## EVALUASI PEMUTUS TENAGA DI GARDU INDUK GUMAWANG (STUDI KASUS PENYULANG CABE)
Subianto 1 , Raden Ahmad Yani 2 , Bayu Juarsyah 3
Subiantodaeny07@gmail.com ray@gmail.com
Dosen Tetap Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Palembang 1&2
Alumni Prodi Teknik Elektro Universitas Palembang 3

## ABSTRAK
Banyak  faktor-faktor  yang  dapat  menyebabkan  pemadaman  listrik,  salah  satunya  adalah gangguan  pada  saluran-saluran  penyulang  yang  ada  pada  Gardu  Induk  di  suatu  daerah.  Adapun gangguan-gangguan  tersebut  adalah  gangguan  eksternal  dan  gangguan  internal.  Gangguan  eksternal berupa  sambaran  petir,  atau  karena  adanya  angin  kencang,  dan  lain  sebagainya.  Sedangkan  untuk gangguan  internal  adalah  berupa  adanya  gangguan  hubung  singkat  pada  penyulang  di  gardu  induk setempat.  Penelitian  yang  dilakukan  mempunyai  tujuan  yaitu  dapat  menentukan  besar  arus  hubung singkat tiga phasa serta mengevaluasi sistem kapasitas pemutus tenaga yang terpasang pada Penyulang Cabe  (out  going)  setelah  transformator  daya  (incomming)  pada  Gardu  Induk  Gumawang.  Ada beberapa metode yang dipakai guna memperoleh hasil yang mendekati akurasi  adalah sebagai berikut Metode  Studi  Pustaka,  Metode  Deskriptif,  dan  Metode  Wawancara.  Dengan  melakukan  evaluasi terhadap  gangguan  di  Gardu  Induk  Gumawang,  khususnya  pada  penyulang  cabe,  maka  di  harapkan pemadaman  listrik  yang  sering  terjadi  oleh  masyarakat  pedesaan  di  Belitang,  akan  dapat  diatasi penyebabnya. Dari hasil perhitungan arus hubung singkat pada penyulang Cabe yaitu sebesar : 0,4236 kA  dan  daya  hubung  singkat  pada  penyulang  Cabe  yaitu  sebesar  :  14,674  MVA.  Kapasitas  pemutus tenaga  yang  terpasang  pada  sisi  20  kV  pada  Penyulang  Cabe  masih  sesuai  dengan  ratingnya  yaitu 866,025  MVA  dan  rating  arus  maksimum  pemutus  tenaga  yaitu  25  kA,  ini  artinya  Pemutus  Tenaga yang terpasang masih mampu untuk melindungi sistem dari arus gangguan.
Kata Kunci : Pemutus Tenaga, Hubung Singkat , Out Going, Incomming.

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Belakang
Banyak  faktor-faktor  yang  dapat  menyebabkan  pemadaman  listrik,  salah  satunya  adalah gangguan  pada  saluran-saluran  penyulang  yang  ada  pada  Gardu  Induk  di  suatu  daerah.  Adapun gangguan-gangguan  tersebut  adalah  gangguan  eksternal  dan  gangguan  internal.  Gangguan  eksternal berupa  sambaran  petir,  atau  karena  adanya  angin  kencang,  dan  lain  sebagainya.  Sedangkan  untuk gangguan  internal  adalah  berupa  adanya  gangguan  hubung  singkat  pada  penyulang  di  Gardu  Induk setempat.
Penelitian  ini  dilakukan  disuatu  daerah  pedesaan  yang  bernama  Belitang,  dan  didaerah  ini masih  sering  terjadi  pemadaman  listrik  sehingga  membuat  terganggunya  kegiatan  sehari-hari,  dan ketidak  nyamanan  masyarakat  di  daerah  itu.  Mengingat    pentingnya  cahaya  listrik  di  suatu  daerah, apalagi  itu  daerah  pedesaan.  Jika  tidak  didukung  oleh  listrik  untuk  penerangan  maka  akan  banyak sekali  gangguan  kejahatan  yang  berlaku  di  daerah  tersebut.  Untuk  itu,  akan  ditinjau  salah  satu penyebab  pemadaman  tersebut  dengan  cara  mengevaluasi  sistem  Gardu  Induk  di  daerah  Belitang, yaitu  di  Gardu  Induk  Gumawang.  Agar  pemadaman  listrik  di  daerah  tersebut  dapat  diperkecil,  perlu adanya solusi terbaik yang dibuat oleh PT. PLN (Persero) sebagai penyalur listrik di daerah khususnya di Gardu Induk Gumawang.
Dengan melakukan evaluasi terhadap gangguan di Gardu Induk Gumawang, studi kasus pada Penyulang Cabe, maka di harapkan pemadaman listrik yang sering terjadi oleh masyarakat pedesaan di Belitang terutama di sekitar daerah Penyulang Cabe, akan dapat diatasi.

## 1.2. Tujuan Penelitian
Penelitian  yang  dilakukan  mempunyai  tujuan  yaitu  dapat  menentukan  besar  arus  hubung singkat tiga phasa serta mengevaluasi sistem kapasitas pemutus tenaga yang terpasang pada Penyulang Cabe (out going) setelah transformator daya (incomming) pada Gardu Induk Gumawang.

## 1.3. Manfaat Penelitian
Dengan  mengetahui  besar  kapasitas  pemutus  tenaga  yang  terpasang  dapat  diketahui  apakah kapasitasnya telah sesuai dengan ratingnya, sehingga kemampuan pemutus tenaga dalam memproteksi atau  melindungi  sistem  dari  gangguan  hubung  singkat  tiga  phasa  simetris  dapat  diandalkan  untuk mencegah terjadinya kerusakan pada peralatan yang dapat menyebabkan pemadaman listrik.

## 1.4. Ruang Lingkup Penelitian
Pada Gardu Induk Gumawang terdapat beberapa penyulang, penelitian yang dilakukan hanya pada satu penyulang saja yaitu Penyulang Cabe. Pada setiap penyulang dapat terjadi adanya gangguan hubung singkat dalam penyaluran energi listrik ke konsumen.

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1. Metode Perhitungan Impedansi
Sebelum melakukan perhitungan arus gangguan hubung singkat 3 phasa, terlabih dahulu harus dihitung besarnya parameter system yang ada, antara lain :
 Impedansi pada 150 kV.
 Impedansi transformator.
 Impedansi saluran distribusi.
Perhitungan dilakukan dengan metode per unit.
a) Asumsi-asumsi Yang Dipakai Asumsi yang dipakai perhitungan ini adalah :
 Seluruh beban dalam jaringan distribusi 20 kV diabaikan.
 Saluran  distribusi  20  kV  dianggap  transmisi  pendek  kurang  dari  80  km  maka  arus  kapasitif diabaikan.
 Temperatur saluran kerja diambil 600 C
b) Sistem Per Unit
Untuk memudahkan perhitungan atau analisa pada sistem tenaga listrik biasanya dipakai nilai- nilai  dalam  “satuan”  atau  dalam  “per  unit”.  Satuan  atau  per  unit  untuk  setiap  harga didefinisikan sebagai nilai sebesarnya yang ada dari besaran tersebut dibagi dengan nilai dasar (nilai base) yang dipilih.
Jadi : Sistem per unit (pu) = (    )
 Untuk sistem 1 phasa
Arus : arus jala-jala (line current) Tegangan : tegangan phasa ke netral (line to netral) Daya kVA : daya untuk 1 phasa
Arus dasar (ampere) =
I b = ……………………………………(1)
Impedansi dasar       = (    ) (      )
Z b = (    ) (      ) = (                 )
= (                 ) ……………………(2)
Arus per unit :
I PU = (      ) (      ) ……………. …………………………..(3) Impedansi per unit :
Z PU = (   ) (   ) …………………………………………….(4)
Dimana : I a = nilai sebenarnya dari arus (I),     Z a = nilai sebenarnya dari impedansi (Z) I b = nilai base (nilai dasar) dari I,      Z b = nilai base (nilai dasar) dari Z
 Untuk sistem 3 phasa Arus : arus jala-jala (line current) Tegangan : tegangan phasa ke phasa (line to line) Daya kVA : daya untuk 3 phasa I b = √ …………….……………….…..(5)
Impedansi dasar (ohm)
Z b = (                  √  )
⁄
= (                 ) = (                 ) ………………..(6)
Impedansi per unit :
Z PU = (   ) (   ) ………………………………….………(7)
Bila ada perubahan daya dasar dan tegangan dasar, maka impedansi (Z) dalam per unit dapat diperoleh dari :
Z PU baru = Z PU x ( ) x ( ) …………………..........(8) I HS 3 phasa = ………………...……….……………………………(9) V f = tegangan sebelum gangguan adalah 1 pu    …………….…………….(10)

## 2.2. Impedansi Pada Busbar 150 kV
Dengan mengetahui besarnya  hubung singkat pada busbar 150 kV, maka nilai reaktansi pada busbar tersebut dapat ditentukan dengan persamaan :
Total reaktansi (pu) = ……………………………………(11)

## 2.3. Impedansi Transformator
Untuk  suatu  transformator  impedansi  dapat  ditinjau  dari  sisi  tegangan  tinggi  dan  juga tegangan  rendah.  Pada  perhitungan  impedansi  suatu  transformator  yang  diambil  adalah  harga reaktansinya, sedangkan resistansinya diabaikan karena  sangat kecil  harganya. Untuk perhitungan ini digunakan persamaan :
X (pu) = X (%) ………………………………………………..…(12)
Persamaan diatas digunakan bila  tegangan  transformator dipilih sebagai dasar (base), apabila tegangan dasar tidak sama dengan tegangan generator, maka dipergunakan persamaan berikut :
X PU baru = X PU lama  x ( ) x ( ) .……………...(13)

## 2.4. Induktansi Saluran
Untuk  menghitung  nilai  induktansi  dari  saluran  tersebut  dapat  digunakan  persamaan  berikut ini :
L = 2x10 -7 Ln (H/km)  ……………………………………………....(14) X L = 2.π.f.L (ohm/km) …………………….……………………………...(15) Dimana : GMD = Geometric mean distance (m) GMR = Geometric mean radius (m) F = Frekuensi (hertz) L = Induktansi (henry)
0,85                        0,85
a b
Gambar 1 : Konfigurasi jaringan pada tiang 20 kV
Untuk menghitung besar nilai GMD menggunakan persamaan sebagai berikut :
GMD = √
………………………………..……………(16) Dimana : D ab , D bc , dan D ac = Jarak antar penghantar (m)

## 2.5. Resistansi Saluran
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 :
……………………..............................................(17)
Dimana : R 2 = adalah 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% = 241 untuk tembaga dengan konduktivitas 97,3% = 228 untuk aluminium dengan konduktivitas 61%

## 2.6. Impedansi Saluran
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 = √
Impedansi saluran = (R + jX L ). (Panjang saluran) ……………………..………..(18)

## 2.7. Kapasitas Alat Pemutus Tenaga
Kapasitas  alat  pemutus  tenaga  diberikan  dalam  MVA.  Besarnya  kapasitas  pemutus  dasar tergantung  pada  besarnya  arus  hubung  singkat  terbesar  yang  mungkin  mengalir  melalui  pemutus tenaga tersebut, jadi :
Sp = √ . V pf . I” HS ……………………………………………..…......(19) Diagram pemutus tenaga Gardu Induk Gumawang pada penyulang cabe dari transformator 30 MVA pada sisi 20 kV dapat dilihat pada gambar sebagai berikut :

## Gambar 2 : Diagram pemutus tenaga pada penyulang cabe
2.8. Langkah – Langkah Perhitungan
1. Menentukan Impedansi
 Impedansi pada sumber
 Impedansi pada Trafo
 Impedansi saluran pada penyulang
2. Menentukan arus gangguan tiga phasa pada penyulang
 Untuk gangguan simetris
 Untuk gangguan asimetris
3. Menentukan besar daya hubung singkat pada penyulang.
4. Menentukan perhitungan kapasitas pemutus tenaga pada penyulang.

## 3. ANALISA DAN PEMBAHASAN
3.1. Data Teknis
Data sistem tenaga listrik pada Gardu Induk Gumawang adalah sebagai berikut :
Gambar 1.  Single Line Penyulang Cabe
Tabel 3.1. Data Pemutus Tenaga Sisi 20 kV Gardu Induk Gumawang PMT pada Penyulang Instalasi Rating Tegangan Frek. Arus Normal Arus Hub. Singkat Jenis Cabe In Door 24 kV 50 H Z 630 A 25 kA VCB Tabel 3.2. Data Penghantar Penyulang Cabe Gardu Induk Gumawang Penyulang Jenis Penghantar Luas penampang (mm 2 ) Jlh Urat GMR (mm) Panjang Saluran (km) Resistansi 20 0 C (Ω / km) Cabe AAAC 150 19 5,2365 102 0,2060 3.2. Perhitungan Impedansi A. Impedansi Sumber pada Busbar 150 kV Daya utama =  30  MVA Tingkat kesalahan =  1730,76 MVA. Reaktansi (pu) =

## B. Impedansi Trafo
Reaktansi trafo dengan kapasitas 30 MVA adalah 13,86 %
150 kV/20 kV

## 13,86 %  / 30 MVA
( ) ( ) ( ) ( )

## C. Impedansi Saluran Pada Penyulang Cabe
Berdasarkan konfigurasi dari jaringan pada tiang 20 kV dapat ditentukan besarnya nilai GMD adalah :
√ √(    )   (    )   (   )
 Induktansi (L) dan Reaktansi (X L )
Induktansi (L) :
( )
( )    (     )
Reaktansi (X L ) :

## ( )   (    )   (  )   (        )
 Resistansi (R) :
Resistansi kabel AAAC, 150 mm 2 pada suhu 20  C adalah 0,2060 ohm/km. Maka resistansi pada suhu 60  adalah :
( )
( )
 Impedansi Saluran (Z saluran )
Impedansi Saluran (Z saluran ) : ( )   (               ) (                    )    (   )
(                         )
Impedansi Dasar (Z dasar ) : (              ) (     )
Impedansi per unit (Z pu ) :

## (                         )
Setelah  melakukan  perhitungan  impedansi  pada  Penyulang  Cabe  di  Gardu  Induk  Gumawang hasilnya dapat dilihat pada tabel 4.3 dibawah ini.
Tabel 3.3. Impedansi Penyulang Cabe
No Nama Penyulang Impedansi (Z pu ) 1 Cabe 1,8299  +  j.2,555898

## 3.3. Besar Arus Gangguan Hubung Singkat Pada  Penyulang Cabe
(                    )
 Untuk Gangguan Simetris pada Penyulang
√
√     (     )
(     )   (      )
 Untuk Gangguan Asimetris pada Penyulang

## Tabel 3.4 Impedansi Total dan Arus Gangguan Hubung Singkat pada Penyulang
No Nama Penyulang Impedansi Total (pu) Arus Hubung Singkat I ’ HS (kA) I ’’ HS (kA) 1 Cabe 3,27145 0,264744 0,4236  Besar Daya Hubung Singkat Pada Penyulang √
√     (  )   (      )

## 3.4. Perhitungan  Kapasitas  Pemutus  Tenaga  (Circuit  Breaker)  yang  Terpasang  pada Penyulang Cabe Sisi 20 kV Gardu Induk Gumawang
Besarnya  kapasitas  arus  hubung  singkat  maksimum  pada  pemutus  tenaga  pada  Penyulang Cabe  di  Gardu  Induk  Gumawang  adalah  25  kA,  sesuai  dengan  yang  ada  pada  name  plate  pemutus tenaga  nya,  maka  dapat  dihitung  besarnya  daya  pemutusan  atau  kapasitas  pemutus  tenaga  yang terpasang adalah sebagai berikut :
√
√      (  )       (  )
(     )    (  )    (  )
Tabel 3.5. Daya Hubung Singkat, dan Pemutus Tenaga Terpasang
Nama Penyulang Daya Hubung Singkat (MVA) Kapasitas PMT Terpasang (MVA) Cabe 14,674 866,025

## 3.5. Analisa Perhitungan
Dari  hasil  perhitungan  didapat  arus  hubung  singkat  pada  penyulang  Cabe  yaitu  I” HS sebesar 0,4236  kA  sedangkan  untuk  daya  hubung  singkat  yaitu  sebesar    14,674  MVA.  Dari  perhitungan tersebut dapat dianalisa arus dan daya hubung singkat tersebut masih sesuai dengan rating arus hubung singkat  maksimum  yaitu  25  kA  dan  rating  kapasitas  Pemutus  Tenaga  yang  terpasang  yaitu  866,025 MVA.  Ini  berarti  kapasitas  pemutus  tenaga  yang  terpasang  masih  mampu  untuk  memproteksi  atau melindungi  sistem  dari  gangguan  hubung  singkat  sehingga  dapat  diandalkan  untuk  mencegah terjadinya kerusakan pada peralatan.

## 4. PENUTUP
Dari hasil perhitungan yang dilakukan diperoleh hasil sebagai berikut :
 Arus gangguan hubung singkat pada Penyulang Cabe yaitu sebesar 0,4236 kA.
 Daya hubung singkat pada Penyulang Cabe yaitu 14,674 MVA.
 Kapasitas  pemutus  tenaga  yang  terpasang  pada  sisi  20  kV  pada  Penyulang  Cabe  masih  sesuai dengan ratingnya yaitu 866,025 MVA dan rating arus maksimum pemutus tenaga yaitu 25 kA, ini artinya  Pemutus  Tenaga  yang  terpasang  masih  mampu  untuk  melindungi  sistem  dari  arus gangguan.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
[1]. Abdul Kadir. 1998. Transmisi Tenaga Listrik, Universitas Indonesia . Jakarta.
[2]. Afriyanti  Kharisma.2008.  Studi  Kapasitas  Pemutus  Tenaga  pada  sisi  20  KV  di  Gardu  Induk Talang  Kelapa  Palembang.  Skripsi  Jurusan  Teknik  Elektro.  Universitas  Tridinanti  Palembang (tidak dipublikasikan)
[3]. Antonius Hamdadi, MS. 1995. Analisa Sistem Tenaga II . Diklat Kuliah, Universitas  Sriwijaya, Palembang.
[4]. Bonggas L, Tobing. 2003. Peralatan Tegangan Tinggi . Medan.
[5]. PT  PLN  (PERSERO).1984. Himpunan  Buku  Petunjuk  Operasi  dan  Pemeriharaan  Peralatan Penyaluran Tenaga Listrik . PT PLN (PERSERO), Palembang.
[6]. Van Valkenburg. M.E.1994. Analisis Jaringan Listrik (Edisi ke-3) . Terjemakan oleh : Nasution. S.H. Erlangga, Jakarta, Indonesia.
[7]. William D. Stevenson, Jr.1983. Analisa Sistem Tenaga Listrik . Erlangga, Jakarta.