BAB 13 ANALISIS GANGGUAN PADA JARINGAN DISTRIBUSI

Transkripsi

1 BAB 3 ANALISIS GANGGUAN PADA JARINGAN DISTRIBUSI A. Pendhulun Teng listrik dislurkn ke msyrkt mellui jringn distribusi. Oleh sebb itu jringn distribusi merupkn bgin jringn listrik yng pling dekt dengn msyrkt. Jringn distribusi dikelompokkn menjdi du, yitu jringn distribusi primer dn jringn distribusi sekunder. Tegngn distribusi primer yng dipki PLN dlh 2 kv, 2 kv, 6 KV. Pd st ini, tegngn distribusi primer yng cenderung dikembngkn oleh PLN dlh 2 kv. Tegngn pd jringn distribusi primer, diturunkn oleh grdu distribusi menjdi tegngn rendh yng besrny dlh 38/22 V, dn dislurkn kembli mellui jringn tegngn rendh kepd konsumen. Dlm opersi sistem teng listrik sering terjdi gnggun - gnggun yng dpt mengkibtkn tergngguny penylurn teng listrik ke konsumen. Gnggun dlh penghlng dri sutu sistem yng sedng beropersi tu sutu kedn dri sistem penylurn teng listrik yng menyimpng dri kondisi norml. Sutu gnggun di dlm perltn listrik didefinisikn sebgi terjdiny sutu keruskn di dlm jringn listrik yng menyebbkn lirn rus listrik kelur dri slurn yng sehrusny. Berdsrkn ANSI/IEEE Std gnggun didefenisikn sebgi sutu kondisi fisis yng disebbkn keggln sutu perngkt, komponen tu sutu elemen untuk bekerj sesui dengn fungsiny. Gnggun hmpir sellu ditimbulkn oleh hubung singkt ntr fse tu hubung singkt fse ke tnh. Sutu gnggun hmpir sellu berup hubung lngsung tu mellui impednsi. Istilh gnggun identik dengn hubung singkt, sesui stndrt ANSI/IEEE Std Hubung singkt merupkn sutu hubungn bnorml (termsuk busur pi) pd impednsi yng reltif rendh terjdi secr kebetuln tu disengj ntr du titik yng mempunyi potensil yng berbed. Istilh gnggun tu gnggun hubung singkt digunkn untuk menjelskn sutu hubungn singkt. Tujun mengnlisis gnggun pd jringn distribusi dlh :. Untuk menentukn rus mksimum dn minimum hubung singkt tig fs 2. Untuk menentukn rus gnggun tk simetris bgi gnggun stu dn du line ke tnh, gnggun line ke line, dn rngkin terbuk. DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 245

2 3. Penyelidikn opersi rele-rele proteksi 4. Untuk menentukn kpsits pemutus dri circuit breker 5. Untuk menentukn distribusi rus gnggun dn tingkt tegngn busbr selm gnggun. (Weedy, 988 : 299) Berdsrkn studi yng telh dilkukn EPRI (Burke nd Lwrence, 984; EPRI 29-, 983) bhw penyebb terjdiny gnggun permnen pd jringn distribusi seperti gmbr 67 berikut. Gmbr 67. Persentse gnggun berdsrkn sebb Hmpir 4% dri gnggun yng diteliti, terjdi pd priode cuc yng tidk menguntungkn seperti : cuc hujn, dingin dn slju. Gnggun distribusi terjdi pd stu fse, du fse tu ketig fseny. Hl ini sebbkn bhw hmpir sebgin besr dri pnjng slurn distribusi dlh slurn stu fse, setip gnggun stu fs hny menckup bgin stu fse. Begitu jug bgin tig fse, beberp jenis gnggun cenderung terjdi dri fse ke tnh. Gnggun yng disebbkn oleh perltn dn hewn cenderung terjdi dri fse ke tnh. Pohon jug dpt menyebbkn gnggun stu fse ke tnh pd sistem tig fse, tetpi gnggun fse-fse lebih sering terjdi. Gnggun petir cenderung menyebbkn gnggun du tu tig fse ke tnh pd sistem tig fse. Gnggun-gnggun tersebut menyebbkn terjdiny :. Menginterupsi kontinuits pelynn dy kepd pr konsumen pbi gnggun itu smpi menyebbkn terputusny sutu rngkin (sircuit) tu menyebbkn kelurny stu unit pembngkit. 2. Penurunn tegngn yng cukup besr menyebbkn rendhny kulits teng listrik dn merintngi kerj norml pd perltn konsumen. DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 246

3 3. Pengurngn stbilits sistim dn menyebbkn jtuhny genertor. 4. Merusk perltn pd derh terjdiny gnggun itu. Gnggun terdiri dri gnggun temporer tu permnent, rt-rt jumlh gnggun temporer lebih tinggi dibndingkn gnggun permnent. Kebnykn gnggun temporer di mnkn dengn circuit breker (CB) tu pengmn linny. Gnggun permnent dlh gnggun yng menyebbkn keruskn permnent pd sistem. Seperti keggln isoltor, keruskn penghntr, keruskn pd perltn seperti trnsformtor tu kpsitor. Pd slurn bwh tnh hmpir semu gnggun dlh gnggun permnen. Kebnykn gnggun perltn kn menyebbkn hubung singkt. Gnggun permnen hmpir semuny menyebbkn pemutusn/gnggun pd konsumen. Untuk melindungi jringn dri gnggun digunkn fuse, recloser tu CB. B. Jenis Gnggun Pd dsrny gnggun yng sering terjdi pd sistem distribusi slurn 2 kv dpt digolongkn menjdi du mcm yitu gnggun dri dlm sistem dn gnggun dri lur sistem. Gnggun yng bersl dri lur sistem disebbkn oleh sentuhn dun/pohon pd penghntr, smbrn petir, mnusi, bintng, cuc dn lin-lin. Sedngkn gnggun yng dtng dri dlm sistem dpt berup keggln dri fungsi perltn jringn, keruskn dri perltn jringn, keruskn dri perltn pemutus bebn dn keslhn pd lt pendeteksi. Klsifiksi gnggun yng terjdi pd jringn distribusi (Huturuk, 987 : 4) dlh :. Dri jenis gnggunny :. ) Gnggun du fs tu tig fs mellui hubungn tnh 2) Gnggun fs ke fs 3) Gnggun du fs ke tnh 4) Gnggun stu fs ke tnh tu gnggun tnh b. Dri lmny gnggun ) Gnggun permnen 2) Gnggun temporer. Gnggun yng bersift temporer Gnggun yng bersift temporer ini pbil terjdi gnggun, mk gnggun tersebut tidk kn lm dn dpt norml kembli. Gnggun ini dpt hilng dengn sendiriny tu dengn memutus sest bgin yng tergnggu dri sumber tegngnny. Kemudin disusul dengn penutupn kembli perltn hubungny. Apbil DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 247

4 gngggun temporer sering terjdi dpt menimbulkn keruskn pd perltn dn khirny menimbulkn gnggun yng bersift permnen. Slh stu contoh gnggun yng bersift temporer dlh gnggun kibt sentuhn pohon yng tumbuh disekitr jringn, kibt bintng seperti burung kelelwr, ulr dn lyngn. Gnggun ini dpt hilng dengn sendiriny yng disusul dengn penutupn kembli perltn hubungny. Apbil gngggun temporer sering terjdi mk hl tersebut kn menimbulkn keruskn pd perltn dn khirny menimbulkn gnggun yng bersift permnen. b. Gnggun yng bersift permnen Gnggun permnen tidk kn dpt hilng sebelum penyebb gnggun dihilngkn terlebih dhulu. Gnggun yng bersift permnen dpt disebbkn oleh keruskn perltn, sehinggg gnggun ini bru hilng setelh keruskn ini diperbiki tu kren d sesutu yng menggnggu secr permnen. Untuk membebsknny diperlukn tindkn perbikn tu menyingkirkn penyebb gnggun tersebut. Terjdiny gnggun ditndi dengn jtuhny pemutus teng, untuk mengtsiny opertor memsukkn teng secr mnul. Contoh gnggun ini yitu dny kwt yng putus, terjdiny gnggun hubung singkt, dhn yng menimp kwt phs dri slurn udr, dny kwt yng putus, dn terjdiny gnggun hubung singkt. C. Penyebb Gnggun Gnggun bisny dikibtkn oleh keggln isolsi di ntr penghntr phs tu ntr penghntr phs dngn tnh. Secr nyt keggln isolsi dpt menghsilkn beberp efek pd sistem yitu menghsilkn rus yng cukup besr, tu mengkibtkn dny impednsi dintr konduktor phs tu ntr penghntr phs dn tnh. Penyebb terjdiny gnggun pd jringn distribusi disebbkn kren (Huturuk, 987 : 3):. keslhn meknis b. keslhn thermis c. kren tegngn lebih d. kren mteril yng cct tu rusk e. gnggun hubung singkt f. konduktor putus Fktor-fktor penyebb terjdiny gnggun pd jringn distribusi dlh kren (Huturuk, 987 : 4):. Surj petir tu surj hubung b. Burung tu dun-dun DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 248

5 c. Polusi debu d. Pohon-pohon yng tumbuh di dekt jringn e. Keretkn pd isoltor f. Andongn yng terllu kendor Secr umum gnggun dibedkn pd du kondisi tegngn st terjdiny gnggun, yitu gnggun terjdi pd tegngn norml dn gnggun terjdi pd tegngn lebih.. Gnggun Terjdi Pd Kondisi Tegngn Norml. Gnggun pd kondisi tegngn norml terjdi dikrenkn pemerosotn dri isolsi dn kejdin-kejdin tk terdug dri bend sing. Pemerosotn isolsi dpt terjdi kren polusi dn penun. St ini bts kethnn isolsi tertinggi (high insultion level) sekitr 3-5 kli nili tegngn nominlny. Tpi dengn dny pengotorn (pollution) pd isoltor yng bisny disebbkn oleh penumpukn jelg (soot) tu debu (dust) pd derh industri dn penumpukn grm (slt) kren ngin yng mengndung up grm menyebbkn kekutn isolsi kn menurun. Hl inilh yng menyebbkn penurunn resistnsi dri isoltor dn menyebbkn kebocorn rus. Kebocorn rus yng kecil ini mempercept keruskn isoltor. Selin itu pemuin dn penyusutn yng berulng-ulng dpt jug menyebbkn kemerosotn resistnsi dri isoltor. 2. Gnggun Terjdi Pd Kondisi Tegngn Lebih Gnggun pd kondisi tegngn lebih slh stuny disebbkn smbrn petir yng tidk cukup termnkn oleh lt-lt pengmn petir. Petir menghsilkn surj tegngn yng sngt tinggi pd sistem teng listrik, besrny tegngn dpt mencpi jutn volt dn ini tidk dpt dithn oleh isolsi. Surj ini berjln secept kilt pd jringn listrik, fktor yng membtsiny dlh impednsi dn resistnsi dri slurn. Untuk mengtsi surj petir ini sehingg tidk mengkibtkn keruskn pd isolsi dn perltn sistem teng linny, diperlukn sutu perltn proteksi khusus untuk dpt mengtsi surj petir ini. 3. Akibt dri Gnggun Akibt yng pling serius dri gnggun dlh kebkrn yng tidk hny kn merusk perltn dimn gnggun terjdi tetpi bis berkembng ke sistem dn kn mengkibtkn keggln totl dri sistem. Berikut ini kibt- kibt yng disebbkn oleh gnggun:. Penurunn tegngn yng cukup besr pd sistem dy sehingg dpt merugikn pelnggn tu menggnggu kerj perltn listrik. DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 249

6 b. Bhy keruskn pd perltn yng dikibtkn oleh rcing (busur pi listrik). c. Bhy keruskn pd perltn kibt overheting (pemnsn berlebih) dn kibt teknn meknis (lt pech dn sebginy). d. Tergngguny stbilits sistem dn ini dpt menimbulkn pemdmn menyeluruh pd sistem teng listrik. e. Menyebbkn penurunn tegngn sehingg koil tegngn reli ggl berthn. 4. Sttistik Gnggun Pd sistem teng listrik terjdiny gnggun hmpir sebgin besr dilmi pd slurn udr. Dlm sistem tig phs keggln isolsi ntr stu phs dengn tnh disebut gnggun slurn ke tnh tu gnggun stu phs ke tnh, sedngkn keggln isolsi di ntr du phs disebut gnggun slurn ke slurn, keggln isolsi du phs ke tnh disebut gnggun du slurn ke tnh, menurunny isolsi di ntr tig phs disebut gnggun tig phs. Frekuensi timbulny gnggun dri sistem teng listrik berbedbed. Informsi ini kn membntu dlm menentukn disin dn pliksi sutu proteksi. Bermcm - mcm frekuensi gnggun dpt diliht pd tbel 8 berikut ini. Tbel 8. Jumlh fse yng menglmi gnggun Gnggun yng terjdi pd sistem distribusi bisny merupkn gnggun gnggun yng terkit dengn slurn penghntr dn perltn perltn grdu distribusi seperti trfo distribusi, kwt pentnhn dn sebginy. Seperti pd sistem teng umumny, mk gnggun yng terjdi pd sistem distribusi dpt diktegorikn sebgi berikut: DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 25

7 5. Gnggun hubung singkt. Gnggun hubung singkt dpt terjdi ntr fse (3 fse tu 2 fse) tu fse ketnh dn siftny bis temporer tu permnen. b. Gnggun permnen : Hubung singkt pd kbel, belitn trfo, genertor, (tembusny isolsi). c. Gnggun temporer : Flshover kren smbrn petir, flshover dengn pohon, tertiup ngin. 6. Gnggun bebn lebih Gnggun bebn lebih terjdi kren pembebnn sistem distribusi yng melebihi kpsits sistem terpsng. Gnggun ini sebenrny bukn gnggun murni, tetpi bil dibirkn terus-menerus berlngsung dpt merusk perltn. Bebn lebih dlh sejumlh rus yng menglir yng lebih besr dri rus nominl. Hl ini terjdi kren penggunn dy listrik oleh konsumen melmpui kpsits nominl mesin. Hl ini tidklh seger merusk perlengkpn listrik tetpi mengurngi umur perltn listrik. Untuk wktu yng singkt rus lebih tidklh memebw kibt yng jelek terhdp perlengkpn listrik, umpmny pd wktu menjlnkn motor-motor,rus mulny cukup besr dlm wktu yng singkt tetpi tidk bnyk berpengruh terhdp perltn listrik. 7. Gnggun tegngn lebih Gnggun tegngn lebih termsuk gnggun yng sering terjdi pd slurn distribusi. Berdsrkn penyebbny mk gnggun tegngn lebih ini dpt dikelompokkn ts 2 hl:. Tegngn lebih power frekwensi. Pd sistem distribusi hl ini bisny disebbkn oleh keslhn pd AVR tu pengtur tp pd trfo distribusi. b. Tegngn lebih surj Gnggun ini bisny disebbkn oleh surj hubung tu surj petir. Dri ketig jenis gnggun tersebut, gnggun yng lebih sering terjdi dn berdmpk sngt besr bgi sistem distribusi dlh gnggun hubung singkt. Sehingg istilh gnggun pd sistem distribusi lzim mengcu kepd gnggun hubung singkt dn perltn proteksi yng dipsng cenderung mengtsi gnggun hubung singkt ini. DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 25

8 D. Anlisis Gnggun. Gnggun Hubung Singkt Gnggun hubung singkt dlh gnggun yng terjdi kren dny keslhn ntr bgin-bgin yng bertegngn. Gnggun hubung singkt dpt jug terjdi kibt dny isolsi yng tembus tu rusk kren tidk thn terhdp tegngn lebih, bik yng bersl dri dlm mupun yng bersl dri lur (kibt smbrn petir). Bil gnggun hubung singkt dibirkn berlngsung dengn gk lm pd sutu sistem dy, kn bnyk pengruh-pengruh yng tidk diinginkn yng kn terjdi. Berikut ini kibt yng ditimbulkn gnggun hubung singkt ntr lin:. Berkurngny bts-bts kestbiln untuk sistem dy. b. Ruskny perlengkpn-perlengkpn yng berd dekt dengn gnggun yng disebbkn oleh rus-rus tk seimbng, tu tegngn rendh yng ditimbulkn oleh hubung singkt. Gnggun hubung singkt dlh gnggun yng terjdi kren dny keslhn ntr bgin-bgin yng bertegngn. Gnggun hubung singkt dpt terjdi kibt dny isolsi yng tembus tu rusk kren tidk thn terhdp tegngn lebih, bik yng bersl dri dlm mupun yng bersl dri lur (kibt smbrn petir). Gnggun hubung singkt dlh sutu kondisi pd sistem teng dimn penghntr yng berrus terhubung dengn penghntr lin tu dengn tnh. Gnggun yng mengkibtkn hubung singkt dpt menimbulkn rus yng juh lebih besr dri pd rus norml. Bil gnggun hubung singkt dibirkn berlngsung dengn lm pd sutu sistem dy, bnyk pengruh-pengruh yng tidk diinginkn yng dpt terjdi. (Stevenson, 982: 37) :. Berkurngny bts-bts kestbiln untuk sistem dy. b. Ruskny perlengkpn yng berd dekt dengn gnggun yng disebbkn oleh rus tk seimbng, tu tegngn rendh yng ditimbulkn oleh hcubung singkt. c. Ledkn-ledkn yng mungkin terjdi pd perltn yng mengndung minyk isolsi sewktu terjdiny sutu hubung singkt, dn yng mungkin menimbulkn kebkrn sehingg dpt membhykn orng yng menngninydn merusk perltn perltn yng lin. d. Terpech-pechny keseluruhn derh pelynn sistem dy itu oleh sutu rentetn tindkn pengmnn yng dimbil oleh sitem sistem pengmnn yng berbed bed; kejdin ini di kenl sebgi cscding. DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 252

9 Perhitungn hubung singkt dlh sutu nlis kelkun sutu sistem teng listrik pd kedn gnggun hubung singkt, dimn dengn cr ini diperoleh nili besrn-besrn listrik yng dihsilkn sebgi kibt gnggun hubung singkt tersebut. Anlis gnggun hubung singkt diperlukn untuk mempeljri sistem teng listrik bik wktu perencnn mupun setelh beropersi kelk. Anlis hubung singkt digunkn untuk menentukn setting reli proteksi yng digunkn untuk melindungi sistem tersebut dri kemungkinn dny gnggun tersebut. Tujun dri perhitungn gnggun hubung singkt dlh untuk menghitung rus mksimum dn minimum gnggun, dn tegngn pd loksi yng berbed dri sistem teng untuk jenis gnggun yng berbed sehingg rncngn pengmn, reli dn pemutus yng tept bis dipilih untuk melindungi sistem dri kondisi yng tidk norml dlm wktu yng singkt. Slh stu reli proteksi yng digunkn dlh reli gnggun tnh Ground Fult Reli (GFR). Reli ini digunkn sebgi pengmn dimn fungsiny nnti dlh untuk membntu reli diferensil dlm mengmnkn busbr dri gnggun hubung tnh di dlm derh pengmn busbr. Kren dikethui reli differensil tidk terllu sensitif dlm mendeteksi terjdiny gnggun hubung singkt ke tnh tetpi reli diferensil ini cukup efektif untuk mengtsi gnggun hubung singkt ntr fs dengn fs kren bisny rus gnggun untuk hubung singkt ntr fs dengn fs dlh tidk terhingg. Perhitungn hubung singkt dlh sutu nlis kelkun sutu sistem teng listrik pd kedn gnggun hubung singkt, dimn dengn cr ini diperoleh nili besrn-besrn listrik yng dihsilkn sebgi kibt gnggun hubung singkt tersebut. Gnggun hubung singkt dpt didefinisikn sebgi gnggun yng terjdi kibt dny penurunn kekutn dsr isolsi ntr sesm kwt fs dengn tnh yng menyebbkn kenikn rus secr berlebihn. Anlis gnggun hubung singkt diperlukn untuk mempeljri sistem teng listrik bik wktu perencnn mupun setelh beropersi kelk. Kegunn dri nlisis gnggun hubung singkt ntr lin dlh (B. M. Weedy, 988: 299):. Untuk menentukn rus mksimum dn minimum hubung singkt tig-fs. b. Untuk menentukn rus gnggun. c. Penyelidikn opersi reli-reli proteksi. d. Untuk menentukn kpsits pemutus dy. DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 253

10 e. Untuk menentukn distribusi rus gnggun dn tingkt tegngn busbr selm gnggun. 2. Gnggun Hubung Singkt Stu Fs Ke Tnh Untuk Netrl Tidk Diketnhkn Pd jringn distribusi teng dengn tegngn yng tidk terllu tinggi ntr 3 kv smpi 35 kv titik netrlny tidk diketnhkn seperti gmbr 68. Kren dny kpsitnsi ntr kwt dn tnh mk klu d hubungn singkt rus I A = kren dny rus kpsitive ntr kwt dn tnh. f Gmbr 68. Gnggun Hubung Singkt Stu Fs Ketnh Untuk Netrl Tidk Diketnhkn Pd titik K gmbr 68 dinggp timbul tegngn Vo = EA V A = E A E A = () V B = E B E A = 3 V ph. (2) V C = E C E A = 3 V ph. (3) Kren dny kpsitnsi ntr kwt penghntr dengn tnh, mk wlupun titik netrl tidk ditnhkn rus kn menglir reltif kecil pd wktu terjdi hubung singkt kwt ke tnh. UB IB = = j CUB Xo (4) UC IC = = j CUC XC (5) I A = ( IB + IC) = j 3 Uph (6) C = Totl Cpsitnsi dri kwt yng tidk mendpt gnggun. 3. Gnggun Hubung Singkt Stu Fs ke Tnh Untuk gnggun ini dinggp phs menglmi gnggun. Gnggun ini dpt digmbrkn pd gmbr di bwh: DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 254

11 DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 255 Gmbr 69. Gnggun hubung singkt stu phs ke tnh Kondisi terminlny sebgi berikut: I b = ; I c = ; V = I. f Untuk persmn rus yng digunkn diperoleh dri komponen simetris rus: I = I = I 2 = f phs V (7) = cf bf f I I I I I I (8) Arus gngun untuk fhs didptkn I f =I + I + I 2 I f =3I = 3I = 3I 2 (9) Dengn kt lin semu rus urutn sm dri persmn dn dri gmbr dits V f = 3 f x I V f = V + V 2 + V = 3 f x I () Persmn di ts menunjukkn bhw msing-msing rus urutn sm. = f I I I V V V V () V = - I o. V = V f I V 2 = - I 2 2 V = V + V 2 + V (2)

12 Jik pd phs b tu c terjdi gnggun stu phs ketnh,mk tegngn dri phs dpt diliht dri komponem V f V 2 = = Vbf V (3) 2 V cf V2 seterusny V bf = V + 2 V + V 2 (4) V cf = V + V + 2 V 2 (5) 3xV phs I phs = 3 x I = (6) ( ) Menurut Turn Gonen (986 : 549 ) rumus untuk gnggun stu phs ke tnh, yitu: V phs I f phs ke tnh = (7) G 2 + Dimn G = 3 3V phs I f phs ke tnh = 2 + (8) (9) Pd rus dpt digmbrkn dengn rngkin equivlen sebgi berikut : Gmbr 7. Rngkin ekivlen gnggun hubung singkt stu phs ke tnh Dri persmn-persmn di ts kit dpt melukiskn vector digrm untuk rus dn tegngn sebgi berikut: DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 256

13 . b. Gmbr 7. Vektor digrm rus dn tegngn gnggun hubung singkt stu phs ke tnh Sehingg diperoleh: V f I = /3 I = (2) f 3V f I = I f = (2) f Sebgin besr slurn distribusi dlh jenis rdil, dengn hny stu sumber dn stu jlur untuk rus gnggun. Gmbr berikut menunjukkn persmn untuk menghitung rus gnggun pd slurn distribusi. Gmbr 72. Gnggun hubung singkt stu phs ke tnh 4. Gnggun hubung singkt tig fs Kondisi st terjdi gnggun hubung singkt tig fs (Turn Gonen, 986: 284): I + I b + I c = DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 257

14 V = V b = V c b c I f I bf I cf f f f Gmbr 73. Gnggun hubung singkt tig fs Kren sistemny seimbng mk urutn negtif dn urutn nol tidk d, sehingg diperoleh: V = V f I = (22) I = I = I f = V f (23) Gmbr 74. Gngun hubung singkt tig fs dengn vektor digrmny 5. Gnggun hubung singkt du fs Gnggun terjdi pd phs b dn phs c Kondisi pd st gnggun Gmbr 75. Gnggun hubung singkt du fs DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 258

15 I = ; I b = - I c ; V b - V c = f I b Dri komponen-komponen simetris (Turn Gonen, 986:275) I = (24) I = -I 2 = V phs f (25) Jik f = V phs I = -I 2 = + 2 (26) Subtitusikn persmn (4) dn (5) ke persmn (2) mk didpt I bf = - I cf = 3I 9 (27) Menurut Gonen ( 986 : 548 ) rumus untuk gnggun du phs dlh: j 3 VL I f.l L = N + 2 (28) Dri komponren-komponen simetris (Turn Gonen, 986: 275): I = /3 (I + I b + I c ) = /3 ( + -I c + I c ) = (29) I = /3 (I + I b + 2 I c ) = /3 ( + I b 2 I b ) = /3 ( 2 ) I b (3) I 2 = /3 (I + 2 I b + I c ) = /3 ( + 2 I b I b ) = /3 ( 2 ) I b (3) Sehingg : I = -I 2 V b V c = f I b V b V c = ( 2 - ) (V V 2 ) (32) ( 2 - ) [ V f - ( + 2 ) I ] = f I b Subsitusikn I b ke persmn (8), mk : 3I V f - ( + 2 ) I = f 2 2 ( )( ) (33) ( 2 ) ( 2 ) = 3 Sehingg diperoleh : I = V f (34) f Jdi rus gnggun ntr fs dlh : I bf = -j 3 I (35) I = - V f I + 3 f (36) DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 259

16 V f I I 2 = - (37) 2 V f I = (38) 2 ( + 3 f ) f I f = I b + I c = 3 I (39) Gmbr 75. Gnggun hubung singkt du fs 6. Hubung Singkt Fs ke Fs Hubungn singkt ntr 2 kwt penghntr dengn. titik netrl sistim tidk ditnhkn seperti Gmbr 5. Gmbr 76. Persentse gnggun berdsrkn sebb Kit mislkn pd phs B dn C terjdi hubungn singkt titik K. Dri kejdin ini kit membut 3 persmn. IA = (Arus bebn dibikn) (4) DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 26

17 IB = Ic (4) UBK = UcK (42) Dengn mempergunkn nlis komponen simetris untuk rus kit memperoleh hubungn berikut : I A = /3(IA+IB+IC) = /3(+IB-IC) = (43) I 2 A = /3(IA+IB+ 2 IB IC) = j 3 (44) I 2 A = /3(IA+ 2 IB+IC) = /3(+ 2 IB IB-IB)= j 3 (45) Ki t nytkn dengn equivlent sebgi beri kut : Gmbr 77. Rngkin equvlent hubungn singkt phs-phs EA IA = (46) j( X + X 2 ) Berdsrkn persmn dits hsil dri nlis kmponen simetris kit dpt melukiskn digrm vektor untuk rus dn tegngn. Gmbr 78. Digrm vektor rus dn tegngn untuk gnggun hubung singkt fs ke fs Tegngn sepnjng kwt penghntr dpt digmbrkn sebgi berikut : DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 26

18 Gmbr 79. Persentse gnggun berdsrkn sebb Dri hubungn singkt phs-phs dits dpt dimbil kesimpuln sebgi berikut :. sngt menggnggu simetris dri rus dn tegngn 2. hubungn phs ntr rus dn tegngn sngt berbed. Gmbr 8. Gnggun hubung singkt fs ke fs 7. Hubung Singkt Fs-Fs ke Tnh Hubungn glvnis phs-phs penghntr pd stu titik ketnh dengn titik netrlny ketnh. Dpt dilukiskn dengn rngkin ekivlent gmbr 8. Gmbr 8. Gnggun hubung singkt fs-fs ke tnh DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 262

19 Dri peristiw hubugn singkt dits kit menetpkn 3 persmn sebgi berikut : IA = (47) UBK = (48) UCK = (49) Dengn nlis komponen simetris untuk tegngn kit mendptkn UA = /3 UA (5) U2A = /3 UA (5) UoA = /3 UA (52) UA=U2A=UoA=/3 UA (53) Dri nlis komponen simetris untuk rus kit mendptkn : EA IA X 2 + X j( X+ ) X 2 + X X I 2A = IA X 2 + X (55) X 2 Io = IA X 2 + X (56) 8. Gnggun Hubung Singkt 3 Fs Kondisi st terjdi gnggun hubung singkt tig phs. I + I b + I c = I = E = E b = E c Gmbr 82. Gnggun Hubung Singkt Tig Phs I = ; I 2 = ;, I = + f... (57) Subtitusikn Persmn (2) ke Persmn (2), I f = I = + f... (58) DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 263

20 I bf = 2, 24 I = + f... (59), 2 I cf = I = + f... (6) V = ; V 2 = ; V = f. I... (6) V f = f. I... (62) V bf = f. I (63) V cf = f. I 2... (64) Menurut Gonen ( 986 : 547 ) rumus untuk gnggun tig phs dlh: V L N I f 3 phs = I f = I fb = I fc =.. (65) Tbel 9. Frekuensi gnggun yng terjdi pd slurn udr Tipe gnggun Gmbr % Kejdin L-G 7 % L-L.5 % L-L-G.% L-L-L.5 % Sumber: (Gonen 988 : 545 ) E. Komponen Simetris Komponen simetris digunkn untuk mengnlisis terutm sistem yng tidk seimbng, mislny st terjdi hubung singkt tig phs, du phs dn stu phs ke tnh. Dimn sebuh sistem tk seimbng diubh menjdi tig rngkin persmn yitu rngkin urutn positif, urutn negtif, dn urutn nol. Menurut teorem Fortescue, tig fsor tk seimbng dri sistem tig phs dpt diurikn menjdi tig sistem fsor yng seimbng. Himpunn seimbng komponen itu dlh (Stevenson, 982: 26): DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 264

21 . Komponen urutn positif, yng terdiri dri tig fsor yng sm besrny, terpish stu dengn yng linny dlm phs sebesr 2, dn mempunyi urutn phs yng sm seperti fsor sliny. b. Komponen urutn negtif, yng terdiri dri tig fsor yng sm besrny, terpish stu dengn yng linny dlm phs sebesr 2, dn mempunyi urutn phs yng berlwnn dengn fsor sliny. c. Komponen urutn nol, yng terdiri dri tig fsor yng sm besrnydn dengn pergesern phs nol ntr fsor yng stu dengn yng lin. Tujun lin dlh untuk memperlihtkn bhw setip phs dri sistem tig phs tk seimbng dpt di pech menjdi tig set komponen. Gmbr 83. Vektor Digrm Untuk Komponen Simetris Cr yng bis dilkukn dlm menghitung besr rus gnggun hubung singkt pd komponen simetris dlh memuli perhitungn pd rel dy tegngn primer di grdu induk untuk berbgi jenis gnggun, kemudin menghitung pd titik-titik linny yng letkny semkin juh dri grdu induk tersebut. Impednsi slurn sutu sistem teng listrik tergntung dri jenis konduktorny yitu dri bhn p konduktor itu dibut yng jug tentuny pul dri besr kecilny penmpng konduktor dn pnjng slurn yng digunkn jenis konduktor ini Sutu komponen urutn rus menyebbkn tegngn jtuh sesui dengn urutn rusny dn tidk mempengruhi urutn rus linny, berrti tip urutn yng seimbng kn terdiri dri sutu jringn. Ketidkseimbngn rus tu tegngn ini kn menimbulkn pul impednsi urutn positif, urutn negtif dn urutn nol. Impednsi urutn dpt didefinisikn sebgi sutu impednsi yng dirskn rus urutn bil tegngn urutnny dipsng pd perltn tu pd sistem tersebut. Seperti jug tegngn dn rus didlm metode komponen simetris dikenl tig mcm impednsi urutn yitu :. Impednsi urutn positif ( ) DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 265

22 Impednsi urutn positif dlh impednsi tig phs simetris yng terukur bil diliri oleh rus urutn positif. b. Impednsi urutn negtif ( 2 ) Impednsi urutn negtif dlh impednsi tig phs simetris yng terukur bil diliri oleh rus urutn negtif c. Impednsi urutn nol ( ) Impednsi urutn nol dlh impednsi tig phs simetris yng terukur bil diliri rus urutn nol. Metod komponen simetris yng digunkn dlm perhitungn yng berhubungn dengn kedn yng tidk seimbng pd perngkt listrik tig fs, dn secr khusus untuk perhitungn hubung singkt yng tidk seimbng pd perngkt listrik. Cr yng bis dilkukn dlm menghitung besr rus gnggun hubung singkt pd komponen simetris dlh memuli perhitungn pd rel dy tegngn primer di grdu induk untuk berbgi jenis gnggun, kemudin menghitung pd titik-titik linny yng letkny semkin juh dri grdu induk tersebut. Untuk sutu trnsformtor, impednsi urutn positifny sm dengn impednsi bocor trnsformtor tersebut. Begitu jug dengn impednsi urutn negtifny. Sedngkn besr impednsi urutn nol trnsformtor tergntung dri hubungn trnsformtor dengn impednsi pentnhnny. Sedngkn pd busbr impednsi yng dihitung dlh impednsi pd slurn yng digunkn. Impednsi slurn sutu sistem teng listrik tergntung dri jenis konduktorny yitu dri bhn p konduktor itu dibut yng jug tentuny pul dri besr kecilny penmpng konduktor dn pnjng slurn yng digunkn jenis konduktor ini. Metode komponen simetris di dlm perhitungn tk seimbng dri sistem 3 phs dn khususny pd kedn hubungn singkt. Arus 3 phs tk seimbng I A, I B, dn I C seperti gmbr 84 di bwh ini. b. Positiv-sequence DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 266

23 c. Negtiv-sequence d. ero-sequence Gmbr 84. Vektor Digrm Untuk Komponen Simetris Dengn mempergunkn opertor persmn-i dpt ditulis sebgi berikut I A = I A + I 2A + I. (66) I B = 2 I A + I 2A + I. (67) I C = I A + 2 I 2A + I. (68) Dri persmn di ts kit dptkn I A = /3 (I A + I B + 2 I C ) (69) I 2A = /3 (I A + 2 I B + I C ) (7) I = /3 (I A + I B + I C ) (7) Komponen urutn positif, negtif, dn urutn nol dri rh dn tegngn dihubungkn stu dengn yng linny dengn impednsi yng sesui dengn urutn positif, negtif, dn nol. Pd perhitungn rus hubungn singkt dengn metode komponen simetris bisny ktif resistnce sngt kecil sehingg sering dibikn, sehingg yng dipndng dlh rectnce yng dinytkn berturut turut X, X, dn X (urutn positif, negtif, dn nol). Urutn phs positif rectnce X dlh rectnce dri kedn rngkin seimbng 3 phs. Urutn phs negtif rectnce X 2 untuk semu sistem elemen listrik tnp perputrn medn mgnet dlh sm, dengn urutn positif. Jdi, untuk trnsformtor, rector, kwt penghntr dy = X 2 = X. Untuk mesin sinkron X 2 = X tergntung dri perencnn. Urutn phs nol rectnce pd umumny berbed dsrny dengn urutn positif dn negtif. Setip rus sistim ini dpt dipechkn menjdi penjumlhn vektor yng membentuk sistim 3 phs yng simetris yitu urutn phs positif, phs negtif, dn phs nol. I A = I A + I 2A + I A. (72) I B = I B + I 2B + I B. (73) I C = I C + I 2C + I C. (74) DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 267

24 Phs urutn positif ditndi dengn indek, urutn phs negtif ditndi dengn indek 2, urutn nol dengn indek. Semu urutn phs rector rus dimislkn mempunyi keceptn dn rh putrn yng sm. Arh putrn positif dimbil berlwnn dengn rh jrum jm. Pd nlis simetricl hubungn singkt sering bhw komponn phs B dn C dinytkn dengn komponen phs A dengn mempergunkn phs opertor. Opertor dlh unit vektor yng membentuk smpi dengn 2 dengn nyl positif. Gmbr 85. Vektor Digrm Untuk Komponen Simetris = e j2 = -,5 + j 3/2 (75) 2 = e j24 = -,5 j 3/2 (76) 4 = (77) = (78) Menglikn vektor dengn menghsilkn putrn 2, menglikn dengn 2 menghsikn putrn 24 untuk urutn positif. I B = 2 I A I C = I A Untuk urutn negtif : I 2B = I 2A Untuk urutn nol : I A = I B = I C = I Dengn dny opertor cukup menghitung rus dn tegngn untuk phs pd hubungn singkt. Persmn pd gmbr 2. disumsikn bhw impednsi urutn positif sm dengn impednsi urutn negtif. Impednsi untuk kedu komponen urutn pd gnggun fse ke fse dlh + 2 dpt disederhnkn menjdi 2. Arus mksimum terjdi jik R F =. Arus mksimum pd gnggun fse-fse 86,6% dri rus mksimum gnggun tig fse. Pd kebnykn ksus rus bebn dibikn, hl ini disebbkn kren rus bebn tidk memberikn pengruh yng signifikn terhdp hsil perhitungn. DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 268

25 Arus gnggun tig fse hmpir sellu mempunyi mgnitude yng lebih besr. Pd beberp jringn, impednsi urutn nol lebih signifikn dibndingkn komponen urutn positif. Pd loksi tertentu rus gnggun fse ke tnh dpt menjdi lebih besr, mislny pd grdu induk. Alsnny dlh :. Hubungn delt-wye trnsformtor dlh sumber komponen urutn nol. Komponen urutn positif merupkn impednsi slurn sistem subtrnsmisi tu sistem trnsmisi, komponen urutn nol tidk. Gnbr 3. berikut menunjukkn digrm komponen urutn positif dn nol. 2. Jik trnsformtor grdu jenis three-legged, komponen urutn nol lebih rendh dibndingkn komponen urutn positif, impednsi urutn nol 85% dri komponen urutn positif. Jik terjdi gnggun fse tnh meningkt 2,5%. Gmbr 86. Digrm urutn positif dn urutn nol pd ternsformtor terhubung delt-wye Pd beberp ksus dimn impednsi urutn nol lebih kecil dibndingkn impednsi urutn positif, gnggun fse ke tnh mengkibtkn rus fse yng lebih tinggi. Gnggun du fse ke tnh menghsilkn rus tnh yng lebih tinggi. Untuk mengurngi rus gnggun pd gnggun fse ketnh, dpt digunkn rektor netrl pd trnsformtor. Gmbr 4 menunjukkn persmn rngkin dengn netrl rektor. DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 269

26 Gmbr 76. Penyebb terjdiny gnggun pd slurn udr Gmbr 77. Persentse gnggun berdsrkn sebb Gmbr 4. perhitungn rus gnggun dengn netrl rektor pd trnsformtor grdu induk F. Gnggun Pd Jringn Distribusi 2 kv Sutu gnggun didlm perltn listrik didefinisikn sebgi terjdiny sutu keruskn di dlm sirkuit listrik yng menyebbkn lirn rus listrik kelur dri slurn yng sehrusny. Gnggun ini umumny disebbkn oleh putusny kwt slurn trnsmisi sehingg terjdi hubung singkt ke tnh, pechny isoltor tu ruskny isolsi. Impednsi gnggun umumny rendh, sehingg rus gnggun menjdi besr. Selm gnggun, tegngn tig phs menjdi tidk seimbng dn supli ke sirkuit tig phs yng berdektn kn terpengruhi. Arus gnggun yng besr dpt merusk tidk hny perltn yng tergnggu, tetpi jug instlsi yng dillui rus gnggun. Gnggun dlm perltn DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 27

27 yng penting dpt mempengruhi stbilits sistem teng listrik. Sebgi contoh, sutu gnggun pd derh sutu pust pembngkit yng dpt mempengruhi stbilits sistem interkoneksi. Ad beberp penyebb terjdiny gnggun dlm sutu pembngkit listrik tertentu. Gnggun ini dpt dibut sekecil mungkin dengn cr ntr lin:. Memperbiki desin sistem 2. Memperbiki kulits komponen 3. Mempergunkn reli proteksi yng lebih bik 4. Pengopersin dn pemelihrn yng lebih bik. Tetpi gnggun yng terjdi tidk dpt seluruhny dihilngkn. Gnggun dpt diperkecil lgi beberp tingkt dengn mengmbil lngkhlngkh sebgi berikut:. Perbikn kuntits mesin, perltn, instlsi dn lin-lin, dengn perbikn dlm desin teknik pembutn mteril, qulity control dn testing yng memdi. 2. Perbikn desin tt letk yng betul, pemilihn perltn. 3. Kendln pengmn sistem yng memdi 4. Sumber dy mnusi yng terltih untuk mengopersikn dn memsng pust pembngkit. Gnggun-gnggun yng mungkin dpt terjdi pd slurn distribusi ntr lin petir, ngin kencng dn keruskn isoltor. Untuk gnggun petir, rus yng di induksikn sngt besr dn dpt merusk perlengkpn instlsi listrik tu lt-lt pemki listrik. Sedngkn gnggun ngin kencng dpt jug merusk perltn listrik seperti robohny ting distribusi, tertimpny kwt slurn kren pohon tumbng, beryun berlebihn kwtkwt slurn sehingg bis putus. Semu gnggun ini dpt menyebbkn terjdiny hubung singkt ntr fs dn hubung singkt fs ke tnh. Permslhn yng sering dijumpi pd sistem distribusi ntr lin pemdmn pd penyulng 2 kv, yng disebbkn oleh gnggun hubung singkt. Jik penyeteln overcurrent rely (OCR) dn ground fult rely (GFR) yng berd di Incoming tu di outgoing kurng bik, dpt menyebbkn pemdmn totl (blck out) tu jik slh stu penyulng terken gnggun, dpt mengkibtkn penyulng lin yng berd pd stu bus jug ikut trip, kren gnggun hubung singkt dpt mentripkn reli yng d pd incoming feeder. DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 27

28 Penyulng 2 kv/6,3 kv Gor Agus Slim Teluk Byur 2 Whidin Cokrominoto Jti Mthri RSUP Mrplm Metro Andls Puh Limo Puh Limo 2 Polms BRI Kndis 2 Sudirmn Sutn Syhrir Kndis Imm Bonjol Imm Bonjol 2 Tbel 2. Dt Gnggun pd Grdu Induk Simpng Hru Jenis Gnggun Buln Desember 28 Buln Jnuri 29 OCR Lm (menit) GFR Lm (menit) OCR Lm (menit) GFR Lm (menit) Jumlh Sumber. Dt gnggun GI Simpng Hru Dri tbel dits dpt dikethui bhw frekuensi terjdiny gnggun pd umumny menglmi peningktn. Feeder yng pling sering menglmi gngggun dlh feeder Mrplm. Hl ini dpt diliht pd jenis gnggun tnh, dimn frekuensi gnggun pd jringn distribusi 2 kv GIS Simpng Hru, pd buln Jnuri 29 di penyulng Mrplm terjdi 7 kli gnggun reli GFR selm 8 menit, sedngkn buln Desember 28 terjdi 5 kli gnggun selm 55 menit. Dengn dny fluktusi jumlh gnggun tip bulnny pd feeder Mrplm, mk perlu diupykn pennggulngn terhdp kondisi tersebut. Dri tbel dpt jug diliht bhw gngun sering terjdi pd sisi outgoing feeder, hl ini dpt diliht pd tbel bhw pemdmn pd msing- msing feeder tidk bersmn. DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 272