1 BAB I LATAR BELAKANG 1.1 Perumusan Masalah Dalam dunia industri, pemilihan sistem kelistrikan secara keseluruhan dari pembangkitan hingga distribusi disesuaikan dengan kebutuhan industri tersebut, ditinjau dari sisi teknis maupun ekonomi. Industri satu dengan yang lainnya dapat memiliki perbedaan karena kebutuhannya berbeda, termasuk pemilihan metode pentanahan sistem kelistrikannya. Terminologi pentanahan dapat berarti pentanahan peralatan (equipment grounding) dan pentanahan sistem (system grounding). Pentanahan peralatan adalah koneksi ke pentanahan bumi dari material konduktor yang tidak digunakan untuk mengalirkan arus (conduit, cable trays, junction boxes, motor frames, dan lain-lain), sedangkan pentanahan sistem berarti koneksi ke pentanahan bumi dari titik netral konduktor yang mengalirkan arus (Cochran, 2002). Ada banyak metode pentanahan sistem yang umum digunakan, antara lain tidak ditanahkan (ungrounded), ditanahkan langsung (solidly grounded), ditanahkan melalui resistor, ditanahkan melalui reaktor, atau ditanahkan melalui ground fault neutralizer (IEEE Std 142-2007, 2007). Dalam sistem kelistrikan PT. Pupuk Kalimantan Timur, STG-2 substation dapat disuplai dari dua sumber yaitu pembangkit STG-2 yang ditanahkan melalui NGR (Neutral Ground Resistor) dan sistem integrasi melalui transformator daya dengan hubungan Y-delta. Sisi tegangan rendah transformator daya yang 1
2 dihubungkan ke busbar 11 kv STG-2 substation yang mendapatkan netral dengan transformator pentanahan zig-zag dan ditanahkan melalui NGR (Neutral Ground Resistor). Neutral Ground Resistor (NGR) dapat mengalami gangguan hubung buka maupun hubung singkat, dan saat NGR mengalami gangguan hubung buka, sistem tersebut menjadi sistem tidak ditanahkan (Selkirk et al, 2010). Gambar 1.1 Gambaran sederhana busbar 11 kv STG-2 substation Tidak ada masalah pada sistem tidak ditanahkan dalam kondisi yang ideal. Namun, permasalahan muncul apabila sistem mengalami hubung singkat ke tanah, mulai dari tegangan nominal fase yang naik, munculnya tegangan transien akibat arcing ground fault yang berulang, serta clearing gangguan yang sulit dan memakan waktu yang lama (Cochran, 2002).
3 Makalah skripsi ini mengangkat permasalahan perubahan perilaku tegangansaat kondisi normal, sesaat setelah terjadi hubung singkat ke tanah, dan setelah hubung singkat hilang apabila sistem kelistrikan STG-2 substation menjadi sistem yang tidak ditanahkan akibat gangguan hubung buka pada resistor pentanahan. 1.2 Manfaat dan Tujuan Penelitian Tujuan yang dicapai pada skripsi dengan judul Studi Perilaku Tegangan Akibat Hubung Singkat ke Tanah saat Terjadi Gangguan pada Resistor Pentanahan PT. Pupuk Kalimantan Timur antara lain : 1. Mengetahui perbedaan hubung singkat ke tanah pada sistem ditanahkan dan tidak ditanahkan saat kondisi steady state serta perbedaan kinerja sistem proteksi yang ada dalam menanggulangi hubung singkat. 2. Membandingkan perubahan perilaku tegangan dan arus saat kondisi normal, sesaat setelah terjadi hubung singkat ke tanah, dan setelah hubung singkat hilang pada STG-2 substation PT. Pupuk Kalimantan Timur. 1.3 Rumusan Masalah Secara umum rumusan masalah skripsi ini adalah : 1. Sistem kelistrikan STG 2 substation menggunakan NGR untuk pentanahan, namun NGR dapat mengalami gangguan hubung buka.
4 2. Gangguan hubung buka pada NGR menyebabkan STG 2 substation menjadi sistem tidak ditanahkan. 3. Perilaku tegangan dan arus saat terjadi hubung singkat ke tanah pada sistem ditanahkan dan sistem tidak ditanahkan berbeda. 4. Karena perilaku tegangan dan arus saat terjadi hubung singkat ke tanah pada sistem tidak ditanahkan berbeda dengan sistem ditanahkan, bahaya yang ditimbulkan perlu dipelajari untuk menjaga kontinuitas sistem. 1.4 Batasan Masalah Berdasarkan rumusan masalah yang telah dijabarkan, maka dirancang suatu batasan agar penyusunan skripsi ini lebih terarah dan tidak menyimpang dari judul. Batasan masalah yang dirancang adalah : 1. Objek penelitian adalah STG-2 substation di sistem kelistrikan PT. Pupuk Kalimantan timur. 2. Simulasi hubung singkat dilakukan dengan kondisi STG-2 substation mendapatkan suplai dari sistem integrasi dan/atau STG-2. 3. Hubung singkat adalah hubung singkat satu fase ke tanah terjadi pada busbar 11kV. 4. Simulasi hubung singkat pada sistem tidak ditanahkan dilakukan dengan melepas resistor pentanahan dari transformator zig zag dan netral pembangkit STG 2.
5 5. Perilaku tegangan saat kondisi normal, sesaat setelah terjadi hubung singkat ke tanah, dan setelah hubung singkat hilang diteliti untuk mengetahui dampaknya. 6. Sistem dikenai hubung singkat sebanyak satu kali. 1.5 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan hasil penelitian dengan judul Studi Perilaku Tegangan Akibat Hubung Singkat ke Tanah saat Terjadi Gangguan pada Resistor Pentanahan PT. Pupuk Kalimantan Timur adalah sebagai berikut : BAB I Pendahuluan Pada bagian ini terdapat gambaran umum tentang tugas akhir yang menjelaskan latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan. BAB II Dasar Teori Bagian ini berisi dasar-dasar teori maupun perhitungan mengenai pentanahan, hubung singkat terutama hubung singkat satu fase ke tanah, dan tegangan transien yang mendukung penelitian. BAB III Metodologi Pada bagian ini terdapat cara perancangan simulasi hubung singkat satu fase ke tanah pada sistem STG-2 substation.
6 BAB IV Analisis dan Pembahasan Pada bagian ini terdapat hasil simulasi hubung singkat ke tanah pada STG 2 substation dengan beberapa variabel pengujian danterdapat analisa hasil yang didapat dan disusun dalam bentuk tabel dan grafik. BAB V Kesimpulan dan Saran Bagian ini berisi tentang kesimpulan dan saran mengenai tugas akhir ini.