## Penentuan Kapasitas PMT SF6 Pada Bus 70 KV Menggunakan Simulasi Program ETAP
Jeri Widianto 1 , Rahmat Hidayat 2 , Arief Budi Laksono 3
1,2 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang.
3 Prodi Teknik Elektro Universitas Islam Lamongan Email : jerrywidianto45@gmail.com

## ABSTRAK
Sistem  tenaga  listrik  terdiri  dari  beberapa  komponen  yaitu  pembangkit,  distribusi  transmisi dan beban. Seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi dalam bidang kelistrikan dewasa ini  dipasang  sebuah  sistem  proteksi  pada  gardu  induk  salah  satunya  yaitu  pemutus  tenaga (PMT)  di  setiap  Gardu  Induk.  Pada  saat  terjadi  gangguan  maka  relay  proteksi  akan mendeteksi dan memerintahkan pemutus tenaga untuk membuka atau memutuskan rangkaian dari gangguan tersebut, maka suatu pemutus tenaga akan menerima sinyal dari relay tersebut dan pada akhirya akan memutuskan rangkaian sesuai rating arusnya.  Berdasarkan tipe media isolasi PMT, PMT terbagi menjadi 4 jenis yang salah satunya terdapat tipe PMT media isolasi gas  SF6.  PMT  jenis  ini  dapat  digunakan  untuk  memutus  arus  sampai  40  KA  dan  pada rangkaian bertegangan 765 KV. Hal ini harus diperhatikan bahwa jika arus sangat besar pada saat hubung singkat, maka hal yang harus diperhatikan adalah kapasitas dari pemutus tenaga itu  sendiri.  Untuk  menentukan  kapasitas  pemutus  tenaga  dicari  dari  arus  hubung  singkat terbesar  yaitu  hubung  singkat  tiga  fasa.  Dalam  mencari  arus  hubung  singkat  tiga  fasa  dapat disimulasikan  menggunkan  program  ETAP  (Electric  Transient  Analysis  Program).  ETAP dapat mensimulasikan aliran daya dan arus hubung singkat. Hasil perhitungan kapasitas PMT pada bus 70 KV yaitu sebesar 0,324 KA dan dari hasil perhitungan dan analisis PMT tersebut masuk  kedalam  ratting  12,5KA    yang  mana  PMT  dengan  nilai  ratting  tersebut  dapat memutuskan arus gangguan dari 0,9 KA -7,74 KA.
Kata Kunci : Gardu Induk, Pemutus Tegangan (PMT) SF6, Bus 70KV Arus Hubung Singkat, program ETAP.

## ABSTRACT
The  electric  power  system  consists  of  several  components,  namely  generation,  distribution, transmission  and  load.  Along  with  the  rapid  development  of  technology  in  the  field  of electricity  today,  a  protection  system  is  installed  at  substations,  one  of  which  is  a  power breaker (PMT) at each substation. In the event of a disturbance, the protection relay will detect and instruct the breaker to open or disconnect the circuit from the disturbance, then a circuit breaker will receive a signal from the relay and in the end will decide the circuit according to its current rating. Based on the type of PMT isolation media, PMT is divided into 4 types, one of which is the SF6 gas isolation media type. This type of PMT can be used to cut currents up to 40 KA and in circuits with a voltage of 765 KV. It must be noted that if the current is very large at the time of short circuit, then the thing that must be considered is the capacity of the breaker  itself.  To  determine  the  breaker  capacity,  it  is  sought  from  the  largest  short-circuit current, namely a three-phase short circuit. In finding a three-phase short circuit current can be simulated using the ETAP (Electric Transient Analysis Program) program. ETAP can simulate power flow and short circuit current. The results of the calculation of the PMT capacity on the 70 KV bus are 0.324 KA and from the results of the calculation and analysis of the PMT it is included in the rating of 12.5 KA where the PMT with the rating value can decide the fault current from 0.9 KA -7.74 KA.
Keywords: Substation,  Voltage  Breaker (PMT) SF6, Bus 70KV  Short Circuit  Current, ETAP program.

## JE-UNISLA
Electronic Control, Telecomunication, Computer Information and Power Systems

## Volume 6 No 2 September 2021
ISSN : 25020986 | E-ISSN : 26860635
Recieved :  09-6-2021
Accepted : 15 -8-2021
Published : 20-9-2021

## I. PENDAHULUAN
1.1   Latar Belakang
Sistem  tenaga  listrik  terdiri  dari  beberapa komponen yaitu pembangkit, distribusi transmisi dan beban. Dalam sistem distribusi diperlukannya suatu gardu induk yang berfungsi sebagai  pengatur  tegangan  yang  dihasilkan  dari pembagkit dan disalurkan ke beban.  Akan tetapi pada penyaluran sering terjadi beberapa masalah yang menyebabkan terganggunya pendistribusian  ke  beban.  Seiring  dengan pesatnya perkembangan teknologi dalam bidang kelistrikan  dewasa  ini  dipasang  sebuah  sistem proteksi  pada  gardu  induk  salah  satunya  yaitu pemutus tenaga (PMT) di setiap Gardu Induk.

## 2. METODE PENELITIAN
Gardu induk di Bendungan Curug Kosambi yang  merupakan  unit  Pembangkitan  cabang PLTA  IR.  H.  Djuanda  ini  memiliki  sistem double  busbar  dalam  proses  pentransmisiannya. Gardu induk sistem double busbar adalah gardu induk  yang  mempunyai  dua  (double)  busbar. Gardu induk double busbar sangat efektif untuk mengurangi  terjadinya  pemadaman  beban, khususnya  pada  saat  melakukan  perubahan sistem (pada saat pemeliharaan busbar).

## Gambar 1. Diagram Gardu Induk Sistem Double Busbar
Gardu  induk  ini  mentransmisikan  energi listrik ke beban sesuai dengan ratting yang telah ditentukan.  Pada  proses  pentransmisian  dan pendistribusian  energi  listrik  dari  pembangkit menuju  beban.  Tegangan  yang  dihasilkan  oleh generator  unit  1  sebesar  6,3  KV  lalu  dinaikan menggunakan  transformator  unit  1  menjadi  150 KV kemudian ditransmisikan menuju bus 70 KV pada  area  Curug  Kosambi.  Penulis  mengangkat pembahasan  pada  jalur  pendistribusian  Curug Kosambi  dari  generator  sampai  PMT  BUS  70 KV.
Proyek  sistem  tenaga  listrik  memiliki
masing-masing  elemen  rangkaian  yang  dapat diedit langsung dari diagram satu garis dan atau jalur  sistem  pentanahan.  Untuk  kemudahan hasil  perhitungan  analisis  dapat  ditampilkan pada  diagram  satu  garis.  Berbagai  bentuk analisis  antara  lain  : Load  flow  analysis dan Short-Circuit Analysis.
a. Load flow analysis Program Load  flow  analysis pada software ETAP  dapat  menghitung  tegangan  pada tiap-tiap  cabang,  aliran  arus  pada  sistem tenaga listrik, dan aliran daya yang mengalir pada  sistem  tenaga  listrik.  Metode perhitungan aliran daya dapat  dipilih untuk efisiensi  perhitungan  yang  lebih  baik. Metode  perhitungan  aliran  daya  pada software ETAP  ada  tiga,  yaitu:  Newton Raphson, Fast-Decouple dan Gauss Seidel .
b. Short-Circuit Analysis Short-Circuit  Analysis pada  Etap  Power Station  menganalisa  gangguan  hubung singkat  tiga  phasa,  satu  phasa  ke  tanah, antar  phasa  dan  dua  phasa  ke  tanah  pada sistem  tenaga  listrik.  Program Short- Circuit  Analysis Etap PowerStation menghitung arus total hubung singkat yang terjadi.  Etap Power  Station menggunakan standar  ANSI/IEEE  (seri  C37)  dan  IEC (IEC 909 dan lainnya) dalam  menganalisa gangguan  hubung  singkat  yang  bisa dipilih sesuai dengan keperluan.
Saat  memulai Short-Circuit  Analysis maka single  line  diagram  (SLD)  sistem  tenaga  listrik digambarkan terlebih dahulu dengan memperhatikan  komponen  serta  peralatan  yang digunakan.  Etap PowerStation dirancang  sesuai dengan tiga konsep utama:
1) Virtual Reality Operasi
Sistem operational yang ada pada program sangat mirip dengan sistem operasi pada kondisi real  nya.  Misalnya,  ketika  membuka  atau menutup  sebuah  sirkuit  breaker,  menempatkan suatu  elemen  pada  sistem,  mengubah  status operasi  suatu  motor,  dan  utnuk  kondisi  de- energized  pada  suatu  elemen  dan  sub-elemen sistem  ditunjukkan  pada  gambar  single  line diagram dengan warna abu-abu.
2) Total Integration Data Etap Power  Station menggabungkan
informasi sistem elektrikal, sistem logika, sistem mekanik,  dan data  fisik  dari suatu  elemen yang dimasukkan  dalam  sistem  database  yang  sama. Misalnya,  untuk  elemen  subuah  kabel,  tidak hanya  berisikan  data  kelistrikan  dan  tentang dimensi  fisiknya,  tapi  juga  memberikan informasi melalui raceways yang di lewati oleh kabel  tersebut.  Dengan  demikian,  data  untuk satu  kabel  dapat  digunakan  untuk  dalam menganalisa  aliran  beban  ( load  flow  analysis ) dan  analisa  hubung  singkat  ( short-circuit analysis )  yang  membutuhkan  parameter  listrik dan  parameter  koneksi-  serta  perhitungan ampacity derating suatu kabel yang memerlukan data fisik routing.
3) Simplicity in Data Entry Etap Power  Station memiliki  data  yang detail  untuk  setiap  elemen  yang  digunakan. Dengan  menggunakan  editor  data,  dapat mempercepat  proses  entri  data  suatu  elemen. Data-data  yang  ada  pada  program  ini  telah  di masukkan  sesuai  dengan  data-data  yang  ada  di lapangan  untuk  berbagai  jenis  analisa  atau desain.

## 2.1. Hasil Pengamatan
Perhitungan  Arus  Gangguan  Hubung Singkat  Dalam  mencari  arus  hubung  singkat tigas  fasa  yang  terjadi  pada  sistem  maka  dapat menggunakan  persamaan-persamaan  dibawah ini :
Menentukan MVA hubung singkat
𝑀𝑉𝐴𝑆𝐶 3 ∅ = 𝐼𝑆𝐶 3 ∅ × √3 × 𝑉𝑏𝑎𝑠𝑒 (3-1)
Dimana : 𝑀𝑉𝐴𝑆𝐶 3 ∅ = Daya hubung singkat (MVA) 𝐼𝑆𝐶 3 ∅ = Aus hubung singkat (Amper) 𝑉𝑏𝑎𝑠𝑒 = Tegangan dasar (KV)

## Menentukan Impedansi Sumber
𝑍𝑆 = 𝑀𝑉𝐴𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑀𝑉𝐴𝑠𝑐3∅ (3-2)
Dimana :
𝑍𝑏𝑎𝑠𝑒 = Impedansi dasar (ohm) 𝑍𝑆 = Impedansi sumber (pu) 𝐾𝑉𝑏𝑎𝑠𝑒 = Tegangan dasar (KV)
𝑀𝑉𝐴𝑏𝑎𝑠𝑒 = Daya dasar (MVA) 𝑀𝑉𝐴𝑆𝐶 3 ∅ =  MVA  hubung  singkat  tiga fasa (MVA)

## Menentukan Impedansi Transformator
𝑍𝑇𝑛𝑒𝑤 = 𝑍𝑇𝑜𝑙𝑑 𝑥 𝑀𝑉𝐴𝑛𝑒𝑤 𝑀𝑉𝐴𝑜𝑙𝑑 𝑥 𝐾𝑉𝑜𝑙𝑑 2 𝐾𝑉𝑛𝑒𝑤 2 (3-3)
Dimana :
𝑍𝑇𝑛𝑒𝑤 = Impedansi transformator baru (pu) 𝑍𝑇𝑜𝑙𝑑 = Impedansi transformator lama (pu) 𝑀𝑉𝐴𝑛𝑒𝑤 = Daya dasar baru (MVA) 𝑀𝑉𝐴𝑜𝑙𝑑 = Daya dasar lama (MVA) 𝐾𝑉𝑜𝑙𝑑 = Tegangan dasar lama (KV) 𝐾𝑉𝑛𝑒𝑤 = Tegangangan dasar lama (KV)

## Menentukan Impedansi Penyulang
𝑍𝑏𝑎𝑠𝑒 = 𝐾𝑉𝑏𝑎𝑠𝑒 2 𝑀𝑉𝐴𝑏𝑎𝑠𝑒 (3-4)
𝑍𝐿 = 𝑍𝑝𝑒𝑛𝑦𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 𝑍𝑏𝑎𝑠𝑒 (3-5)
Dimana :
𝑍𝐿 = Impedansi penyulang (pu) 𝐾𝑉𝑏𝑎𝑠𝑒 = Tegangan dasar (KV) 𝑀𝑉𝐴𝑏𝑎𝑠𝑒 = Daya dasar (MVA) 𝑍𝑝𝑒𝑛𝑦𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 =  Impedansi  penyulang (ohm) 𝑍𝑏𝑎𝑠𝑒 = Impedansi dasar (ohm)
Menentukan  Arus  Hubung  Singkat  Tiga Fasa  Untuk  mencari  arus  hubung  singkat tiga fasa dalam ampere sebelumnya harus dicari  terlebih  dahulu  nilai 𝐼𝑏𝑎𝑠𝑒 dengan rumus :
𝐼𝑏𝑎𝑠𝑒 = 𝑀𝑉𝐴𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑥 1000
√3 𝑥 𝐾𝑉𝑏𝑎𝑠𝑒 (3-6)
𝐼ℎ𝑠3∅ = 𝑉(𝑝𝑢)
𝑍𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙(𝑝𝑢) (3-7)
𝐼ℎ𝑠3∅ = 𝐼ℎ𝑠3∅(𝑝𝑢)𝑥 𝐼𝑏𝑎𝑠𝑒 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒 (3-8)
Dimana :
𝐼𝑏𝑎𝑠𝑒 = Arus dasar (Ampere) 𝐾𝑉𝑏𝑎𝑠𝑒 = Tegangan dasar (KV) 𝑀𝑉𝐴𝑏𝑎𝑠𝑒 = Daya dasar (MVA) 𝐼ℎ 𝑠 3 ∅ = Arus hubung singkat tiga fasa 𝑉𝑝𝑢 = Sistem per unit (pu) 𝑍𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = Impedansi total (pu)

## Rating Arus Pemutus Tenaga ( PMT)
Rating  arus  adalah arus total  terbesar  yang dapat  diputuskan  dengan  baik.  Besar  arus  ini tergantung  dari  waktunya  membuka  nya  alat pemutus  daya  itu.  Faktor  pengali  dan  lamanya waktu  membuka  alat  pemutus  tenaga  (PMT) ditunjukan pada table dibawah ini :
Menghitung  kapasitas  pemutus  tenaga (PMT) dapat menggunakan rumus :
𝐼𝐶𝐵 = 𝐼ℎ 𝑠 3 ∅ × Faktor pengali              (3-9)
Dimana : 𝐼𝐶𝐵 = Ratting arus PMT 𝐼ℎ 𝑠 3 ∅ = Arus hubung singkat tiga fasa
Dalam  menentukan  kapasitas  ratting  PMT dilihat  terlebih  dahulu 𝐼ℎ 𝑠 3 ∅ dan  sesuaikan dengan  ratting  yang  telah  ada  seperti  tabel dibawah ini :

## 3. ANALISA DAN PEMBAHASAN
Data teknis yang digunakan dalam simulasi menentukan  arus  hubung  singkat,  aliran  daya dan  daya  hubung  singkat  sesuai  dengan  data teknis yang ada :
( 𝐼𝑆𝐶 3 ∅ )Arus  hubung  singkat  yang didapatkan  yaitu  sebesar  :  8.7  Ka  secara keseluruhan  namun  arus  hubung  singkat  pada bus 70 kV curug adalah sebesar 1.62 kA
Daya  yang  akan  dicari  yaitu  daya  semu (MVA) pada trafo dan beban :
( 𝑀𝑉𝐴𝑛𝑒𝑤 )  daya  semu  yang  didapatkan pada  beban  yaitu  :  34.6  MVA  ( 𝑀𝑉𝐴𝑜𝑙𝑑 )  daya semu  yang  didaparkan  pada  trafo  yaitu  :  38.6 MVA
( 𝐼𝑆𝐶 3 ∅ )Arus  hubung  singkat  yang didapatkan  dari  report  manager  yaitu  sebesar  : 8.744  KA  ( 𝑀𝑉𝐴𝑆𝐶 3 ∅ )  daya  hubung  singkat yang  didapatkan  dari  report  manager  sebesar  : 2.271,638 MVA
Dalam  menghitung  kapasitas  PMT  data
yang  digunakan  adalah  data  teknik  yang  sudah ada dan hasil simulasi menggunakan ETAP .

## Menentukan MVA Hubung singkat
𝑉𝐴𝑠𝑐3∅ = 𝐼𝑆𝐶3∅ 𝑥 √3 𝑥 𝐾𝑉𝑏𝑎𝑠𝑒 = 8,7 𝑥 √3 𝑥 150 = 2.260,32 𝑀𝑉𝐴
Menentukan Impedansi Sumber
𝑍𝑆 = 𝑀𝑉𝐴𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑀𝑉𝐴𝑠𝑐3∅
= 34.6
2.260,32 = 0,013 𝑝𝑢

## Menentukan Reaktansi Transformator
𝑍𝑇𝑛𝑒𝑤 = 𝑍𝑇𝑜𝑙𝑑 𝑥 𝑀𝑉𝐴𝑛𝑒𝑤 𝑀𝑉𝐴𝑜𝑙𝑑 𝑥 𝐾𝑉𝑜𝑙𝑑 2
𝐾𝑉𝑛𝑒𝑤 2 = 𝑗0,125 𝑥 34,6 38,6 𝑥 70 2 70 2 = 𝑗0,125 𝑥 34,6 38,6 𝑥 4900 4900 = 𝑗0,125 𝑥 0,896 𝑥 1 = 𝑗0,112 𝑝𝑢 Menentukan Impedansi Penyulang 𝑍𝑏𝑎𝑠𝑒 = 𝐾𝑉𝑏𝑎𝑠𝑒 2 𝑀𝑉𝐴𝑏𝑎𝑠𝑒 = 70 2 34.6 = 4900 34.6
= 141,618 𝛺
𝑍𝐿 = 𝑍𝑝𝑒𝑛𝑦𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔
𝑍𝑏𝑎𝑠𝑒 = 0,430 + 𝑗0,82 141,618
= 0,003 + 𝑗0,00579 𝑝𝑢

## Menentukan Arus Hubung Singkat 3 Fasa

## 𝐼𝑏𝑎𝑠𝑒 = 𝑀𝑉𝐴𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑥 1000
√3 𝑥 𝐾𝑉𝑏𝑎𝑠𝑒
= 34,6 𝑥 1000 √3 𝑥 70 = 28,538 𝐴
𝐼ℎ𝑠3∅ = 𝑉𝑝𝑢
𝑍𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑝𝑢) = 1 𝑗0.013 + 𝑗0.112 + 𝑗0.00579 + 0,003 = 1 43,586 < 88.686 0 = 7,092 < 88,686 0 𝑝𝑢
𝐼ℎ𝑠3∅ = 𝐼ℎ𝑠3∅ (𝑝𝑢) 𝑥 𝐼𝑏𝑎𝑠𝑒 = 7,092 𝑥 28,538 = 202,391496 𝐴 𝐼𝐶𝐵 = 𝐼ℎ𝑠3∅ 𝑥 1,6 = 0,202 𝑥 1,6 = 0,324 𝐾𝐴 Dalam proses simulasi short-circuit analysis,  load  flow  analysis  dan  MVA  hubung singkat  pada  report  manager  menggunakan program  ETAP  menghasilkan  data  pada  tabel dibawah ini :
Hasil  perhitungan  kapasitas  PMT  pada bus 70  kv  yaitu  sebesar  0,324  KA  dan  dari  hasil perhitungan  dan  analisis  PMT  tersebut  masuk kedalam  ratting  12,5  KA  (sesuai  dengan  Tabel 3.2)  yang  mana  PMT  dengan  nilai  ratting tersebut  dapat  memutuskan  arus  gangguan  dari 0,9 KA -7,74 KA.

## 4. PENUTUP
4.1. Kesimpulan Kesimpulan dari penelitian ini adalah :
1. ETAP dapat mensimulasikan aliran daya dan arus hubung singkat
2. Analisis hubung singkat dapat digunakan untuk memperoleh besarnya arus gangguan hubung singkat sehingga dapat ditentukan  proteksi  yang  tepat  pada
Sistem Tenaga Listrik.
3. Berdasarkan  hasil  perhitungan  dan simulasi,  PMT  bus  70  kv  Bendungan Curug memiliki ratting sebesar 12,5 KA
4. Dengan  mencari  nilai  arus  hubung singkat,kita  dapat  menentukan  berapa kapasitas PMT.

## DAFTAR PUSTAKA
Bonggas  L.  Tobing.  2003. Peralatan  Tegangan Tinggi .  Jakarta  :  PT  Gramedia  Pustaka Utama Hendra,  E.  Lazuardi,  M.  Suparlan.  2015. Studi Penentuan  Kapasitas  Pemutus  Tenaga  Sisi 20  KV  Pada  Gardu  Induk  Sekayu, Mikrotiga Vol 2, No. 1, Januari 2015 . LSTDE UNAND. 2013. Tentang ETAP (Electric
Transient  and  Analysis  Program)  Power
Station . Padang :
http://stdelaboratory.blogspot.com/2013/11/ tentang-etap-electric-transient-
and.html (diakses 24 Maret 2020). PERUM  JASA  TIRTA  II.  2002. PEDOMAN OPERASI DAN PEMELIHARAAN PEMBANGKIT  LISTRIK  TENAGA  AIR Ir.H.DJUANDA .  Purwakarta  :  PERUM JASA TIRTA II PT  PLN.  2014. Buku  Pedoman  Pemeliharaan
PEMUTUS TENAGA . Jakarta : PT PLN Stevenson  William  D,1994. Analisa  Sistem Tenaga  Listrik. Jakarta:  Gelora  Aksara Pratama.  PT  PLN.  Proteksi  Sistem Penyaluran. Bogor : PT PLN