PENDAHULUAN BAB I. 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Seiring dengan majunya teknologi di zaman ini, perkembangan sistem tenaga listrik menjadi semakin pesat. Sistem tenaga listrik berkembang baik dari sisi kapasitas maupun tingkat kerumitan dalam konfigurasi antar komponen. Perkembangan sistem tenaga listrik membutuhkan proteksi yang semakin baik agar keamanan sistem dapat terjaga dari berbagai macam gangguan. Salah satu gangguan yang sering terjadi di sistem tenaga listrik yaitu hubung singkat. Hubung singkat merupakan gangguan dimana terjadi sambungan antara 2 konduktor yang menyebabkan impedans diataranya sama dengan nol. Semakin besar kapasitas sistem, maka efek dari gangguan hubung singkat juga semakin besar. Proteksi sistem tenaga lisrik memerlukan perhitungan yang tepat dan akurat karena hasil dari perhitungan tersebut dapat menentukan keamanan sistem. Perhitungan arus gangguan hubung singkat memiliki banyak standar. Standar yang banyak digunakan dalam perhitungan hubung singkat yaitu Standar Internasional IEC Standar Internasional IEC merupakan standar yang dipublikasikan oleh International Electrotechnical Commision yang berisi teori mengenai perhitungan arus hubung singkat. Standar Internasional IEC merupakan bagian pertama dari keseluruhan standar IEC yang memiliki 5 bagian. IEC : Short-circuit currents in three-phase a.c. systems (calculation of currents) berisi aturan dan persamaan yang digunakan dalam menentukan impedans peralatan kelistrikan dan metode dalam menghitung elemen arus hubung singkat. Standar Internasional IEC merupakan standar yang memiliki keakuratan tinggi. Hal itu didukung dengan persamaan-persamaan di dalamnya yang 1

2 membutuhkan banyak parameter dari pabrikan yang harus diketahui sebelum melakukan perhitungan. Pada kasus tertentu, apabila seluruh data diketahui, perhitungan masih membutuhkan waktu untuk menyelesaikan sejumlah persamaan sebelum mendapatkan nilai arus gangguan. Waktu perhitungan arus gangguan hubung singkat dapat disingkat dengan menggunakan simulasi komputer seperti dengan menggunakan ETAP. Namun pada kondisi nyata, pengguna standar tidak selalu mendapat akses ke komputer dan seluruh data parameter yang diperlukan untuk menghitung dengan metode IEC tidak selalu tersedia. Dari kekurangan yang dimiliki IEC , penulis berinisiatif untuk melakukan penyederhanaan pada beberapa langkah perhitungan dalam IEC Penyederhanaan dilakukan pada persamaan yang digunakan untuk menghitung impedans hubung singkat peralatan listrik. Dalam IEC , terdapat 9 subbab peralatan listrik yang memiliki persamaan yang berbeda untuk menghitung masingmasing impedans hubung singkat. Kesembilan subbab tersebut adalah penyulang jaringan, transformator, jaringan udara dan kabel, reaktor pembatas hubung singkat, mesin sinkron, unit gardu induk, motor asinkron, konverter statis, kapasitor dan beban tidak berputar. Pada tulisan ini, penulis hanya membahas 4 subbab peralatan listrik yaitu transformator, jaringan udara dan kabel, mesin sinkron dan motor asinkron. Pemilihan subbab tersebut didasari alasan keempat subbab tersebut membahas peralatan listrik yang paling sering ditemui pada praktik lapangan, besarnya kemungkinan dari persamaan tersebut untuk dilakukan penyederhanaan dan keterbatasan waktu penulisan. Subbab lainnya tentu akan menjadi topik menarik untuk dibahas pada tulisan lain. Metode yang digunakan untuk menghitung impendans hubung singkat dalam IEC , dalam tulisan ini, diolah menjadi persamaan yang lebih praktis. Makna praktis yaitu lebih sederhana (membutuhkan lebih sedikit parameter) dan lebih cepat dalam mendapatkan hasil perhitungan tanpa mengurangi keakuratan dan manfaat dari 2

3 hasil perhitungan. Metode praktis hanya berlaku pada kasus-kasus tertentu dimana data yang tersedia sangat terbatas. Namun tidak menutup kemungkinan apabila data yang tersedia sangat lengkap, metode lain dapat memberikan hasil yang lebih akurat. Metode praktis juga dilengkapi dengan metode untuk menghitung impedans hubung singkat dari standar lain seperti metode NEMA untuk impedans hubung singkat motor asinkron. Dalam IEC , metode perhitungan hubung singkat menggunakan persamaan yang mengandung komponen urutan. Metode ini dianggap metode paling praktis karena dapat menganalisis berbagai macam hubung singkat pada sistem 3 fase dalam satu kali perhitungan. Persamaan yang sama juga digunakan untuk menghitung arus hubung singkat pada metode praktis. 1.2 Rumusan Masalah Permasalahan yang ingin diangkat pada tulisan ini sebagai berikut. 1. Apakah metode perhitungan hubung singkat dalam IEC dapat disederhanakan? 2. Seberapa besar pengaruh penyederhanaan perhitungan impedans hubung singkat pada hasil perhitungan arus hubung singkat? 3. Bagaimana kriteria praktis didapatkan dari hasil penyederhanaan perhitungan hubung singkat? 1.3 Batasan Masalah Berdasarkan rumusan masalah yang telah dipaparkan, penelitian ini memiliki batasan sebagai berikut. 1. Peralatan listrik yang dibahas pada tulisan ini dibatasi hanya untuk transformator, jaringan udara dan kabel, mesin sinkron, dan motor asinkron. 2. Contoh perhitungan yang digunakan sebagai pembanding hasil perhitungan praktis dalam tulisan ini diambil dari IEC

4 3. Arus hubung singkat yang dihitung dan dijadikan sebagai dasar pengujian hanya untuk arus mula dengan asumsi nilai arus hubung singkat terbesar adalah hubung singkat mula. 4. Penyederhanaan impedans hubung singkat transformator menghasilkan impedans minimal dengan asumsi impedans minimal dapat mempertahankan kriteria aman bagi sistem. 5. Data jaringan udara dan kabel diambil dari Tabel ACSR dengan asumsi ASCR merupakan jaringan udara dan kabel yang banyak digunakan di lapangan. 6. Nilai impedans urutan nol dari peralatan listrik diambil dari berbagai sumber untuk nilai typical pada kapasitas tertentu. 7. Nilai yang digunakan untuk menghitung impedans hubung singkat pada tulisan ini berdasarkan nilai-nilai typical dari buku dan standar (bukan nilai spesifik pabrikan). 8. Tulisan ini tidak membahas proteksi sistem, hanya terbatas pada perhitungan arus hubung singkat. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan akhir penelitian ini adalah sebagai berikut. 1. Memudahkan pengguna dalam melakukan perhitungan hubung arus singkat dengan metode praktis. 2. Menyederhanakan proses perhitungan arus hubung singkat pada sistem tenaga listrik. 3. Mempercepat proses perhitungan arus hubung singkat dengan tetap mempertahankan keakuratan hasil. 4

5 1.5 Sistematika Penulisan BAB I : Pendahuluan Bab ini membahas mengenai latar belakang pemilihan topik pada tulisan ini, rumusan masalah, batasan dalam pembahasan masalah, tujuan penelitian dan sistematika penulisan. BAB II : Dasar Teori Bab ini membahas mengenai hubung singkat secara umum, komponen hubung singkat, peralatan listrik yang mempengaruhi hubung singkat, impedans hubung singkat peralatan listrik, impedans hubung singkat yang disederhanakan, perhitungan impedans urutan nol dan perumusan arus hubung singkat. BAB III : Metodologi Penelitian Bab ini membahas sumber data yang digunakan dalam penelitian, dan langkahlangkah penelitian. BAB IV : Hasil Pengujian dan Pembahasan Bab ini membahas hasil pengujian metode yang disedehanakan, perbandingan dengan metode lengkap dan pembahasan dari hasil pengujian metode yang disederhanakan. BAB V : Penutup Bab ini berisi tentang beberapa kesimpulan yang diperoleh dari hasil pengujian dan pembahasan, saran mengenai hasil penelitian dan saran untuk penelitian selanjutnya. 5