Pengaruh Masunya Penambahan Pembangit Baru edalam Jaringan 150 V pada Kapasitas Circuit Breaer Emelia, Dian Yayan Suma Jurusan Teni Eletro Faultas Teni Universitas Riau Kampus Binawidya Km 12,5 Simpang Baru Panam, Peanbaru, 28293, Indonesia Jurusan Teni Eletro Universitas Riau Email: emelia.tumorang@gmail.com ABSTRACT This study aimed to obtain the appropriate capacity circuit breaer on the electric power system of Riau using bus impedance matrix method in determining the flow of short circuit in the electric power system of Riau. This research was conducted in two conditions, namely the current state (exsisting) and the conditions at the time of entry of a new generation into the electricity system interconnection networ Riau region in this regard Tenayan power plant with a capacity of 2x110 MW. The results showed that the capacity of the circuit breaer that is currently installed on the electrical system Riau region is still larger than the three-phase short-circuit current simteris that may occur at this time of 12,375A and at the time of entry of a new generation of 13,215A so it can be said that the electrical system Riau region still able to withstand short circuit currents that may occur at the time of entry of the power supply from new power plants that have been planned. Keyswords: capacity circuit breaer, circuit breaer, short circuit 1. PENDAHULUAN Meningatnya pertumbuhan eonomi masyaraat Riau, telah mendorong peningatan yang signifian dalam penggunaan energi listri di ehidupan masyaraat. Aibatnya sistem elistrian di wilayah ini mengalami masalah dalam menyediaan energi listri, sehingga sering terjadi pemutusan suplai daya listri e beberapa wilayah pelayanan secara bergantian. Salah satu program pemerintah tentang pembangunan pembangit apasitas 35.000 MW, dimana salah satunya adalah proye pengoperasian PLTU yang dilasanaan di Provinsi Riau dengan apasitas 2x110 MW. Dengan adanya penambahan unit pembangit baru di wilayah Riau, menyebaban terjadi perubahan pada setting atau apasitas infrastrutur pada jaringan transmisi termasu sistem protesi. Salah satu omponen sistem protesi adalah pemutus daya (circuit breaer).berdasaran ondisi-ondisi tersebut, maa pada sistem wilayah Riau perlu dilauan ajian atau studi hubung singat untu menentuan emampuan sistem protesi yang terpasang dalam hal ini apasitas circuit breaer. Penentuan apasitas CB (Circuit Breaer) dapat ditentuan berdasaran nilai masimum dari arus hubung singat. Jom FTEKNIK Volume 4 No.1 Februari 2017 1
2. DASAR TEORI 2.1 Sistem Interonesi Tujuan utama dari sistem saluran interonesi adalah untu menjaga ontinuitas dan etersediaan tenaga listri terhadap ebutuhan beban yang terus meningat. Sistem distribusi menghubungan semua beban yang terpisah satu dengan yang lain epada saluran transmisi. Hal ini terjaadi pada stasiun pembantu (substation) dimana juga dilasanaan transformasi tegangan dan fungsi-fungsi pemutusan dan penghubung beban (switching). 2.2 Sistem Protesi sistem protesi berfungsi untu mengisolisir peralatan yang terganggu, agar bagian-bagian yang lainnya tetap beroperasi seperti biasa dan membatasi erusaan yang mungin timbul pada peralatan aibat terjadinya gangguan, seperti panas yang berlebihan (over heating), pengaruh gaya-gaya meani dan lain sebagainya. Sistem protesi harus sanggup menghentian arus gangguan sbelum arus tersebut nai mencapai harga yang berbahaya. Protesi dapat dilauan dengan seering atau circuit breaer.. Untu itu pemilihan sistem protesi harus sesuai dengan apasitas arus hubung singat breaing capacity. 2.3 Pemutus Daya (Circuit Breaer) Circuit Breaer (CB) adalah salah satu peralatan pemutus daya yang berguna untu memutusan dan menghubungan rangaian listri dalam ondisi terhubung e beban secara langsung dan aman, bai pada ondisi normal maupun saat terdapat gangguan. 2.3.1 Kapasitas Pemutus Daya Pada eadaan normal suatu pemutus daya dialiri arus yang sama dengan arus beban. Jia terjadi hubung singat tiga fasa setimbang pada sistem, seperti diperlihatan pada Gambar 2.3, arus hubung singat (I ) mengalir pada pemutus daya CB. Oleh arena itu, apasitas suatu pemutus daya bergantung epada besarnya arus hubung singat yang diperiraan aan mengalir pada pemutus daya tersebut. Gambar 2.3 Peristiwa hubung singat pada suatu sistem 2.3.2 Kapasitas Arus Sesaat (Momentary Duty) 1. Arus Hubung Singat 3 Fasa Simetris Awal (I ) Arus hubung singat 3 fasa simetris awal (I ) adalah nilai efetif pada omponen simetris AC dari calon arus hubung singat 3 fasa yang berlau pada saat gangguan hubung singat. untu menghitung I, dapat digunaan rumus: cvn '' E I 3 2 2 2 2 R X R X e e (2.1) Dimana: V n = Tegangan nominal generator c = Fator Tegangan (dapat dilihat pada tabel 2.1) R e = Resistansi euivalen semua R dilalui arus hubung singat. X e = Reatansi euivalen X yang dilalui arus hubung singat. Jom FTEKNIK Volume 4 No.1 Februari 2017 2
Tabel 2.1 Fator Tegangan mudah dilauan dengan menggunaan metode matris impedansi bus dibandingan metode Thevenin. 2. Arus Punca Hubung Singat (Ip) Arus punca hubung singat (Ip) adalah arus hubung singat subtransien tertinggi pada setengah periode pertama. Untu menghitung arus Ip dapat digunaan persamaan: '' I p s 2I (2.2) s 1,02 0,98e R 3 X e e (2.3) 2.4 Analisis Hubung Singat Tujuan dari analisis hubung singat adalah untu untu menentuan arus gangguan masimum pada bagian-bagian atau titi-titi tertentu dari suatu sistem tenaga listri untu jenis gangguan yang terjadi, sehingga dapat ditentuan peralatan pengaman yang digunaan untu mengamanan sistem etia gangguan tersebut terjadi. Untu menentuan apasitas circuit breaer, maa perhitungan dilauan pada arus hubung singat 3 fasa simetris, dengan anggapan bahwa arus hubung singat inilah yang paling besar diantara gangguan hubung singat yang mungin terjadi. 2.4.1 Matris Admintasi Bus dan Impedansi Bus Analisis gangguan hubung singat pada jaringan yang omples dengan banya bus lebih Gambar 2.5 Diagram impedansi sebuah sistem tenaga listri sederhana Persamaan arusnya bila diapliasian pada rangaian Thevenin adalah sebagai beriut: Ibus( F) Ybus Vbus (2. 4) Pemecahan untu Vbus di dapatan: V bus ZbusIbus(F) (2.5) 1 Dengan Z bus Y bus dietahui sebagai matris impedansi bus. Yij Y ji yij (2.6) Untu mendapatan satu elemen tunggal tida nol di dalam vetor arus, persamaan e dalam persamaan (12) menjadi: V V (0) Z I (2.18) V (0) I Z Z f (2.7) Arus hubung singat pada saluran ini (ditetapan positif dalam arah (i-j) adalah sebagai beriut: Vi V f I ij Zij (2.8) Jom FTEKNIK Volume 4 No.1 Februari 2017 3
3. METODE PENELITIAN 3.1 Jenis dan Desain Penelitian Jenis penelitian ini merupaan studi asus dan bersifat nonesperimental yang dimulai dengan pengajian masalah, studi pustaa, pengumpulan data, membuat simulasi pada program yang digunaan, interpretasi hasil, dan penarian esimpulan 3.2 Rencana, dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilasanaan pada jaringan transmisi 150 V di Provinsi Riau pada lingungan PT.PLN wilayah Riau hususnya pada unit P3B Sumatera. 3.3 Instrumen Penelitian Instrumen yang digunaan dalam menyelesaian penelitian ini adalah software Matlab R2008b yang aan digunaan untu membantu pengolahan data jaringan untu mementuan besarnya apasitas circuit breaer pada subsistem tenaga listri Riau. 3.4 Langah-langah Penelitian 1. Studi Literatur Studi literatur bertujuan untu mendapatan teori atau landasan yang relefan terhadap obje yang aan diteliti dalam tugas ahir ini. Sumber yang digunaan dalam studi literatur diperoleh dari e-boo, buu tes, sripsi dan jurnal-jurnal ilmiah terait. 2. Survei Lapangan Survei lapangan bertujuan untu meninjau dan mengumpulan variable-varibel-variabel obje yang aan diteliti, yaitu penentuan apasitas circuit breaer yang sesuai untu jaringan 150 V wilayah Riau etia masunya pembangit baru edalam sistem serta mengumpulan data-data yang diperluan dalam penelitian tugas ahir ini. 3. Analisa Data Analisa data bertujuan untu mendapatan besarnya arus gangguan etia terjadi hubung singat 3 fasa simetris emudian menentuan apasitas circuit breaer yang sesuai saat masunya pembangit baru e dalam jaringan interonesi 150 V Wilayah Riau. 4. Interpretasi hasil dan penarian esimpulan 5. Memberian saran atau reomendasi epada piha-piha terait, utamanya e piha PT.PLN (Persero) Provinsi Riau. 3.5 Metode Analisis Analisis gangguan hubung singat dilauan dengan metode matris impedansi bus untu mendapatan besarnya arus gangguan yang mengalir pada setiap bus didalam sistem etia terjadi gangguan, yang secara eseluruhan dihitung dengan menggunaan perangat luna MATLAB menggunaan persamaan 2.4 hingga.persamaan 2.8. Dalam penentuan apasitas arus punca hubung singat CB menggunaan persamaan 2.2 dimana nilai dapat dihitung menggunaan persamaan 2.3. 3.6 Obje penelitian Obje yang dijadian bahan penelitian untu tugas ahir ini adalah pemutus tenaga (circuit breaer) yang sesuai untu digunaan saat masunya pembangit baru 2x110 MW e dalam jaringan interonesi 150 V Wilayah Riau. Jom FTEKNIK Volume 4 No.1 Februari 2017 4
3.6.1 Data Peralatan Listri Jaringan Interonesi 150 V Wilayah Riau Data-data yang diperoleh Dari hasil observasi dan penelitian di lapangan adalah sebagai beriut: a. Diagram satu garis dari subsistem Riau b. Data generator c. Data transformator d. Data saluran transmisi e. Data gardu indu f. Data circuit breaer 3.7 Diagram Alur (Flow chart) Penelitian Keterangan: - Kondisi I ondisi Exsisting - Kondisi II ondisi perencanaan penambahan pembangit 2x110 MW Pengambilan Data: Mulai Studi Literatur 1. Single line diagram 2. Data generator ondisi exsisting dan improvement 3. Data CB, trafo, dll pada masingmasing GI ondisi Exsisting dan Improvement 4. Data saluran transmisi ondisi exsisting dan saat penambahan pembangit Menentuan besaran dasar untu tegangan, daya dan arus A Menghitung arus hubung singat 3 fasa simetris Menghitung apasitas CB Uji simulasi hubung singat Kapasitas CB ya Laporan Selesai Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian ondisi I dan II Hitung apasitas CB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Kondisi Exsisting 1. Arus Punca Hubung Singat (Ip) Kondisi I Hasil perhitungan arus punca hubung singat pada setiap bus ondisi saat ini (ondisi 1) menggunaan standar IEC 60909 melalui bantuan software Matlab dan perbandingannya dengan apasitas circuit breaer sistem tenaga listri yang terpasang saat ini, ditunjuan pada tabel beriut. Mengubah reatansi generator, transformator, dan saluran e dalam pu Menggambar daigram reatansi dari sistem Membuat matris admintasinya Menginvers matris admintasi menjadi matris impedansi bus A Jom FTEKNIK Volume 4 No.1 Februari 2017 5
dengan I sebesar 12,375 A dan arus punca hubung singat (Ip) sebesar 20,315 A. dan nilai ini masih lebih rendah dari emampuan breaing capacity circuit breaer yang terpasang. Gambar 4.1 arus hubung singat pada masing-masing Bus sistem wilayah Riau ondisi 1 2. Perbandingan Arus Punca Hubung Singat pada Bus dan Kapasitas Circuit Breaer Kondisi I 4.2 Kondisi Penambahan Pembangit Sistem tenaga listri Wilayah Riau direncanaan aan mendapat pasoan daya dari pembangit baru yang direncaan aan dibangun PLTU Riau dengan apasitas 2x110 MW di awasan industri Tenayan- Kota Peanbaru. Pembangit tersebut aan terhubung melalui jaringan interonesi pada sistem tenaga listri wilayah Riau melalui saluran transmisi 150 V. 1. Arus Punca Hubung Singat (Ip) Kondisi II Gambar 4.2 Perbandingan besar arus pada masing-masing bus ondisi 1 Berdasaran hasil yang ditunjuan pada gambar 4.1 dan 4.2, diperoleh informasi bahwa emampuan capacity circuit breaer pada bus sistem wilayah Riau ondisi saat ini (ondisi 1) masih mempunyai emampuan untu menahan arus gangguan hubung singat yang mungin terjadi, dimana arus hubung singat paling besar terjadi bus Balai Pungut Gambar 4.3 Arus hubung singat pada masing-masing Bus sistem wilayah Riau ondisi II Jom FTEKNIK Volume 4 No.1 Februari 2017 6
2. Perbandingan Arus Punca Hubung Singat pada Bus dan Kapasitas Circuit Breaer Kondisi II Gambar 4.4 Perbandingan besar arus pada masing-masing bus ondisi 2 Berdasaran gambar 4.3 dan 4.4 arus hubung singat terbesar terjadi pada bus Garuda Sati dengan I sebesar 12,384 A dan arus punca hubung singat (Ip) sebesar 23,793 A. Hingga capacity circuit breaer pada bus sistem wilayah Riau ondisi saat ini (ondisi 1) masih mempunyai emampuan untu menahan arus gangguan hubung singat yang mungin terjadi Gambar 4.6 Perbandingan arus punca hubung singat pada bus subsistem Riau ondisi I dan ondisi II Berdasaran perbandingan hasil studi hubung singat yang ditunjuan pada tabel 4.5 dan gambar 4.6, arus punca hubung singat terbesar yang mungin terjadi sebesar 23,793 A pada bus Garuda Sati. Namun nilai ini masih lebih rendah dari emampuan peralatan yang terpasang saat ini. Jadi dapat diataan bahwa sistem elistrian wilayah Riau masih mampu untu menahan arus gangguan hubung singat yang mungin terjadi pada saat masunya pasoan daya dari pembangit baru yang telah direncanaan. 5 KESIMPULAN DAN SARAN Gambar 4.5 Perbandingan arus hubung singat pada bus subsistem Riau ondisi I dan ondisi II 1 Kesimpulan Dari hasil studi hubung singat yang telah dilauan dapat disimpulan beberapa hal antara lain : 1. Kapasitas circuit breaer yang terpasang pada saat ini, masih mampu mengatasi arus gangguan hubung singat terbesar yang mungin terjadi Jom FTEKNIK Volume 4 No.1 Februari 2017 7
pada bus sistem tenaga listri wilayah Riau pada saat ini, yaitu sebesar 12,375 A dan arus punca hubung singat sebesar 20,315 A yang terjadi pada bus Balai Pungut. 2. Kapasitas circuit breaer yang terpasang pada saat ini, masih mampu mengatasi arus gangguan hubung singat terbesar yang mungin terjadi pada bus sistem tenaga listri wilayah Riau pada saat masunya pasoan daya dari PLTU Tenayan dengan apasitas 2x110 MW, yaitu sebesar 13,215 A yang terjadi pada bus Balai Pungut, dan arus punca terbesar yaitu 23,793 A yang terjadi pada bus Garuda Sati. 5.2 Saran 1. Studi hubung singat perlu dilauan pada sistem elistrian yang mengalami perubahan seperti penambahan jaringan transmisi maupun unitunit pembangit, arena perubahan-perubahan tersebut mempengaruhi besarnya arus hubung singat pada setiap bus jia terjadi gangguan. 2. Kapasita circuit breaer perlu diperhatian pada sistem elistrian yang mengalami perubahan seperti penambahan jaringan transmisi maupun unitunit pembangit berdasaran besarnya arus hubung singat. DAFTAR PUSTAKA Cedin, Cemas. 2007. Sistem Tenaga Listri. Penerbit Andi. Yogyaarta Tobing, Bonggas L. Peralatan Tegangan Tinggi, Edisi edua, Erlangga: Jaarta, 2012 Marhatang. 2013. Penentuan Breaing Capacity Circuit Breaer Pada Bus Sistem Sulselrabar Pembangitan energy listri, Djiteng Marsudi, 2005, Jaarta Shalih, hairus. 2015. Analisis Penggunaan Reator Pembatas Arus Sebagai Pembatas Arus Hubung Singat Di PT. Pulp And Paper, Jurusan Teni Eletro, Faultas Teni, Universitas Riau. Jom FTEKNIK Volume 4 No.1 Februari 2017 8