BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Distributed Generation Distributed Generation adalah sebuah pembangkit tenaga listrik yang bertujuan menyediakan sebuah sumber daya aktif yang terhubung langsung dengan jaringan distribusi atau pada sisi pelanggan dimana teknologi pembangkitan energi listrik dan terhubungnya DG dengan beban secara signifikan berbeda dengan teknologi yang dimiliki dari pembangkit tenaga listrik terpusat. Distributed Generation dapat dikelompokan berdasarkan besar daya yang dihasilkan [5]: 1. Micro Distributed Generation : ~ 1 Watt < 5 KW 2. Small Distributed Generation : 5 KW < 5 MW 3. Medium Distributed Generation : 5 MW < 50 MW 4. Large Distributed Generation : 50 MW < 300 MW 2.1.1 Pengaruh Interkoneksi Distributed Generation pada Jaringan Distribusi Penggunaan Distribution Generation pada suatu jaringan distribusi sudah semakin banyak. Hal ini dikarenakan kebutuhan akan suplai daya listrik yang meningkat dimana konsumen listrik semakin bertambah setiap tahunnya. Terhubungnya Distributed Generation pada jaringan distribusi mengakibatkan perubahan arah aliran daya. Pada saat jaringan distribusi tidak terhubung dengan Distributed Generation, aliran daya yang mengalir pada jaringan distribusi akan menjadi satu arah karena daya suplai yang mengalir 4

berasal dari gardu menuju konsumen. Pada saat jaringan distribusi terhubung dengan Distributed Generation, maka aliran daya tidak akan lagi satu arah karena kebutuhan daya beban tidak hanya disuplai oleh gardu distribusi, tetapi juga disuplai oleh Distributed Generation. Skema aliran daya tersebut ditunjukkan oleh Gambar 2.1. A R A H A L I R A N D A Y A Pembangkit Skala Besar Sistem Interkoneksi Transmisi Pembangkit Skala Besar A R A H A L I R A N D A Y A Sistem Distribusi Radial DG DG DG DG (a) (b) Gambar 2.1 (a) Jaringan Distribusi yang Tidak Terhubung dengan DG (b) Jaringan Distribusi yang Terhubung dengan DG. Perubahan aliran daya ini mengakibatkan perubahan besar arus yang mengalir pada jaringan distribusi. Perubahan arus tentu mempengaruhi besarnya rugi rugi yang terjadi di sepanjang saluran. Rugi rugi yang terdapat pada suatu jaringan distribusi yang terhubung dengan DG dapat bertambah atau berkurang. 5

Perubahan besar rugi rugi ini dipengaruhi dari letak titik interkoneksi DG dengan jaringan distribusi. 2.2 Jenis Jenis Gangguan Pada Jaringan Distbusi Gangguan adalah suatu kondisi fisik yang menyebabkan suatu perangkat, komponen atau elemen gagal untuk bekerja yang seharusnya [6]. Gangguan pada sistem tenaga listrik dapat merusak pelayanan penyaluran listrik dari pembangkit menuju pelanggan, oleh karena itu diperlukan suatu perangkat perangkat pengaman yang dapat memisahkan bagian yang sedang terganggu dengan yang tidak sedang terganggu. Gangguan dapat dikategorikan dalam beberapa bagian besar diantaranya adalah, a) Berdasarkan lama terjadinya, jenis - jenis gangguan dapat dikelompokkan menjadi, 1. Gangguan sementara Gangguan sementara adalah gangguan yang miliki durasi waktu yang singkat untuk mengalir pada sistem. Gangguan ini menyebabkan kerusakan yang tidak permanen pada peralatan sistem [6]. Presentase terjadinya gangguan sementara pada saluran hantaran udara adalah sekitar 50 % hingga 90 %. Gangguan ini disebabkan oleh petir, bersentuhnya konduktor konduktor pada penghantar udara akibat hembusan angin dengan waktu yang tidak lama, dan ranting pohon yang jatuh di antara konduktor sehingga konduktor konduktor tersebut terhubung untuk sementara. 6

2. Gangguan Tetap Gangguan tetap adalah gangguan yang memiliki durasi waktu yang lama untuk mengalir pada sistem. Gangguan ini menyebabkan kerusakan tetap pada peralatan sistem [6]. Gangguan ini disebabkan oleh kegagalan isolasi, rusaknya kabel, atau gagal peralatan untuk bekerja, contoh peralatan tersebut adalah transformator atau kapasitor. b) Berdasarkan sifat dan penyebabnya, jenis jenis gangguan dapat dikelompokkan menjadi, 1. Hubung singkat Hubung singkat adalah suatu hubungan impedansi rendah abnormal (termasuk busur api), yang terhubung secara sengaja maupun tidak sengaja, antara dua titik yang berbeda potensial. Gangguan gangguan hubung singkat yang terjadi dalam sistem 3 fasa adalah gangguan simetris dan gangguan asimetris [6 7]. Gangguan simetris terdiri atas hubung singkat tiga fasa sedangkan gangguan asimetris terdiri atas hubung singkat fasa ke fasa, satu fasa ke tanah dan dua fasa ke tanah. 2. Beban Lebih Beban lebih adalah gangguan yang terjadi akibat konsumsi energi listrik melebihi energi listrik yang dihasilkan pada pembangkit [8]. Kondisi ini menghasilkan arus besar yang akan menimbulkan panas sehingga dapat merusak isolasi dari peralatan listrik dan kabel. 7

3. Tegangan Lebih Tegangan lebih adalah suatu gejala peningkatan nilai tegangan rms bolak balik sebesar lebih dari 110 % pada frekuensi daya untuk waktu lebih dari 1 menit [9]. Tegangan lebih disebabkan oleh gangguan tanah, pelepasan beban, surja hubung dan sambaran petir [10]. Gangguan tanah dapat menyebabkan tegangan lebih jika gangguan tersebut terjadi pada jaringan distribusi dengan netral yang tidak ditanahkan dimana tegangan fasa ke tanah pada fasa yang sehat akan bertambah besar 3 x tegangan fasa ke netral sampai gangguan hilang. Terputusnya tiba tiba beban yang besar pada jaringan dapat meningkatkan tegangan pada sistem. Fenomena ini disebut dengan Ferranti Effect. Surja hubung disebabkan oleh operasi switching dimana terjadi gejala transien yang disebabkan oleh pemasukan energi, pemutusan energi, dan pemutusan disertai pemasukan kembali energi dari suatu rangkaian listrik. Operasi switching biasanya dilakukan oleh saklar atau circuit breaker. Tegangan lebih oleh petir pada sistem disebabkan oleh adanya sambaran petir terhadap peralatan listrik dimana sejumlah arus yang besar mengalir menuju tanah melalui peluahan udara dari udara menuju tanah. 2.3 Konsep Perhitungan Gangguan Arus Lebih Gangguan arus lebih terdiri dari 2 jenis gangguan yaitu gangguan seimbang / simetris dan gangguan tidak seimbang / asimetris. Gangguan simetris terdiri atas gangguan 3 fasa sedangkan gangguan asimetris terdiri atas gangguan 1 8

fasa ke tanah, gangguan fasa ke fasa dan gangguan 2 fasa ke tanah. Perbedaan antara gangguan hubung singkat yang sudah disebutkan diatas adalah impedansi yang terbentuk sesuai dengan gangguan yang terjadi dan tegangan yang memasok arus ke titik gangguan sehingga sebelum dilakukan perhitungan arus gangguan terlebih dahulu dianalisis besar impedansi sistem dan besar tegangan sesaat sebelum gangguan terjadi. Rumus yang diperlukan untuk mencari besar arus gangguan tersebut antara lain; Arus Gangguan 3 Fasa : V ph-n I (2.1) Z 1 Arus Gangguan 1 Fasa ke Tanah : I ph-n (2.2) Z 1 3 x V Z 2 Z Arus Gangguan Fasa ke Fasa : Vph-ph I (2.3) Z Z Arus Gangguan 2 Fasa ke Tanah : dimana: I = Arus Gangguan V ph n = Tegangan Fasa ke Netral V ph ph = Tegangan Fasa ke Fasa Z 1 = Impedansi Urutan Positif Z 2 = Impedansi Urutan Negatif Z 0 = Impedansi Urutan Nol 1 2 0 Vph-ph I (2.4) Z (Z //Z ) 1 2 0 9

2.3.1 Metode Penyelesaian Analisis Arus Hubung Singkat Pada sistem n-bus, metode analisis arus hubung singkat yang digunakan antara lain adalah metode Thevenin dan metode Matriks Impedansi Bus. Metode Thevenin biasanya digunakan untuk jumlah bus yang sedikit (1 2 bus) sedangkan metode Matriks Impedansi Bus digunakan untuk jumlah bus yang banyak (lebih dari 2 bus). Pada Tugas Akhir ini metode yang dibahas adalah Thevenin. 2.3.1.1 Metode Thevenin Penerapan metode Thevenin dari suatu rangkaian atau jaringan yang rumit dimana terdapat banyak sumber tegangan dan impedansi impedansi peralatan, pada prinsipnya adalah menyederhanakan rangkaian yang rumit tersebut menjadi suatu rangkaian ekivalen Thevenin, rangkaian tersebut terdiri atas sumber tegangan Thevenin yang disusun seri dengan impedansi Thevenin. Gambar 2.2 mengilustrasikan penyederhanaan dari jaringan listrik yang rumit menjadi sebuah rangkaian ekivalen Thevenin. Gambar 2.2 Ilustrasi Penyederhanaan Jaringan Distribusi Menggunakan Metode Thevenin 10

Berikut langkah langkah penggunaan metode Thevenin: 1. Mencari titik F dan N untuk mendapatkan tegangan Thevenin, dimana titik F merupakan titik terjadinya gangguan dan titik N merupakan titik netral. Tegangan antara titik F dan N (V FN ) adalah tegangan pada titik gangguan yang akan ditinjau. Terminal antara titik F dan N dibuka (open circuit) sehingga tidak ada jatuh tegangan pada impedansi Z N sehingga besar tegangan pada V FN adalah tegangan sebelum gangguan terjadi pada titik tersebut. 2. Mencari impedansi Thevenin dengan melakukan penjumlahan terhadap semua impedansi yang diukur dari titik F dan N pada kondisi semua tegangan pada jaringan tersebut dianggap sama dengan nol (dihubung singkat). 3. Menghitung besar arus Thevenin yang mengalir dengan menggunakan hukum Ohm. Pada analisis arus hubung singkat, besar arus Thevenin adalah besar arus hubung singkat yang terjadi. 2.3.2 Contoh Perhitungan Arus Hubung Singkat Menggunakan Metode Thevenin Pada contoh ini akan dilakukan perhitungan terhadap besar arus hubung singkat 3 fasa dengan berbagai kondisi jaringan distribusi terhubung Distributed Generation dan tidak terhubung dengan Distributed Generation sehingga dapat dilihat bagaimana pengaruh Distributed Generation terhadap besar arus gangguan yang terjadi. 11

1. Kondisi 1 : Jaringan Distribusi Tanpa Terhubung Distributed Generation Bus 1 Bus 2 Bus 3 Generator 0,38 pu 0,11 pu 0,11 pu 0,33 pu LOAD Fault Gambar 2.3 One Line Diagram Jaringan Distribusi Sistem 3 Bus Tanpa Terhubung DG Gambar 2.3 menunjukkan suatu contoh one line diagram beserta reaktansi setiap peralatan dalam satuan per-unit dengan base daya 50000 KVA dan base tegangan 10 KV dari jaringan distribusi yang tidak terhubung dengan Distributed Generation dimana terjadi gangguan 3 fasa pada Bus 1. Prosedur perhitungan dengan sistem 3 bus dengan gangguan terjadi pada Bus 1: 1. Sebelum melakukan perhitungan, one line diagram pada Gambar 2.3 diubah menjadi suatu diagram impedansi yang ditunjukkan oleh Gambar 2.4. Rel Netral Bus 1 Eg V f 0,33 pu 0,38 pu 0,11 pu 0,11 pu Fault Gambar 2.4 Diagram Impedansi dari Jaringan Distribusi Sistem 3 Bus Tanpa Terhubung DG 2. Hitung impedansi ekivalen Thevenin yang diukur dari Bus 1 dan semua sumber tegangan dihubung singkat. 12

X seri = X Saluran + X Load = 0,22 + 0,33 = 0,55 pu X th = X seri x X Generator 0,55 x 0,38 = = 0,224 X seri X Generator,, Dengan menganggap tegangan pada Bus 1 sebelum terjadi gangguan sama dengan base tegangan pada Bus 1, maka tegangan ekivalen Thevenin (V th ) adalah 1,0 pu sehingga, I F = V th X th = 1,0 = -j 4,46 j 0,224 4 pu Dengan base daya dan base tegangan sebesar 50000 KVA dan 10 KV, maka besar arus gangguan dalam ampere adalah I F = 4,464 x 50000 = 12886, 45 A 3x 10 2. Kondisi 2 : Jaringan Distribusi Yang Terhubung Dengan 1 Unit DG Bus 1 Bus 2 Bus 3 Generator 0,38 pu 0,11 pu 0,11 pu 0,33 pu Load Fault 0,10 pu DG 1 Gambar 2.5 One Line Diagram Jaringan Distribusi Sistem 3 Bus Terhubung DG 1 Gambar 2.5 menunjukkan suatu contoh one line diagram beserta reaktansi setiap peralatan dalam satuan per-unit dengan base daya 50000 KVA dan base tegangan 10 KV dari jaringan distribusi yang terhubung dengan DG 1 dimana terjadi gangguan 3 fasa pada Bus 1. 13

Prosedur perhitungan dengan sistem 3 bus dengan gangguan terjadi pada Bus 1: 1. Sebelum melakukan perhitungan, one line diagram pada Gambar 2.5 diubah menjadi suatu diagram impedansi yang ditunjukkan oleh Gambar 2.6. Bus 1 Rel Netral Eg Eg 0,38 pu V f 0,10 pu 0,33 pu 0,11 pu 0,11 pu Fault Gambar 2.6 Diagram Impedansi Jaringan Distribusi Sistem 3 Bus Terhubung DG 1 2. Hitung impedansi ekivalen Thevenin yang diukur dari Bus 1 dan semua sumber tegangan dihubung singkat. X seri = X transmisi + X load = 0,11+ 0,33 = 0,44 X paralel = X DG1x X seri X DG1 + X seri = 0,10x 0,44 0,10+ 0,44 = 0,0814 pu X seri = X transmisi + X = 0,11+ 0,0814 = 0,1914 paralel X th = X seri x X Generator 0,1914 x 0,38 = = 0,127 X seri X Generator,, Dengan menganggap tegangan pada Bus 1 sebelum terjadi gangguan sama dengan base tegangan pada Bus 1, maka tegangan ekivalen Thevenin (V th ) adalah 1,0 pu sehingga, I F = V th X th = 1,0 = -j 7,87pu j 0,127 14

Dengan base daya dan base tegangan sebesar 50000 KVA dan 10 KV, maka besar arus gangguan dalam ampere adalah I F = 7,87 x 50000 = 22718, 73 A 3x 10 3. Kondisi 2 : Jaringan Distribusi Yang Terhubung Dengan 2 Unit DG Generator Bus 1 Bus 2 Bus 3 0,38 pu 0,11 pu 0,11 pu 0,33 pu 0,10 pu 0,10 pu Fault DG 1 DG 2 Gambar 2.7 One Line Diagram Jaringan Distribusi Sistem 3 Bus Terhubung DG 1 dan DG 2 Gambar 2.7 menunjukkan suatu contoh one line diagram beserta reaktansi setiap peralatan dalam satuan per-unit dengan base daya 50000 KVA dan base tegangan 10 KV dari jaringan distribusi yang terhubung dengan DG 1 dan DG 2 dimana terjadi gangguan 3 fasa pada Bus 1. Prosedur perhitungan dengan sistem 3 bus dengan gangguan terjadi pada Bus 1: 1. Sebelum melakukan perhitungan, one line diagram pada Gambar 2.7 diubah menjadi suatu diagram impedansi yang ditunjukkan oleh Gambar 2.8 15

Bus 1 Rel Netral Eg Eg Eg V f 0,33 pu 0,38 pu 0,10 pu 0,10 pu 0,11 pu 0,11 pu Fault Gambar 2.8 Diagram Impedansi Jaringan Distribusi Sistem 3 Bus Terhubung DG 1 dan DG 2 2. Hitung impedansi ekivalen Thevenin yang diukur dari Bus 1 dan semua sumber tegangan dihubung singkat. X paralel = X DG 2 x X Load X DG2 + X Load = 0,10x 0,33 0,10+ 0,3 = 0,0767 pu X seri = X transmisi + X paralel = 0,11+ 0,0767 = 0,1867 X paralel = X DG 2 x X seri 0,10x 0,1867 = = 0,0651pu X DG2 + X seri 0,10+ 0,1867 X seri = X transmisi + X = 0,11+ 0,0651 = 0,1751 paralel X th = X seri x X Generator 0,1751 x 0,38 = = 0,1197 X seri X Generator,, Dengan menganggap tegangan pada Bus 1 sebelum terjadi gangguan sama dengan base tegangan pada Bus 1, maka tegangan ekivalen Thevenin (V th ) adalah 1,0 pu sehingga, I F = V th X th = 1,0 = -j 8,35pu j 0,1197 Dengan base daya dan base tegangan sebesar 50000 KVA dan 10 KV, maka besar arus gangguan dalam ampere adalah I F = 8,35 x 50000 = 24104, 37 A 3x 10 16

Berdasarkan perhitungan arus gangguan 3 fasa pada contoh - contoh diatas dapat diperoleh bahwa semakin banyak jumlah Distributed Generation yang terhubung dengan jaringan distribusi maka besar arus gangguan yang timbul pada titik gangguan semakin besar. 2.4 Peralatan Peralatan Perlindungan Arus Lebih Pada Jaringan Distribusi Gangguan arus lebih pada jaringan distribusi sistem tenaga adalah salah satu jenis gangguan yang sangat membahayakan gardu distribusi, pelanggan (konsumen) dan peralatan peralatan listrik yang terdapat pada jaringan dikarenakan saat gangguan ini terjadi, sejumlah arus yang sangat besar mengalir pada jaringan distribusi. Oleh karena itu, diperlukan peralatan peralatan yang dipasang pada jaringan distribusi untuk memisahkan bagian sistem yang terkena gangguan dengan yang tidak terkena gangguan. Peralatan tersebut antara lain: fuse dan recloser. 2.4.1 Fuse Fuse adalah suatu perangkat proteksi arus lebih yang memiliki rangkaian pembuka berdifusi, dimana rangkaian tersebut akan membuka bila dilalui oleh panas dari arus lebih yang diakibatkan oleh kondisi hubung singkat atau beban lebih [11]. Bentuk fisik fuse bertipe expulsion ditunjukkan pada Gambar 2.9. 17

Gambar 2.9 Bentuk Fisik Fuse tipe Expulsion Rangkaian pembuka yang berdifusi adalah suatu element dari fuse yang dapat melebur bila arus lebih mengalir padanya. Fuse didesain untuk bekerja pada waktu tertentu dengan berbagai arus lebih yang mengalir, dimana semakin besar arus lebih yang mengalir pada fuse maka semakin cepat fuse untuk bekerja (membuka). Fuse memiliki karakteristik arus waktu yang menggambarkan kinerja dari fuse yang ditampilkan oleh 2 kurva yaitu kurva minimum lebur (MMT), dimana kurva ini menyajikan hubungan antara waktu dengan arus minimum elemen fuse untuk melebur dan kurva waktu clearing (TCT) yang menyajikan hubungan antara waktu maksimum dengan arus lebur fuse. Kurva ini ditampilkan pada Gambar 2.10. Gambar 2.10 Karakteristik Waktu Arus Fuse (TCC) 18

Fuse memiliki peran sebagai pelindung arus lebih pada sistem distribusi oleh karena itu diperlukan beberapa data dalam pemilihan rating fuse. Data data yang diperlukan pemilihan rating fuse antara lain [11-12]: 1. Tegangan dari sistem yang akan dilindungi oleh fuse. 2. Besar arus beban yang mengalir pada sistem yang akan dilindungi. 3. Ratio X/R pada titik peletakkan fuse. 4. Arus interrupting fuse. 2.4.2 Recloser Recloser adalah suatu perangkat pengaman arus lebih yang secara otomatis trip dan menutup balik dalam beberapa waktu tertentu saat terjadi gangguan sementara atau gangguan tetap [11]. Kondisi gangguan sementara yang dimaksud adalah kondisi dimana gangguan timbul dalam waktu yang singkat. Kondisi gangguan tetap adalah kondisi dimana gangguan timbul terus menerus dalam selang waktu yang lama. Bentuk fisik recloser dapat dilihat dari Gambar 2.11. Gambar 2.11 Bentuk Fisik Recloser 19

Recloser memiliki 2 operasi kerja yaitu operasi pemutusan segera (instantaneous) dan operasi pemutusan tunda (time delay). Kedua operasi merepresentasikan kinerja dari recloser saat terjadi gangguan. Operasi pemutusan segera adalah operasi yang terjadi saat gangguan timbul, recloser membuka dan menutup rangkaian dengan segera dalam beberapa siklus yang singkat / cepat. Operasi pemutusan tunda adalah operasi yang terjadi saat gangguan timbul, recloser membuka dan menutup rangkaian dalam beberapa siklus yang lebih lama dari operasi pemutusan segera. Saat terjadi gangguan sementara, recloser hanya bekerja saat operasi pemutusan segera dikarenakan gangguan sementara terjadi dalam waktu yang singkat. Saat terjadi gangguan tetap, recloser bekerja dalam 2 operasi tersebut dengan urutan bahwa operasi pemutusan segera bekerja pertama kali, lalu operasi pemutusan tunda bekerja kemudian. Setelah kedua operasi tersebut terjadi, recloser mengalami lock out. Lock out adalah kondisi dimana recloser akan terbuka terus menerus sehingga gangguan dapat dipisahkan dari daerah yang tidak terkena gangguan secara tetap. Operasi pemutusan segera dan operasi pemutusan tunda dapat dipilih secara kombinasi misalnya 2 kali waktu operasi pemutusan segera dan 2 kali operasi pemutusan tunda, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.12. Lock Out Instant Instant Delay Delay Gambar 2.12 Urutan Operasi Recloser Saat Terjadi Gangguan Tetap 20

Pada beberapa jenis dari recloser, terdapat operasi pemutusan tunda tambahan (extended time delay) tetapi operasi ini jarang sekali digunakan. Kurva arus waktu dari recloser yang menggambarkan ketiga operasi ini ditunjukkan oleh Gambar 2.13. Gambar 2.13 Kurva Arus Waktu Recloser Diperlukan beberapa data dalam pemilihan setelan recloser yang tepat sehingga recloser dapat bekerja dengan baik saat kondisi operasi pemutusan segera dan pemutusan tunda. Data data yang diperlukan antara lain: 1. Rating tegangan sistem. 2. Arus gangguan interrupting maksimum yang simetris. 3. Arus pemutusan minimal. 4. Setelan waktu saat operasi pemutusan segera dan operasi pemutusan tunda. 2.4.2.1 Penempatan dan Jumlah Recloser Pada Jaringan Distribusi Penempatan dan jumlah recloser sangat mempengaruhi nilai indeks - indeks keandalan jaringan distribusi. Indeks jaringan distribusi adalah suatu 21

parameter yang digunakan untuk mengetahui besarnya tingkat keandalan suatu jaringan distribusi. Beberapa indeks yang digunakan adalah : 1. System Average Interruption Frequency Index (SAIFI) ; Merupakan indeks yang menunjukkan frekuensi pemadaman yang terjadi per pelanggan pada sistem. 2. System Average Interruption Duration Index (SAIDI) ; Merupakan indeks yang menunjukan durasi pemadaman yang terjadi per pelanggan pada sistem. 3. Costumer Average Interruption Duration Index (CAIDI) ; Merupakan indeks yang menunjukkan durasi pemadaman yang terjadi per pelanggan dan menginformasikan waktu penormalan gangguan. 4. Average Service Availability Index (ASAI) ; Merupakan indeks yang menunjukkan ketersediaan tenaga listrik. 5. Average Service Unavailability Index (ASUI) ; Merupakan indeks yang menunjukkan ketidaktersediaan tenaga listrik. Bila nilai indeks SAIDI, SAIFI, CAIDI dan ASUI semakin kecil maka keandalan jaringan distribusi semakin baik. Sebaliknya bila nilai indeks SAIDI, SAIFI, CAIDI dan ASUI semakin besar maka keandalan jaringan distribusi semakin buruk sedangkan bila semakin kecil nilai indeks ASAI pada jaringan distribusi maka keandalan jaringan distribusi semakin buruk dan bila semakin besar nilai indeks ASAI maka keandalan jaringan distribusi semakin baik. Recloser ditempatkan pada jaringan distribusi utama (main line) sebelum titik atau bus yang akan membagi beberapa seksi percabangan dikarenakan 22

recloser memiliki peranan penting dalam mengurangi nilai SAIFI, SAIDI, dan CAIDI yang diakibatkan gangguan pada jaringan distribusi utama (main line) dimana gangguan ini memberikan kontribusi paling besar terhadap ketiga nilai indeks keandalan tersebut pada suatu jaringan distribusi [6]. Jumlah recloser yang terpasang di sepanjang jaringan distribusi juga mempengaruhi nilai nilai indeks keandalan, dimana semakin banyak recloser yang terpasang pada jaringan maka keandalan jaringan distribusi semakin baik. Hal ini dikarenakan semakin banyak jumlah recloser yang terpasang pada jaringan distribusi, maka semakin banyak pelanggan atau konsumen yang dapat dipisahkan dari jaringan distribusi yang mengalami gangguan. Penentuan jumlah recloser pada jaringan distribusi tergantung pada berapa banyak jumlah titik jaringan distribusi utama yang akan membagi beberapa seksi percabangan. Gambar 2.14 menunjukkan recloser recloser yang diletakkan di sepanjang suatu jaringan distribusi yang memiliki 3 bus percabangan. Gambar 2.14 Recloser - Recloser yang Diletakkan Pada Suatu Jaringan Distribusi 2.5 Koordinasi Fuse dan Recloser Proses penyeleksian yang dilakukan oleh peralatan - peralatan pengaman arus lebih dengan setelan waktu dan arus tertentu serta penyusunan secara seri 23

dari peralatan - peralatan tersebut di sepanjang saluran jaringan distribusi untuk dapat mengamankan jaringan dan peralatan listrik dari gangguan gangguan secara optimal, yang didasarkan pada urutan operasi yang sudah ditetapkan terlebih dahulu disebut dengan koordinasi [11]. Dengan kehadiran dari fuse dan recloser pada jaringan distribusi, maka diperlukan suatu koordinasi diantara kedua peralatan tersebut dengan tujuan untuk memberikan pengamanan yang tepat saat gangguan terjadi. Koordinasi fuse dan recloser difokuskan dalam pemilihan pemutusan yang tepat saat terjadi gangguan sementara dan gangguan tetap pada jaringan distribusi dimana recloser berkoordinasi dengan seluruh fuse pengaman cabang (lateral) yang terdapat pada sisi hilirnya dalam mengamankan gangguan gangguan yang terjadi pada sisi hilir setiap fuse pengaman cabang (lateral) yang berkoordinasi dengan recloser [1]. Gambar 2.15 menunjukkan susunan letak dari fuse dan recloser yang saling berkoordinasi pada suatu jaringan distribusi dimana recloser berkoordinasi dengan fuse 1, fuse 2, dan fuse 3. Gambar 2.15 Letak dari Fuse dan Recloser yang Saling Berkoordinasi Pada suatu Jaringan distribusi Recloser dapat mendeteksi gangguan sementara dan gangguan tetap sehingga dapat melakukan pemutusan dengan baik karena recloser memiliki 24

operasi pemutusan untuk gangguan sementara dan gangguan tetap sedangkan fuse bekerja atau melakukan pemutusan rangkaian hanya bila mengalir arus lebih yang melebihi rating dari fuse tersebut. Fuse tidak dapat mendeteksi apakah arus lebih yang mengalir diakibatkan gangguan sementara atau gangguan tetap, oleh karena operasi operasi pemutusan yang berbeda antara fuse dan recloser tersebut maka dilakukan suatu koordinasi dimana saat terjadi gangguan sementara, recloser bekerja untuk melakukan pemutusan. Hal ini untuk menghindari mengalirnya arus lebih gangguan sementara pada fuse dikarenakan dapat mengganggu keandalan pelayanan listrik terhadap konsumen bila fuse bekerja saat terjadi gangguan sementara, dimana lama waktu terjadinya arus lebih gangguan sementara yang sangat singkat. Berbeda saat terjadi gangguan tetap pada jaringan, karena arus lebih gangguan tetap mengalir pada waktu yang lebih lama maka diharapkan fuse bekerja untuk memutuskan rangkaian, tetapi karena fuse tidak dapat mendeteksi gangguan sementara atau gangguan tetap, maka saat terjadi gangguan tetap, operasi pemutusan segera recloser bekerja terlebih dahulu. Setelah operasi pemutusan segera bekerja (kondisi recloser menutup kembali rangkaian), arus gangguan tetap mengalir, maka fuse harus bekerja untuk memutuskan rangkaian. Apabila fuse gagal bekerja untuk mengamankan gangguan tetap, maka operasi pemutusan tunda dari recloser akan bekerja untuk mengamankan gangguan ini dan kemudian recloser akan lock out. Gambar 2.16 menunjukkan sebuah contoh kurva kinerja dari koordinasi fuse dan recloser [4]. Jarak antar If min dengan If max merupakan rentang koordinasi fuse dan recloser terjadi. Dimana If min adalah besar arus gangguan minimum yang terjadi dan If max adalah besar arus gangguan maksimum yang terjadi pada saluran distribusi yang dilindungi oleh recloser. 25

Gambar 2.16 Kurva Arus dan Waktu dari Koordinasi Fuse dengan Recloser 2.6 Pengaruh Interkoneksi Distributed Generation terhadap Koordinasi Fuse dan Recloser pada Jaringan Distribusi Pengaruh Distributed Generation terhubung pada jaringan distribusi mengakibatkan aliran daya tidak lagi mengalir pada satu arah. Berubahnya arah aliran daya ini berpengaruh terhadap peralatan peralatan proteksi arus lebih dalam melindungi jaringan distribusi. Saat terjadi gangguan pada jaringan distribusi yang terhubung dengan DG, maka tidak hanya gardu distribusi yang menyuplai arus gangguan tetapi DG juga turut menyuplai arus gangguan pada titik gangguan [3]. Kondisi diatas diilustrasikan oleh Gambar 2.17. 26

Gambar 2.17 Titik Gangguan Disuplai Oleh Arus dari Gardu dan Arus dari DG (G) Kontribusi arus dari DG terhadap titik gangguan dapat merusak koordinasi antara fuse dan recloser dalam melindungi jaringan distribusi. Selain itu, kontribusi arus dari gardu saat terjadi gangguan dapat berkurang akibat adanya DG [3]. Hal ini dapat mempengaruhi selektifitas dari koordinasi fuse dan recloser dalam mengamankan jaringan distribusi seperti yang digambarkan oleh Gambar 2.18, dimana terjadi perubahan kurva kinerja koordinasi fuse dan recloser yang diambil dari kasus yang sama dari Gambar 2.16 [4]. Gambar 2.18 Kurva Arus dan Waktu Koordinasi Fuse dan Recloser Saat Jaringan Distribusi Terhubung dengan Distributed Generation 27

Gambar 2.18 menunjukkan bahwa, saat Distributed Generation dihubungkan pada jaringan distribusi maka kurva arus dan waktu dari koordinasi fuse dan recloser berubah. Besar dari If min dan If max juga berubah melewati batas (margin) koordinasi fuse dan recloser yang sudah terlebih dahulu ditetapkan. Pada beberapa titik gangguan di jaringan distribusi, kehadiran DG pada jaringan distribusi juga mengakibatkan arus gangguan yang melewati recloser lebih kecil daripada arus gangguan yang melewati fuse, sehingga fuse dapat bekerja sebelum melewati operasi pemutusan segera dari recloser [13]. Semua masalah - masalah koordinasi fuse dan recloser yang telah disebutkan diatas dipengaruhi oleh ukuran, tipe, dan letak dari Distributed Generation pada penyulang [4]. Oleh karena itu, perlu dilakukan analisis terhadap ketiga faktor tersebut sebelum menampilkan kurva waktu dan arus dari koordinasi fuse dan recloser pada jaringan distrbusi yang terhubung dengan Distributed Generation. 28