## Abstrak
Seiring  dengan  meningkatnya  kebutuhan  dan penggunaan  tenaga  listrik  oleh  masyarakat,  maka  sangat dibutuhkan penyediaan tenaga listrik yang kontinu dengan kwantitas dan kwalitas yang memadai, sehingga pemadaman  tenaga  listrik  tidak  perlu  terjadi  pada keseluruhan  sistem,  namun  sistem  kelistrikan  Minahasa Manado  dan  Bitung  sering  padam  total  apabila  terjadi salah satu mesin pembangkit trip.
Dari  hasil  penelitian  jelas  menunjukkan  bahwa terjadinya  padam  total  sistem  Minahasa  Manado  dan Bitung  bila  terjadi  salah  satu  mesin  pembangkit  trip, diakibatkan  terjadinya  kekurangan  daya  yang  tersedia dimana  daya  yang  dibangkitkan  lebih  kecil  dari  pada beban sistem.
Berdasarkan  penelitian  bahwa  terjadinya  padam total  bila  salah  satu  mesin  pembangkit  trip,  adalah diakibatkan  oleh  waktu  gangguan  yang  sangat  cepat  yang tidak  dapat  diatasi  oleh  operator  pengatur  beban  untuk mengurangi  beban  sistem,  hal  ini  disebabkan  belum tersedianya ( Automatic Frekwensi Load Shedding) dengan menggunakan Under Frequency Relay.
Kata  kunci  :  Beban  Lebih,  Frekwensi,  Gangguan  Mesin,
Padam Total.

## Abstract
Along with the increasing need for and use of electric power by the people , it is necessary that a continuous supply of  electric  power  with  an  adequate  quantity  and  quality  ,  so that  the  power  outage  does  not  need  to  occur  in  the  entire system  ,  but  the  electrical  system  Minahasa  Manado  and Bitung  often  extinguished  completely  if  there  is  one  a generator trip .
From  the  research  results  clearly  indicate  that  the total  system  outages  Minahasa  Manado  and  Bitung  in  case one  of  the  generators  trip  ,  caused  shortages  of  available power where power generated is less than the system load .
Based  on  the  research  that  the  total  extinguished when one generator trip , is caused by a very rapid disruption that  can  not  be  resolved  by  the  operator  to  reduce  the regulatory  burden  of  system  load  ,  this  is  due  to  the unavailability  (  Automatic  Frequency  Load  Shedding  )  with mengguanakan Under Frequency Relay.
Keywords :  Engine  Trouble,  Frequency,  Off  to  Total,  Over Load.

## I. PENDAHULUAN
Tenaga  listrik  saat  ini  sudah  menjadi  kebutuhan  pokok manusia  pada  dewasa  ini,  dalam  era  pembangunan  sumber tenaga listrik adalah salah satu masalah yang menjadi perhatian pemerintah, dimana tenaga listrik merupakan salah satu sarana
untuk meningkatkan taraf hidup masyarakat, karena pembangunan pada hakekatnya adalah usaha pemerintah untuk mencapai  kemakmuran  dan  kesejahtaan  bagi  seluruh masyarakat.
Mengingat pentingnya tenaga listrik dalam meningkatkan  taraf  hidup  masyarakat,  terlebih  pada  saat menyongsong  era  Pembangunan  Jangka  Panjang  ke  2  (PJP  2) yaitu  era  tinggal  landas,  dimana  pembangunan  lebih  banyak mengarah  pada  peningkatan  industri  sehingga  pembangunan ketenagalistrikan  perlu  dilakukan.  Suatu  sistem  tenaga  listrik terdapat berbagai komponen seperti ; generator, transformator, transmisi,  dan  distribusi  yang  terhubung  menjadi  satu  sistem. Walaupun  komponen-komponen  itu  di  buat  dengan  cermat, namun  gangguan  mungkin  saja  terjadi  baik  disebabkan  oleh alam ataupun kegagalan operasi pada salah satu komponen dari sistem tersebut.
Terjadinya gangguan pembangkit yang sering menyebabkan  terjadinya  padam  total  merupakan  kendala operasi yang serius  yang  memerlukan pemecahan, oleh karena pentingnya  penyediaan  tenaga  listrik  yang  kontinu,  maka padam total yang seharusnya tidak perlu terjadi harus dihindari. Perlu pula diperhatikan bahwa terjadi padam total pada sistem kelistrikan Minahasa merupakan akibat dari berkurangnya daya tersedia  pembangkit  bila  salah  satu  mesin  trip,  dimana  hal  ini tidak  perlu  terjadi  bila  manajemen  operasi  sistem  kelistrikan Minahasa telah terkoordinasi dengan baik.

## II. LANDASAN TEORI

## A. Umum
Perkembangan pemakaian tenaga listrik oleh konsumen, berkembang  seirama  dengan  kebutuhan  masyarakat  akan tenaga  listrik.  Untuk  keperluan  penyedian  tenaga  listrik  bagi para  konsumen,  diperlukan  berbagi  peralatan  listrik  yang dihubungkan  satu  sama  lain  yang  mempunyai  inter-relasi  dan secara  keseluruhan  membentuk  suatu  sistem  tenaga  listrik. Yang  dimaksud  dengan  sistem  tenaga  listrik  disini  adalah sekumpulan  pusat  listrik  dan  gardu  induk  yang  satu  sama  lain dihubungkan  oleh  jaringan  transmisi  sehingga  merupakan sebuah kesatuan interkoneksi.
Biaya  operasi  dari  sistem  tenaga  listrik  pada umumnya merupakan  bagian  biaya  yang  terbesar  dari  biaya  suatu perusahaan listrik.
Secara  garis  besar  biaya  operasi  dari  suatu  sistem tenaga  listrik  terdiri  dari  biaya  investasi  pembayaran,  biaya operasional,  biaya  bahan  bakar/minyak  lumas  dan  material operasi dan biaya pemeliharaan.
Keempat biaya tersebut di atas, biaya bahan bakar pada umumnya adalah biaya yang terbesar. Untuk PLN biaya bahan bakar adalah ± 60% dari biaya operasi secara keseluruhan.
Mengingat hal-hal tersebut di atas  maka operasi sistem tenaga  listrik  perlu  dikelolah  atas  dasar  pemikiran  manajemen operasi  yang  baik  terutama  karena  melibatkan  biaya  operasi yang terbesar dan juga karena langsung menyangkut citra PLN kepada  masyarakat.  Manajemen  operasi  sistem  tenaga  listrik haruslah  memikirkan  bagaimana  menyediakan  tenaga  listrik
Hardiyanto Labulu (1) ,  Ir. Fielman Lisi, MT. (2) , Maickel Tuegeh, ST., MT. (3)
(1) Mahasiswa, (2) Pembimbing 1, (3) Pembimbing 2.
Jurusan Teknik Elektro-FT, UNSRAT, Manado-95115, Email: hardylabulu@gmail.com

## Analisa Sistem Tenaga Listrik Di Minahasa Dalam Menghindari Padam Total
yang  seekonomis  mungkin  dengan  tetap  memperhatikan  mutu dan keadalan.
Karena  daya  listrik  yang  dibangkitkan  harus  selalu seirama/sesuai  dengan  daya  yang  dibutuhkan  oleh  konsumen maka  manajemen  operasi  sistem  tenaga  listrik  harus memperhatikan  perkiraan  beban,  keandalaan  yang  diinginkan, alokasi  beban  pembangkit  yang  ekonomis  dan  syarat-syarat pemeliharaan peralatan.
Keempat  hal  tersebut  di  atas  seringkali  masih  harus dikaji  terhadap  beberapa  kendala  seperti  aliran  beban  dalam jaringan,  daya  hubung  singkat  peralatan  dan  penyediaan  suku cabang/dana.
Memperhatikan  kendala-kendala  tersebut  di  atas  maka seringkali  harus  dilakukan  pengaturan  kembali  terhadap rencana  pemeliharaan  dan  alokasi  beban.  Makin  besar  suatu sistem  tenaga  listrik  makin  banyak  unsur  yang  harus  di koordinasikan  serta  yang  harus  diamati,  sehingga  diperlukan perencanaan,  pelaksanan,  pengendalian  serta  analisa  operasi sistem yang cermat.

## B. Persoalan-Persoalan Sistem Tenaga Listrik
Pengoperasian  sistem  tenaga  listrik  ditemui  berbagai persoalan.  Hal  ini  antara  lain  disebabkan  oleh  pemakaian tenaga listrik selalu berubah dari waktu ke waktu, dengan biaya bahan  bakar  yang  tinggi  serta  kondisi  alam  yang  sering menggangu jalannya operasi.
Berbagai  persoalan  pokok  yang  dihadapi  dalam pengoperasian  sistem  tenaga  listrik  adalah  sebagaimana diuraikan sebagai berikut.

## Pengaturan Frekwensi
Pengaturan  frekwensi  bertujuan  memperkecil  variasi frekwensi agar senantiasa berada dalam kisaran yang diijinkan (misalnya  50 ± 0.2Hz).  Pada  dasarnya  pengaturan  frekwensi adalah  pengaturan  pasokan  daya  nyata  dari  pembangkit sehingga kebutuhan beban yang acak dapat dipenuhi setiap saat dengan  kata  lain,  mengatur  frekwensi  dilaksanakan  dengan mengatur  keluaran  daya  nyata  unit  pembangkit  agar  selalu sesuai  dengan  kebutuhan  beban.  Pengaturan  frekwensi diperoleh  dari  pengaturan  primer  yaitu  mengoperasikan  unit pembangkit dengan mode free acting governor dan pengaturan sekunder  yang  terpusat  dari  pusat  pengatur.  Pengaturan sekunder  tersebut  dilakasanakan  dengan  perintah  dispatcher kepada  operator  unit  pembangkit  dan  pengaturan  frekwensi otomatis oleh program Load Freqency Control (LFC).
Sistem  tenaga  listrik  harus  dapat  memenuhi  kebutuhan tenaga  listrik  konsumen  dari  waktu  ke  waktu.  Untuk  ini  daya yang  dibangkitkan  dalam  sistem  tenaga  listrik  harus  selalu sama  dengan  beban  sistem,  hal  ini  dapat  diamati  melalui frekwensi  sistem.  Yakni  bila  daya  yang  dibangkitkan  dalam sistem  lebih  kecil  dari  pada  beban  maka  frekwensi  akan menjadi  rendah  dan  sebaliknya  bila  daya  yang  dibangkitkan lebih  besar  dari  beban  maka  frekwensi  akan  menjadi  lebih besar dari nilai standar, sedangkan pengaturan frekwensi dalam hal  ini  dilakukan  oleh  suatu  perangkat  yang  disebut  Governor sebagai alat pengendali frekwensi.

## Pemeliharaan Peralatan
Peralatan  yang  beroperasi  dalam  sistem  tenaga  listrik perlu  dipelihara  secara  periodik  dan  juga  perlu  segera diperbaiki apabila mengalami kerusakan.

## Biaya Operasi
Biaya  operasi  khususnya  biaya  bahan  bakar  adalah biaya yang terbesar dari suatu perusahaan listrik sehingga perlu dipakai teknik optimasi untuk menekan biaya ini.

## Perkembangan Sistem
Beban  selalu  berubah-ubah  sepanjang  waktu  dan  juga selalu  berkembang  seirama  dengan  perkembangan  kegiatan masyarakat  yang  tidak  dapat  dirumuskan  secara  eksak, sehingga  perlu  diamati  secara  terus-menerus  agar  dapat diketahui langkah pengembangan sistem  yang harus dilakukan agar  sistem  selalu  dapat  mengikuti  perkembangan  beban sehingga tidak akan terjadi pemadaman listrik dalam sistem.

## Gangguan dalam Sistem
Gangguan dalam sistem tenaga listrik adalah suatu yang tidak  dapat  sepenuhnya  dihindari.  Penyebab  gangguan  yang paling  besar  yang  dapat  mengakibatkan  pemadaman  listrik pada sistem adalah petir atau gangguan alam.

## Tegangan dalam Sistem
Tegangan  merupakan  salah  satu  unsur  kualitas penyediaan  tenaga  listrik  dalam  sistem  oleh  karenanya  sangat perlu diperhatikan dalam pengoperasian sistem.

## C. Rencana Operasi
Masalah  yang  unik  dalam  operasi  sistem  tenaga  listrik adalah  bahwa,  daya  yang  dibangkitkan/diprodusir  idealnya harus  selalu  sama  dengan  daya  yang  dikonsumsi  oleh  para pemakai  tenaga  listrik  yang  secara  teknis  umumnya  dikatakan sebagai  beban  sistem.  Apabila  daya  yang  dibangkitkan  lebih kecil  dari  beban  sistem  maka  frekwensi  dan  tegangan  akan turun  dibawa  nilai  nominal,  sebaliknya  apabila  daya  yang dibangkitkan lebih besar dari beban sistem maka frekwensi dan tegangan akan naik diatas nilai nominal.
Mutu  daya  listrik  yang  baik  adalah  apabila  frekwensi dan tegangan tidak terlalu jauh menyimpang dari nilai nominal, untuk  itu  di  usahakan  daya  yang  dibangkitkan  harus  sama dengan  beban.  Daya  yang  dibangkitkan  maupun  beban  terdiri dari  daya  nyata  dalam  satuan  Mega  Watt  dan  daya  reaktif dalam  satuan  Megavolt  Ampere.  Daya  nyata  hubungannya adalah dengan frekuensi atau fungsi frekwensi  sedangkan daya reaktif hubungannya dengan tegangan.
Untuk  keadaan  staedy  state  frekuensi  sama  dengan seluruh sistem sehingga pengaturan frekwensi dapat dilakukan dengan  pengaturan  daya  nyata,  tetapi  tidak  demikian  halnya dengan  masalah  pengaturan  tegangan  karena  pengaturan tegangan tergantung kepada sumber daya reaktif setempat.
Dilain  pihak  besarnya  beban  yang  dilanyani  dalam praktek  adalah  tidak  konstan  besarnya  melainkan  selalu berubah-ubah  besarnya  sepanjang  waktu  tergantung  kepada keperluan  pemakai  tenaga  listrik  sebab  tidak  ada  rumus  eksak yang  dapat  memastikan  besarnya  beban  untuk  setiap  saat, melainkan  yang  dapat  dilakukan  hanyalah  memperkirakan besarnya  beban  dengan  melihat  angka-angka  statistik  serta mengadakan  analisa  beban  (analisis  beban  tidak  di  bahas dalam tugas akhir ini).
Mengingat  hal-hal  tersebut  di  atas,  maka  untuk mengoperasikan  sistem  tenaga  listrik  diperlukan  perencanaan yang  baik  mengingat  bahwa  operasi  sistem  tenaga  listrik menelan biaya yang tidak sedikit.

## D. Speed Drop dan Pembagian Beban
Pada  gambar  1  menggambarkan  dua  unit  pembangkit yang  beroperasi  paralel  dan  melayani  beban  sebesar  P,  hanya saja  untuk  unit  pembangkit  2  (dua)  garis  beban  berarah  kekiri dan  sumbu  frekwensi  ada  dikanan  untuk  memudahkan penggambaran bahwa beban P selalu sama dengan jumlah daya yang  dibangkitkan  yaitu  sama  dengan
2 1 P P + .  Untuk  unit pembangkit  1  mempunyai  speed  drop  S 1 dan  pembangkit  2 speed drop nya S 2 .
Awalnya,  masing-masing  unit  mempunyai  beban  P 1 dan  P 2 sedangkan  frekwensinya 1 F dan  jumlah  beban  P.
Kemudian beban berubah menjadi P ′ sehingga beban masing- masing  unit  pembangkit  menjadi 1 1 P dan 1 1 2 P P = dan frekwensi turun menjadi 2 F .
Masa  proses  ini  tidak  ada  pengaturan  sekunder,  sebab terlihat bahwa unit pembangkit 1 yang mempunyai speed drop
S 1 yang  lebih  kecil  dari  S 2 mengalami  penambahan  beban unit pembangkit no. 2 sebesar
2 2 1 P P − .
Jadi  dalam  sistem  yang  terdiri  banyak  unit  pembangkit apabila  terjadi  perubahan  beban  maka  unit  pembangkit  yang mempunyai  speed  drop  kecil  akan  mengalami  penambahan beban  yang  lebih  besar  dari  pada  unit  pembangkit  yang mempunyai  speed  drop  besar.  Sistem  yang  terdiri  dari  banyak pembangkit  sesungguhnya  dapat  dianalogikan  dengan  sebuah unit pembangkit besar yang mempunyai speed drop tertentu.
Sering  dipergunakan  istilah  statisme  dari  sistem  yaitu suatu  angka  yang  menggambarkan  berapa  MW  yang diperlukan  untuk  menurunkan  frekwensi  sistem  satu  hertz tanpa  pengaturan  sekunder.  Statisme  tergantung  pula  pada banyaknya unit pembangkit yang beroperasi dalam sistem serta penyetelan speed drop-nya. Frekwensi adalah fungsi dari beban pada sistem.

## E. Pengaturan Primer Dalam Keadaan Statis
Statisme suatu sistem adalah angka yang menggambarkan  berapa  hertz  frekwensi  akan  berubah  untuk perubahan dengan MW tertentu.
Statisme  semata-mata  merupakan  hasil  pengaturan primer dari governor-governor dalam sistem.
Garis statisme dalam gambar 2 menunjukkan
( ) ( ) 3 2 3 2 2 1 2 1 Statisme P P F F P P F F − − − = − − − = (1)
Untuk 2 1 F F − sama dengan turunnya frekwensi karena beban  naik  dari 1 P menjadi 2 P dan 3 2 F F − sama  dengan turunnya frekwensi beban naik dari 2 P menjadi 3 P .
Tanda  negatif  menunjukkan  frekwensi ( ) F turun apabila  beban ( ) P naik.  Persamaan  1  didapat  dari  geometri gambar 2
( ) ( ) 3 2 2 1 3 2 2 1 P P P P BC AB F F F F − − − − = = − − (2)

## F. Pengaturan Sekunder
Proses  pengaturan  frekwensi  melalui  pengaturan sekunder berlangsung dalam sistem sebagai akibat penambahan beban,  untuk  uraian  yang  serupa  dapat  di  analisa  bagaimana proses  pengaturan  frekwensi  apabila  terjadi  penurunan  beban dalam  sistem.  Pengaturan  sekunder  dapat  dilakukan  secara manual  ataupun  oleh  komputer,  jika  di  lakukan  secara  manual maka  dalam  sistem  yang  terdiri  dari  banyak  unit  pembangkit dan  juga  banyak  pusat  listrik  yang  tersebar,  pelaksanaannya perlu di koordinir.
Koordinasi  pengaturan  sekunder  ini  berarti  pula koordinasi  pembagian  dalam  sistem,  oleh  karenanya  perlu  di lakukan  pengaturan  oleh  Pusat  Pengatur  Beban  sistem  tenaga
listrik.  Jika  pengaturan  ini  di  lakukan  dengan  menggunakan komputer  maka  software  dari  komputer  harus  di  isi  datanya oleh Pusat Pengatur  Beban  agar  sesuai  dengan  kondisi  sistem, hal  ini  menyangkut  penentuan  unit  pembangkit  yang  akan diikuti  dalam  pengaturan  frekwensi  sistem  serta  penentuan faktor partisipasi. Faktor partisipasi ini tergantung pada syarat- syarat  mekanik  dari  unit  pembangkit  yang  menyangkut kecepatan  perubahan  beban  yang  diperoleh  (MW/detik), sehingga  untuk  pengaturan  sekunder  terutama  yang  memakai komputer  perlu  diketahui  terlebih  dahulu  daya  pengaturan sistem  yaitu  berapa  MW  yang  diperlukan  untuk  menaikkan frekwensi sebesar satu Hertz.
Untuk  mengetahui  daya  pengaturan  sistem  maka F ∆ yaitu  penyimpangan  frekwensi  terhadap  frekuensi  yang dikehendaki,  dapat  dihitung  daya  yang  diperlukan  untuk mengoreksi  penyimpangan  frekwensi  sebesar F k P f ∆ = ∆
untuk f k adalah  suatu  konstanta  yang  menggambarkan  daya pengaturan sekunder, maka P ∆ yang diperlukan ini dibagikan kepada  unit  yang  direncanakan  mengikuti  pengaturan frekwensi  dengan  memperhatikan  faktor  partisipasi  dari masing-masing unit pembangkit tersebut.
Jika  pengaturan  sekunder  berlangsung  cukup  lama maka  pengaruh  turunnya  frekwensi  sebagai  akibat  kenaikan beban  sudah  akan  berpengaruh  sehingga  proses  pengaturan sekunder  seperti    yang    digambarkan  oleh  gambar  3  yang sesungguhnya  berlangsung  seperti  digambarkan  pada  gambar 4.
Frekwensi  dinaikkan  dari  titik  1  ke  titik  2,  ini menyebabkan  kenaikkan  beban  sistem  mengikuti  kenaikkan frekwensi,  juga  kenaikkan  beban  ini  menyebabkan  penurunan frekwensi sepanjang garis statisme sistem menuju ke titik 3 dan seterusnya tahap demi tahap sampai ke titik 7.
Untuk  proses  ini  dianggap  bahwa  selama  langkah kenaikkan  frekwensi  dari  titik  1  ke  titik  2  dan  dari  titik  3  ke titik  4,  dari  titik  5  ke  titik  6,  tidak  terjadi  kenaikkan  beban karena    langkah-langkah  kenaikkan  frekwensi  ini  cukup  kecil dan belangsung cukup cepat sehingga beban belum naik.
Naiknya  frekwensi  dari  titik  1  ke  titik  7,  beban  juga naik sebesar ∆ B.

## G. Daya Tersedia dalam Sistem
Daya  tersedia  dalam  sistem  tenaga  listrik  haruslah cukup untuk melayani kebutuhan tenaga listrik dari pelanggan. Daya  tersedia  tergantung  kepada  daya  terpasang  unit-unit pembangkit dalam sistem dan juga tergantung kepada kesiapan operasi  unit-unit    tersebut,  berbagai  faktor  seperti    gangguan atau  kerusakan  dan  pemeliharaan  rutin  menyebabkan  unit pembangkit tidak siap operasi.
Untuk  dapat  melayani  beban  yang  diperkirakan  dari perkiraan  beban  (load  forecast)    dan  juga  mengingat  masalah pemeliharaan  unit  pembangkit,  maka  harus  diusahakan  agar daya tersedia dalam sistem selalu cukup untuk melayani beban. Karena  unit    pembangkit  yang  direncanakan  tersedia  untuk operasi  dalam  sistem  ada  kemungkinan  mengalami  force outage maka  besarnya  cadangan  daya  tersedia  sesungguhnya merupakan  ukuran  keandalan  operasi  sistem.  Keandalan operasi  sistem  sesungguhnya  tidak  semata-mata  tergantung kepada  cadangan  daya  yang  tersedia  dalam  sistem  tetapi  juga kepada  besar  kecilnya  forced  outage hours  per-tahun dari unit pembangkit yang beroperasi.
Keandalan  operasi  sistem  akan  makin  tinggi    apabila daya tersedia dalam sistem makin  terjamin, sedangkan tingkat jaminan  tersedianya  dalam  sistem  tergantung  pada  besarnya cadangan daya yang tersedia dan besarnya forced outage hours unit pembangkit dalam 1 tahun.
Seperti  yang  telah  disebut  diatas  besarnya  cadangan daya  tersedia  merupakan  ukuran  kuantitatif  tingkat  jaminan penyediaan tenaga listrik dalam sistem. Secara kualitatif hal ini perlu ditelaah lebih mendalam karena kualitas unit pembangkit yang  menyediakan  cadangan  daya  tersedia  ini,  yaitu  apakah unit  pembangkit  sering  mengalami  gangguan  atau  tidak, merupakan  faktor  utama  dalam  menentukan  kualitas  cadangan daya tersedia.

## H. Pengaturan Frekwensi
Sistem tenaga listrik harus mampu menyediakan tenaga listrik  bagi  para  pelanggan  dengan  frekwensi  yang  praktis konstan,  sebab  penyimpangan  frekwensi  dari  nilai  nominal harus selalu dalam batas toleransi yang diperbolehkan.
Daya  aktif    mempunyai  hubungan  erat  dengan  nilai frekwensi  dalan  sistem,  sedangkan  beban  sistem  yang  berupa daya  aktif  maupun  reaktif  selalu  berubah  sepanjang  waktu, sehubungan dengan ini maka untuk mempertahankan frekwensi dalam batas toleransi yang diperbolehkan.
Pembangkitan daya aktif dalam sistem harus disesuaikan  dengan  kebutuhan  pelanggan    atas  daya  aktif, penyesuaian  daya  aktif  ini  dilakukan  dengan  mengatur besarnya kopel penggerak generator.
Untuk  sistem  tenaga  listrik  umumnya  digunakan generator sinkron untuk pembangkit tenaga listrik  yang utama, maka  pengaturan  frekwensi  sistem  praktis  tergantung  kepada karakteristik generator sinkron.
Menurut hukum Newton ada hubungan antara kopel mekanis penggerak generator dengan perputaran generator yaitu
dt d H T T B G ω × = − (3)
G T = Kopel penggerak generator
B T = Kopel beban yang membebani generator
H = Momen inersia dari generator
ω = Kecepatan sudut perputaran generator

## I. Prinsip Kerja Governor
Pengaturan  frekwensi  sistem,  harus  dilakukan  dengan melakukan pengaturan penyediaan daya aktif dalam sistem.
Pengaturan  penyediaan  daya  aktif  dilakukan  dengan pengaturan  besarnya  kopel  mekanis  yang  diperlukan  untuk memutar generator, hal ini berarti pengaturan dalam pemberian bahan bakar pada mesin diesel/air yang masuk pada turbin air. Pengaturan  dalam  pemberian  bahan  bakar/air  tersebut dilakukan  oleh  governor  unit  pembangkit  yang  dapat  dilihat dalam gambar 5.

## J. Penurunan Frekwensi Karena Gangguan Unit Pembangkit
Penambahan  beban  secara  mendadak  mempunyai dampak menurunkan frekwensi sistem, begitu pula apabila ada unit  pembangkit  yang  terganggu  dan  trip  (jatuh)  dari  sistem, dampaknya  juga  menurunkan  frekwensi.  Dalam  hal  ini  akan dibahas  bagaimana  menghitung  penurunan  frekwensi  yang terjadi  dalam sistem sebagai akibat gangguan unit pembangkit yang  mengalami  trip  dari  sistem  tanpa  menghitung  respons governor.
Respons governor tidak diperhitungkan untuk mendapatkan  hasil  perhitungan  yang  lebih  aman,  karena perhitungan penurunan frekwensi sebagai akibat trip nya salah satu unit pembangkit dimaksud untuk merencanakan pelepasan beban  dengan  menggunakan  Under  Frequensi  Relay  (UFR) ketika  menghindarkan  gangguan  padam  total  dalan  sistem
karena  terlalu  banyak  unit  yang  ikut  trip  akibat  beban  lebih. Sebelum  ada  unit  pembangkit  yang  trip,  keadaan  adalah seimbang  yang  artinya  daya  yang  dibangkitkan  dalam  sistem PG = beban PB.

## III.     METODOLOGI PENELITIAN
Sistem  tenaga  listrik  Minahasa  merupakan  sistem tenaga  listrik  yang  digunakan  untuk  menyediakan  atau menyalurkan  energi  listrik  dengan  daerah  pelayanan  meliputi kota  Manado,  Bitung,  Minahasa  Utara,  Minahasa  Selatan, Minahasa  Induk,  dan  Minahasa  Tenggara  dimana  sistem  ini bekerja  secara  interkoneksi.  Sistem  tenaga  listrik  ini  memiliki beberapa  pusat  tenaga  listrik  yaitu  Pusat  Listrik  Tenaga  Air (PLTA) yang terdiri dari PLTA Tonsea Lama, PLTA Tanggari 1,  PLTA  Tanggari  2  dan  Pusat  Listrik  Tenaga  Panas  Bumi (PLTPB), PLTPB Lahendong serta Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD) yaitu, PLTD Bitung, PLTD Lopana, PLTD Sewa.

## A. Tempat dan Waktu Penelitian
Pelaksanaan  penelitian  dilakukan  di  Manado,  dengan pengambilan data di AP2B Tomohon.

## B. Prosedur Penelitian
Prosedur  yang  dilakukan    dengan  metode  studi  kasus dengan  mengumpulkan  data  yang  sering  terjadinya  gangguan pembangkit.
Tahap pelaksanaan penelitian dan pengolahan data mengumpulkan  data  dari  PT.  PLN  Persero  Suluttenggo mengenai  gangguan  pembangkit  yang  berakibat  padam  total, melakukan  perhitungan  besar  turunnya  frekwensi  bila  salah satu  mesin  trip  dan  melepas  beban  untuk  menghindari gangguan yang lebih besar.

## C. Pengambilan Data
Data  yang  yang  digunakan  pada  penelitian  sebagian besar bersumber dari PT. PLN (Persero) Wilayah Suluttenggo. Data yang digunakan yaitu data pembangkit dan data gangguan yang berakibat padam total.

## D. Data Operasi
Data  operasi  sistem  tenaga  listrik  saat  beban  puncak dapat dilihat pada tabel I dan data gangguan pembangkit  yang beroperasi pada tabel II.

## IV.    PEMBAHASAN
Dengan  metode penelitian studi kasus,  maka data  yang dikumpulkan  dalam  penelitian  sering  terjadinya  padam  total adalah  besarnya  frekwensi  minimum  operasi  sistem  tenaga listrik  adalah  sebesar  50 ± 0.2  Hz  dan  besarnya  frekwensi sistem  yang  pada  saat  pelepasan  tanpa  waktu  tunda  adalah sebesar 49.6 – 49.3 Hz.
Besar  frekwensi  bila  terjadi  gangguan  (trip)  mesin pembangkit  yang  berakibat  padam  total  adalah  sebesar  <  49.3 Hz.
Karena  daya  tersedia  dalam  sistem  haruslah  cukup untuk memenuhi kebutuhan permintaan akan tenaga listrik dari konsumen maka pengaturan pengoperasian sistem pembangkitan, yaitu dengan mengikuti perkembangan beban.
Contoh kasus terjadinya padam total yang terjadi pada : Senin,  19  November  2012  jam  11.52  WITA.  Dari  data  yang diperoleh,  penulis  mengambil  contoh  dari  PLTA  Bitung  yang
terdiri  dari  3  unit  yang  beroperasi.  Saat  terjadinya  gangguan tersebut  beban  sistem  mencapai  8.0  MW  sedangkan  daya tersedia 12.12 MW yang berarti sistem masih mempunyai daya cadangan berputar sebesar 4.12 MW.
Unit    yang  mengalami  gangguan  adalah  unit    yang mempunyai  beban  terbesar  dan  daya  tersedia  terbesar  dalam sistem  sehingga  daya  tersedia  dalam  sistem  akan  mengalami pengurangan  sebesar  4.04  MW  sehingga  daya  tersedia  tinggal 8.08  MW  sedangkan  beban  tetap  8.0  MW  yang  berarti  dalam sistem  kekurangan  daya  sebesar  8.0  –  8.08  =  –  0.08  MW. Akibat  dari  berkurangnya  daya  tersedia  akan  menyebabkan beban generator menjadi lebih besar dari daya mesin penggerak atau  dengan  kata  lain  mesin  penggerak  menerima  beban  yang lebih besar dari kemampuannya (overload).

## Perhitungan  besar  turunnya  frekwensi  bila  salah  satu  unit pembangkit trip
Besarnya  penurunan  frekwensi  akibat  salah  satu  unit pembangkit  lepas  dari  sistem,  sangat  tergantung  pada  berapa besarnya  cadangan  daya  yang  tersedia  dalan  sistem  serta besarnya inersia sistem.
Inersia  sistem  sangat  menentukan  laju  penurunan frekwensi saat terjadinya gangguan salah satu unit pembangkit trip,  hal  ini  disebabkan  oleh  berapa  besar  kemampuan  kopel mesin  penggerak  menerima  kejutan  beban  dalam  MW/det, sehingga  makin  besar  inergin  sistem  makin  lambat  penurunan frekwensi  besarnya  inersia  sistem  adalah  besar  daya  mekanik per-MW daya terpasang sistem.
Apabila  kasus  tanggal  19  Nov  2012  dihitung  besar turunnya  frekwensi  yang  turun  akibat  salah  satu  unit  terbesar trip adalah sebagai berikut :
Diketahui :
Jumlah  unit  mesin  yang  beroperasi  adalah  3,  dengan  total beban  8.800  kW.  Daya  yang  tersedia  12.120  kW,  frekwensi sistem  50  Hz  salah  satu  unit  dengan  beban  2.500  kW  trip. Maka  dalam  kasus  ini  akan  di  hitung  berapa  Hz/detik penurunan frekwensi.
Bilamana  sebelum  gangguan  membangkitkan  daya  2.5 MW dengan daya terpasang 4.04 MW dan nilai H = 1.02 maka dapat dihitung sebagai berikut :
Bila frekwensi awal
Hz 50 0 = F , MW 5 . 2 = SO P dalam
interval waktu detik 1 . 0 1 0 = → t t dan detik 1 . 0 2 1 = → t t .
Maka :
SOT GOT SO P P P F dt df − × = H 2 0 (4)
( ) 0 . 8 12 . 12 5 . 2 02 . 1 02 . 4 2 50 − × − − = Hz/det 036 . 5 12 . 4 5 . 2 3 . 8 − = = Sehingga  selang  waktu  frekwensi  dari 1 0 t t → pada  saat
1 t adalah 1 F sebesar :
( ) 0 1 1 0 0 t t t t dt df F → × −      
(5) ( ) Hz 496 . 49 11 . 0 036 . 5 50 = × − +
Berarti  besar  frekwensi  pada  saat  0.1  detik  setelah  terjadi gangguan  frekwensi  telah  turun  mencapai  49.496  Hz,  untuk selang waktu berikutnya selama 0.1 detik dengan
Hz, 496 . 49 1 = F maka  selang  waktu 2 1 t t → selanjutnya dihitung dulu 1 B P , karena : linier dianggap Hz 50 0 . 8 = = F P D B σ σ MW 919 . 7 0 . 8 50 496 . 49 0 0 1 1 = × = × = B B P F F P Sehuingga diperoleh : ( ) ( ) 12 . 4 919 . 7 5 . 2 0 . 8 02 . 1 02 . 4 2 496 . 49 2 1 − − × − = →       t t dt df 12 . 4 419 . 2 24 . 8 − × = Hz/det 838 . 4 − = Maka : ( ) 1 2 2 1 1 2 t t t t dt df F F → × → + =       (6) ( ) 1 . 0 838 . 4 496 . 49 × − + = Hz 01 . 49 =
Demikian  seterusnya  dapat  dihitung  berapa  besar  turunnya frekwensi selang 1 detik kemudian.

## Melepas Beban Untuk Menghindari Gangguan Yang Lebih Besar
Pelepasan  beban  sebagai  akibat  dari  terganggunya  unit pembangkit,  gangguan  unit  pembangkit  dapat  mengakibatkan penurunan  frekwensi  sistem,  yang  disebabkan  terjadinya pembebanan  mendadak  pada  sistem  sedangkan  energi  kinetis sistem berkurang sehingga beban generator menjadi lebih besar dari pada daya mesin penggerak.
Apabila  laju  ( df/dt) besar  dapat membahayakan  sistem, sehingga  untuk  menghindari  gangguan  besar  pada  sistem (padam  total),  maka  perlu  dilakukan  pelepasan  beban  yang bertujuan  untuk  memperkecil  pengaruh SO P (daya  tersedia lebih kecil dari beban).
Pelepasan beban dapat dilakukan dengan menggunakan UFR  ( Under  Frequency  Relay),  seperti  kasus  yang  sudah diuraikan  di  atas  yaitu  dengan  tergangguanya  unit  yang berbeban  2.5  MW  dapat  mengakibatkan  penurunan  frekwensi sebesar 0.99 Hz dalam selang waktu 0.2 detik, sehingga dalam waktu  0.6  detik  setelah  gangguan  frekwensi  akan  turun mencapai  46.59  Hz,  sehingga  untuk  menghindari  sistem  dari gangguan  yang  lebih  besar  maka  perlu  dilakukan  pelepasan beban  sebesar  4.04  MW  untuk  mengurangi  pengaruh SO P
(sebesar 2.5 MW), agar frekwensi sistem dapat kembali normal dengan cepat.
Apabila :
( )             − − − − = − SOT GOT B BR SO GO P P P P P P F dt df
H 2 1 2 1 (7)
Untuk BR P = besar beban yang dilepas UFR.
Penurunan  frekwensi  akan  mencapai  45.57  Hz  dalam waktu  0.6  detik,  sedangkan  frekwensi  yang  diijinkan  untuk keamanan  sistem  sampai  dengan  49.3  Hz,  hal  ini  pun  harus dilakukan pelepasan beban tanpa waktu tunda.

## Gambar 1 Pengaruh speed drop terhadap pembagian beban
Gambar 2 Garis statisme dalam hubungannya dengan frekwensi dan beban.
Gambar 3 Pengaturan sekunder untuk menaikkan frekwensi sistem.
Gambar 4 Pengaturan sekunder yang diikuti dengan perubahan beban sistem.
Gambar 5 Prinsip kerja suatu Governor

## TABEL I DATA OPERASI SISTEM TENAGA LISTRIK
No Pembangkit Minahasa Unit Daya Terpasang Rencana Daya Mampu KW Salur Kit. Beban Puncak Salur Kit. Salur Ops. Real isasi 1 PLTA Tonselama 1 4.400 2,966 2,966 2,966 2,966 2.966 2 4,500 3,460 3,460 3.460 2,965 2,965 3 5.440 3,949 3.949 3,949 3,949 3.949 Sub Jumlah (1) 14,380 10,375 10.375 10,375 9,880 9,880 2 PLTA Tanggari I 1 9,000 7,869 7,869 7,869 7,869 7,869 2 9,000 7,374 7,374 7,374 7,374 7,374 Sub Jumlah (2) 18,000 15,243 15,243 15,243 15,243 15,243 3 PLTA Tanggari II 1 9,500 0 0 0 7,377 7,377 2 9,500 8,862 8,862 8,862 8,862 8,862 Sub Jumlah (3) 19,000 8,862 8,862 8,862 16,239 16,239 Total PLTA 51,380 34,480 34,480 34,480 41,362 41,362 4 PLTD Bitung 1
4,040 2,851 2,851 2,851 3,148 3,148 2 4,040 0 0 0 2,356 2,356 3 4,040 2,356 2,356 2,356 - -
4 5,000 1,638 1,638 1,638 2,628 2,628 5 5,400 2,401 2,401 2,401 2,401 2,401 6 5,400 3,094 3,094 3,094 3,094 3,094 7 8,800 3,714 3,714 3,714 3,714 3,714 8 8,800 0 0 0 - -
9 11,000 4,619 4,619 4,619 4,619 4,619 Sub Jumlah (4) 56,520 20,673 20,673 20,673 21,960 21,960 5 PLTD Lopana 1 5,000 4,265 4,265 4,265 3,770 3,770 2 5,000 3,770 3,770 3,770 3,275 3,275 Sub Jumlah (5) 10.000 8,035 8,035 8,035 7,044 7,045 6 PLTP 1 20,000 15,900 15,900 15,900 15,900 15,90 0 2 20,000 15.040 15,040 15.040 14,842 14,84 2
3 20,000 0 0 0 - -
4 0 16,625 16,625 16,625 17,417 17,41 7 7 PLTU 1 0 0 0 0 - - 2 0 5,725 5,725 5,725 - - Sub Jumlah (7) 5,725 5,725 0 0 8 Genset Sewa 45,000 42,000 42,000 42,000 43,000 43,000 Sewatama Bitung 10,000 10,000 10,000 10,000 10,000 10,000 Sewa KPM Btg Sewa Tambahan Btg 10,000 10,000 10,000 10,000 10,000 10,000 Sewa Tambahan Mnd 5,000 4,000 4,000 4,000 5,000 5,000 Sewa KPM Lopana 20,000 18,000 18,000 18,000 18,000 18,000 Sub Total I 222,900 158,478 158,478 158,478 161,525 161,525

## TABEL II  DATA GANGGUAN PEMBANGKIT
No Waktu Gangguan Unit Operasi Beban (KW) Daya Tersedia Ket
1. Senin, 19 Nov 2012 PLTA
Tonselama PLTA Tanggari PLTD Lahendong PLTU SULUT PLTD Bitung - Unit 1 - Unit 2
- Unit 3 ------------------- Beban Sistem - - - - 3.000 2.500 2.500 ------------- 8.000 - - - - 4.040 4.040 4.040 ------------- 12.120
Stand by Stand by
Stand by Stand by
Trip gangguan mesinn
Untuk  kasus  ini  apabila Hz 59 . 46 1 = F ,  pada  waktu 1 t
dilakukan pelepasan beban maka waktu 2 t frekwensi akan naik sebesar :
MW 04 . 4 = BR P Maka : MW 45 . 7 0 . 8 50 59 . 46 1 = × = B P ( ) ( ) 0 . 8 12 . 12 45 . 7 04 . 4 5 . 2 0 . 8 02 . 1 02 . 4 2 59 . 46 2 1 − − − − × − = −       dt df ( ) Hz/det 93 . 3 12 . 4 45 . 7 54 . 1 0 . 8 76 . 7 = − − − × =
Sehingga besar frekwensi setelah pelepasan beban pada waktu 2 t dalam interval waktu
2 1 t t → sebesar 0.1 detik, maka
2 F adalah sebesar :
( ) 1 2 1 2 2 1 t t dt df F F → × − =       1 . 0 93 , 3 59 . 46 × + = Hz 983 . 46 = Selanjutnya untuk selang waktu 3 2 t t → dengan interval waktu 0.1 detik, maka besar 3 F  setelah 0.1 detik pada
saat 3 t  sebesar : 52 . 7 0 . 8 50 983 . 46 2 = × = B P ( ) 0 . 8 12 . 12 45 . 7 04 . 4 5 . 2 0 . 8 6 983 . 46 3 2 − − − − × = −       dt df Hz/det 969 . 3 507 . 0 83 . 7 = × = Sehingga : ( ) 2 3 2 3 3 2 t t dt df F F − × − =       Hz 397 . 47 1 . 0 969 . 3 983 . 46 = × + =
Cara  yang sama perhitungan dapat dilanjutkan hinggga frekwensi  mencapai  50  Hz,  waktu  yang  dibutuhkan  berapa lama.  Sehingga  dapat  diketahui  bahwa  dengan  melakukan pelepasan  beban  sebesar  4.04  MW,  frekwensi  akan  naik kembali  karena  nilai df/dt  menjadi  positif.  Nilai  df/dt  akan positif  apabila BR P > SO P yang  artinya  apabila  beban  yang dilepas lebih besar dari daya pembangkitan yang hilang karena ada unit pembangkit yang terganggu yaitu SO P .

## V. KESIMPULAN
Selesainya  pelaksanaan  penelitian  dan  penyusunan skripsi, maka penulis dapat menarik kesimpulan.
Setelah  terjadinya  gangguan  mesin  pembangkit  maka dari hasil penelitian dan perhitungan contoh kasus yang terjadi pada  tanggal  19  November  2012,  ternyata  bahwa  hipotisesis pertama dan kedua dapat diterima yaitu
Terjadinya  pengurangan  daya  tersedia  sebesar  4.04  MW  dari daya tersedia sebelumnya sebesar 12.12, sehingga daya tersedia yang tersisa sebesar 12.12 – 4.04 = 8.08 MW sedangkan beban sistem berkurang yaitu sebesar 8.0 MW dari daya mesin. Akibat  berkurangnya  daya  tersedia  pembangkit  berakibat terjadinya  pembebanan  lebih  pada  mesin  pembangkit  karena beban  generator  menjadi  lebih  kecil  dari  daya  mesin  yaitu sebesar  0.08  MW,  sehingga  dari  perhitungan  dan  pengolahan data  yang  dikumpulkan  ternyata  dengan  beban  sebesar  0.08 MW, frekwensi akan turun sebesar waktu 0.6 detik.
Perhitungan  dari  kasus  yang  terjadi  pada  tanggal  19 November  2012,  bilamana  dilakukan  pelepasan  beban  sebesar 4.04 MW maka dalam waktu 0.2 detik setelah pelepasan beban, frekwensi naik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] C. S. Siskind, Electrical Machine, second edition McGraw Hill Book Company, 1978.
[2] Ir.  Djiteng  Marsudi,  Operasi  Sistem  Tenaga  Listrik,  Balai Penerbit & Humas ISTN Jakarta, 1990.
[3] J.  B.  Gupta,  Electrical  Power,  sixth  edition  Katson  Publishing House B. D. Kataria & Sons, 1980.
[4] R. H. Miller, Power System Operation, Second edition McGraw Hill Book Company, 1983.
[5] W. D. Stevenson Jr. Alih Bahasa Ir. Kamal Idris, Sistem Tenaga Listrik, edisi ke empat, Penerbit Erlangga, 1990.
[6] Zuhal,  Dasar  Teknik  Tenaga  Listrik  dan  Elektronika  Daya. Penerbit PT. Gramedia Jakarta, 1990.