan  konstruksi sistem  penyulang  sedangan  gannguan  non  teknis  gangguan  yang  berasal  dari  luar  atau  alam  berupa sambaran  petir,  atau  karena  adanya  angin  kencang,  dan  ganguan  tanam  tumbuh  dan  lain  sebagainya dimana gangguan-gangguan tersebut tidak dapat diprediksi waktu terjadinya[9-10].
Atas  dasar  proteksi  terhadap  GI  Bungaran  dimana  penelitian  ini  penulis  mengambil  objek  mengenai proteksi pada CB pada sistem pemutus tenaga untuk menganalisis pengaruh dari gangguan penyulang 20  kV  terhadap  kinerja  circuit  Breaker.  Pada  GI  Bungaran    pada  kinerja  penyaluran  energi  listrik memiliki out put atau pada sisi primer GI berupa penyulang 20 kV, dimana jumlah  penyulang 20 kV yakni 9 Penyulang, diantaranya penyulang Akasia dengan pajang saluran mencapai 12,29 kms dengan jenis penghantar AAAC 150 mm 2 .

## 2. METODE PENELITIAN
Untuk mempermudah jalannya penelitian mengenai evaluasi CB di GI Bungaran  disisi 20 kV penyulang Akasia, maka penulis membuat langkah-langkah penelitian sebagai berikut :
Mulai
Studi Pustaka & Studi Lapangan
Pengambilan Data Lapangan GI Bungaran (CB dan Penyulang Akasia) Selesai Pengolahan data dan Analisa Kesimpulan
Gambar 1. Alur penelitian evalusi CB pada GI Bungaran
Dalam  penelitian  ini,  penulis  menggunakan  beberapa  metode  penelitian    untuk mengumpulkan data dan informasi sebagai berikut :
a. Studi Kepustakaan
Metode  pengumpulan  data  dan  informasi  yang  ditempuh  dengan  cara  membaca  buku-buku referensi,  internet,  dan  buku  panduan  tentang  gardu  induk,  relai,  dan  CB  sebagai  pemutus tenaga atau PMT.
b. Studi Lapangan
Pengumpulan data dan informasi dengan cara melakukan penelitian dan melihat secara langsung penerapan CB pada GI Bungaran.
c. Wawancara
Mengumpulkan  data  dan  informasi  dengan  berbagai  pihak  yang  memahami  dan  menguasai materi sistem kinerja CB dan GI dari berbagai sumber.

## Jurnal Teknik Elektro
GCB SF6 2000 A/31,5 KA 630 A TRAFO DAYA PAUWELS 30 MVA 1 70/20 KV ONAN/ ONAF YNyn0 - Imp. 12,262% VCB
2000 A/25 KA
20 3 0.1 3 0.1 3 KV SUNGKAI VCB 1250 A/25KA VCB 1250 A/25KA 10 KA AKASIA NGR 40 OHM 300 A BBVT + ES 1 300/5A 1000-2000/5A 300-600/5 A 300-600/5 A

## Rel I – 70 KV    ACSR Dia 120 mm
Gambar 2 SLD GI Bungaran transformator daya I - 30 MVA
Untuk  mengevaluasi kapasitas CB dilapangan, perlukan persamaan-persaman berikut [6][9]:
1. Persamaan Impedansi
 Impedansi pada sumber
Total reaktansi (pu) = ....................................................... (1.1)
 Persamaan Impedansi pada transformator daya I GI Bungaran
X PU baru = X PU lama x ( ) x ( ) ......................... (1.2)
 Persamaan Impedansi saluran pada penyulang :
L   = 2x10 -7 Ln (H/km) ............................................................................ (1.3)
X L = 2.π.f.L (ohm/km) ................................................................................... (1.4)

## Jurnal Teknik Elektro
Dimana :
GMD = Geometric Mean Distance (m) GMR = Geometric Mean Radius (m)
F = Frekuensi (hertz)
L        = Induktansi (henry)
Untuk menghitung besar nilai GMD menggunakan persamaan sebagai berikut :
GMD = √ ........................................................................... (1.5)
Dimana : D ab , D bc , dan D ac = Jarak antar penghantar (m)
Resistansi  pada  suatu  saluran  penghantar  berubah  untuk  setiap  perubahan  temperatur, perubahan  temperatur  ini  hampir  linier  untuk  daerah  temperatur  yang  jelas.  Jika  tahanan searah  suatu  penghantar  diketahui  pada  temperatur  tertentu,  maka  tahanan  searah  pada temperatur lain dapat ditentukan dengan persamaan :
................................................................................................ (1.6)
Dimana : R 2 : tahanan searah penghantar pada temperature t 2 R 1 : adalah tahanan searah penghantar pada temperature t 1 T  : adalah konstanta searah penghantar untuk jenis tertentu T  : 234,5 untuk tembaga dengan konduktivitas 100% t 1 : 241 untuk tembaga dengan konduktivitas 97,3% t 2 : 228 untuk aluminium dengan konduktivitas 61%
Impedansi  saluran  pada  jaringan  distribusi  terdiri  dari  nilai  resistansi  dan  induktansi sedangkan  untuk  nilai  kapasitas  pada  jaringan  diabaikan  karena  saluran  dianggap  sebagai saluran pendek. Dengan diperolehnya nilai resistansi dan induktansi saluran  maka impedansi dari saluran distribusi dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
Z = √ ...................................................................................... (1.7)
Impedansi saluran = (R + jX L ). (Panjang saluran)
2. Menentukan arus gangguan tiga phasa pada penyulang
 Untuk gangguan simetris
I HS 3 phasa = ................................................................................ (1.8) √ ................................................................... (1.9) ......................................................................... (1.10)

## Jurnal Teknik Elektro
 Untuk gangguan asimetris
............................................................................ (1.11)
3. Menentukan besar daya hubung singkat pada penyulang 20 KV.
√ .......................................................................... (1.12)
4. Besarnya  daya  pemutusan  atau  kapasitas  pemutus  tenaga  yang  terpasang  di  GI  adalah  sebagai berikut :
√ ........................................................................ (1.13)
Selain  langkah-langkah  diatas  untuk  menunjang  penelitian  ini  penulis  melakukan  metode  observasi lapangan  dan  literasi  dari  artikel  terkait.  Dari  hasil  obesrvasi  lapangan  didapat  data  pendukung diantaranya  data besarnya hubung singkat.
 Data Hubung Singkat
Besarnya  arus  hubung  singkat  pada  sistem150  kV  terekam  yaitu  hubung  singkat  tiga  phasa  sistem interkoneksi Sumbagsel GI Simpang Tiga dan GI Keramasan, GI Bungaran, berikut :
I a : 10234,589 A : 1535,88 MVA I b : 211,011 A : 31,652 MVA I c : 506,482 A : 75,97 MVA
 Data Transformator Daya
Name Transformator Daya 1 Merk Paulwels Installation Out-Door Year of Manufacture 2015 Rated Power 30 MVA Standard IEC 76 Fequency Hertz 50 Hz Phases 3 Vector Group YNyn0+d Primary voltage 70 kV Secondary voltage 20 kV Short circuit 70 kV 40 kA Short circuit 20 kV 25 kA Rn 0,4 Ohm Impedance 12,262%
 Data Pemutus Tenaga CB
Data pemutus tenaga pada Gardu Induk  Bungaran sisi 20 kV pada penyulang Akasia adalah sebagai berikut :
Instalasi
: In Door

## Jurnal Teknik Elektro
Rating Tegangan : 24 kV Frekuensi : 50 H Z Rating Arus nominal : 30 A Arus Hubung Singkat : 5 kA Media Pemadam : VCB (VacumCircuit Breaker) Merk : AREVA  Data Penghantar
Data penghantar Penyulang Akasia 20 kV dari Gardu Induk Bungaran adalah :
Jenis Penghantar : AAAC (All Alumunium Aloy Conductor) Luas Penampang (mm 2 ) : 150 Jumlah Urat : 19 GMR (mm) : 1,070 Panjang Saluran (kms) : 12,29 Resistansi 20 0 C (Ω / km) : 0,225

## 3. PEMBAHASAN DAN ANALISA
Untuk dapat mendapatkan kapasitas CB disisi sekunder transformator daya I, dipenyulang akasia perlu dilakukan perhitungan-perhitunga dimlai dari :

## A. Impedansi sumber pada Busbar 70 kV
Dengan menggunakan persamaan 1.1 nilai reaktansi (pu) didapat :
Daya utama :  30  MVA Tingkat kesalahan :  1535,188 MVA. Reaktansi (pu) :

## B. Impedansi Trafo
Reaktansi transformator daya 1 dengan kapasitas 30 MVA adalah 12.50 %, dengan persamaan 1.2, yaitu :
( )
( )

## C. Impedansi saluran pada penyulang Akasia
Berdasarkan  konfigurasi  dari  jaringan  pada  tiang  SUTM    20  kV  pada  konstruksi  TM  1  dengan penampang  150  mm  A3C  (  GMR  2,25  mm)  dapat  ditentukan  besarnya  nilai  GMD  (Geometric mean distance) dengan persamaan 1.5 adalah :

## Jurnal Teknik Elektro
0,85 cm 0,85 cm 170 cm Line Isolator AAAC Conductor 150 mm
Gambar 2.  Konstruksi  TM 1  SUTM 20 KV Penyulang Akasia
√(    )   (    )   (   )
 Induktansi (L) dan Reaktansi (X L )  menggunakan persamaan 1.3 dan 1.4 :
Reaktansi (X L ) :
( ) (     ) (  ) (           )
 Resistansi (R) :
Resistansi kabel AAAC, 150 mm 2 pada suhu 20  C adalah 0,225 ohm/km. Maka resistansi pada suhu 60  , dengan menggunakan persamaan 1.6 adalah :
( )
 Impedansi Saluran (Z saluran )
Impedansi Saluran (Z saluran )  dengan menggunakan persamaan 1.7 adalah:
(                     )    (     )

## (                   )
Impedansi Dasar (Z dasar ) :
(     )
Impedansi per unit (Z pu ) :

## (                   )
Setelah  melakukan  perhitungan  impedansi  per  unit  (Z pu )  pada  Penyulang  Akasia  :

## Jurnal Teknik Elektro

## 3.1 Besar Arus Gangguan dan Daya Hubung Singkat  Penyulang  Akasia
Gambar 3. Rangkaian ekivalen saat gangguan pada ujung saluran 20 kV  penyulang Akasia
(                  )
 Untuk Gangguan Simetris  penyulang,Akasia persamaan 1,8 persamaan 1.9 dan 1.10 :
(     )   (      )
 Untuk Gangguan Asimetris pada Penyulang menggunakan persamaan 1.11 :
 Besar Daya Hubung Singkat Pada Penyulang Akasia menggunakan persamaan 1.12 : √     (  )   (     )

## 3.2 Kapasitas Circuit Breaker
Untuk menentukan Kapasitas CB terpasang pada penyulang Akasia di sisi 20 kV GI Bungaran dimana besarnya  kapasitas  arus  hubung  singkat  maksimum  pada  pemutus  tenaga  terpasang  pada  penyulang Akasia di GI Bungaran  adalah 25 kA, sesuai dengan yang ada pada name plate pemutus tenaga yang tertera  PMT  atau  Single  Line  Diagram  (SLD),  maka  dapat  dihitung  menggunakan  persamaan  1.13 dimana  besarnya  daya  pemutusan  atau  kapasitas  pemutus  tenaga  yang  terpasang  adalah  sebagai berikut :
√
√      (  )       (  )
J. 0,01945 J. 0,1250
20 KV
0,2405 + j.0,3568

## Jurnal Teknik Elektro

## (     )    (  )    (  )
Tabel 1. Daya hubung singkat, dan pemutus tenaga terpasang
Penyulang 20 kV Daya Hubung Singkat (MVA) Kapasitas PMT Terpasang  (MVA) Akasia 86,234 866,025
Dari  hasil  perhitungan  didapat  arus  hubung singkat  pada  penyulang  Akasia  yaitu  I” HS sebesar  2,492 kA  sedangkan  untuk  daya  hubung  singkat  yaitu  sebesar    86,234  MVA,  dari  hasil  perhitungan  arus hubung singkat dan daya hubung singkat dimana nilai tersebut masih sesuai dengan rating arus hubung singkat  maksimum  yang  terpasang  di  PMT  atau  CB  pada  GI  Bungaran  yaitu  25  kA  dan  rating kapasitas Pemutus Tenaga yang terpasang yaitu 866,025 MVA. Dengan nilai arus hubung singkat dan daya  hubung  singkat  menunjukan  kapasitas  pemutus  tenaga  PMT  atau  CB  dengan  media  udara  atau udara vacuum  (VCB) yang terpasang masih mampu untuk memproteksi atau melindungi sistem dari gangguan  hubung  singkat  sehingga  dapat  diandalkan  untuk  mencegah  terjadinya  kerusakan  pada peralatan terutama pada transformator daya 1 dengan kapasitas  30 MVA dan peralatan kontrol.

## 4. KESIMPULAN
Dari hasil perhitungan dan analisa yang dilakukan dapat ditarik kesimpulan mengenai evaluasi kapasitas  pengaman  PMT  atau  CB  dengan  media  udara  vacuum  atau  lebih  dikenal  VCB    yang terpasang  di  bus  transformator  I  pada  sisi  20  KV  Gardu  Induk  Bungaran  dimana  arus  gangguan hubung singka asimetris pada penyulang Akasia yaitu sebesar 2,942 kA dan daya hubung singkat pada penyulang Akasia yaitu 86,234 MVA. Dari hasil perhitungan tersebut dengan menggunakan data-data dari  lapangan  bahwa  kapasitas  pemutus  tenaga  yang  terpasang  pada  sisi  20  kV  di  penyulang  Akasia masih  sesuai  dengan  nilai  rating  terpasang  yakni  866,025  MVA  dan  rating arus  maksimum  pemutus tenaga  yaitu  25  kA,  nilai  tersebut  menunjukan  kapasitas  Pemutus  Tenaga  atau  CB  yang  terpasang masih  mampu  untuk  melindungi  sistem  dari  arus  gangguan  yang  berasal  dari  gangguan  eksternal maupun  internal,  tetapi  umumnya  gangguan  berasal  dari  gangguan  eketernal  diantaranya  sambaran petir dan gangguan tanam tumbuh.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
[1]  G. R. Iriando and A. I. Agung, “Studi Koordinasi Sistem Proteksi Pada Transformator 20Kv Di Jaringan  Distribusi  20Kv  Penyulang  Bandilan,” J.  Tek.  Elektro ,  vol.  08,  no.  03,  pp.  611–618, 2019.
[2]  D. E. Putra, Y. Riswanto, and A. Komaini, “INVESTIGASI OVERLOAD TRANSFORMATOR DISTRIBUSI  20  KV  DIUNIT  LAYANAN  PELANGGAN  PANGKALAN  BALAI  PT.  PLN (Persero),” Semin. Nas. AVoER XIII , pp. 378–383, 2021.
[3]  D.  E.  Putra  and  A.  Siahaan,  “Studi  Penerapan  Over  Load  Shedding  (Ols)  Relay  Pada  Sisi Sekunder  Transformator  Daya  20  Mva  Penyulang  Aries  20  Kv  Di  Gardu  Induk  Lahat,” J. Ampere , vol. 2, no. 1, p. 1, 2017, doi: 10.31851/ampere.v2i1.1205.
[4]  D.  E.  Putra  and  F.  Harlian,  “PERAN  SUBMARINE  CABLE  SUMATERA  BANGKA  (SCSB) 150 kV DALAM MENEKAN PENGGUNAAN PLTD DI PULAU BANGKA,” J. Tek. Elektro , vol. 11, no. 2, pp. 18–23, 2021, doi: 10.36546/jte.v11i2.489.
[5]  D. S. Yansuri, D. E. Putra, and M. Firdaus, “Pemasangan Relai Over Load Sheeding (Ols) Pada Transformator Daya 30 Mva,” vol. 12, no. 1, pp. 8–17, 2022.
[6]   am Rizqi Tsaniy Arif and S. Nur Yahya, “Simulasi Proteksi Transformator Daya Dengan Relai

## Jurnal Teknik Elektro
Diferensial Dual-Bias Presentase Menggunakan Perangkat Lunak Pscad,” Vertex Elektro , vol. 13, no. 01, pp. 25–29, 2021.
[7]  D.  E.  Putra  and  R.  Kusniriansya,  “Analisa  Pemerataan  Beban  Antar  Fasa  Di  Saluran  Tegangan Rendah  (SUTR)  Pada  Transformator  Distribusi  50  KVA  -  Li  146  Wilayah  Kerja  PT  PLN (Persero)  Rayon  Muara  Beliti,” J.  Surya  Energy ,  vol.  4,  no.  1,  pp.  331–337,  2019,  doi: 10.32502/jse.v4i1.1883.
[8]  D. E. Putra and R. A. Yani, “Investigasi Kinerja Resistansi Pentahanan (Grounding) pada Lahan Rawa Timbun,” Sci. Phys. Educ. J. , vol. 5, no. 1, pp. 14–19, 2021, doi: 10.31539/spej.v5i1.2908.
[9]  N. Rupawanti BR, “Analisis Koordinasi Sistem Proteksi Trafo Distribusi 20 KV (Studi Kasus PT. PLN  PERSERO  Unit  Lamongan),” J.  Elektro ,  vol.  4,  no.  1,  p.  238,  2019,  doi: 10.30736/je.v4i1.307.
[10] R. A. Yani and D. E. Putra, “Sistem Proteksi Transformator Daya PT. Pusri,” pp. 35–42.