ANALISIS KOORDINASI KERJA PMT (Pemutus Tenaga) DENGAN RECLOSER AKIBAT GANGGUAN ARUS HUBUNG SINGKAT PADA PENYULANG KALIBAKAL-09 PT. PLN (Persero) AREA PURWOKERTO SKRIPSI diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik IMAM HOFURON 1303030009 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK DAN SAINS UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO JANUARI 2018
ANALISIS KOORDINASI KERJA PMT (Pemutus Tenaga) DENGAN RECLOSER AKIBAT GANGGUAN ARUS HUBUNG SINGKAT PADA PENYULANG KALIBAKAL-09 PT. PLN (Persero) AREA PURWOKERTO SKRIPSI diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik IMAM HOFURON 1303030009 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK DAN SAINS UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO JANUARI 2018 i
ii
iii
iv
v
MOTTO Jika orang lain bisa, aku termasuk bisa Berbuat baiklah walaupun orang lain tidak menganggap kita baik vi
KATA PENGANTAR Puji Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena limpahan kasih sayang- Nya serta kuasa-nya penyusunan Skripsi ini dapat terselesaikan. Shalawat serta salam semoga selalu tercurah kepada Baginda Besar Nabi Muhammad SAW. Penulisan Skrpsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar sarjana pada Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik dan Sains Universitas Muhammadiyah Perwokerto. Pada Skripsi ini, mengambil judul Analisis Koordinasi Kerja PMT (pemutus tenaga) dengan Recloser Akibat Gangguan Arus Hubung Singkat pada Penyulang Kalibakal-09 PT. PLN (Persero) Area Purwokerto Dengan kerendahan hati menyampaikan rasa terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dari tahap persiapan hingga selesainya penulisan laporan Skripsi ini dengan baik. Ucapan terima kasih di sampaikan kepada: 1. Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah serta inayah-nya, sehingga dapat menyelesaikan Skripsi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Purwokerto. 2. Kedua orang tua bapak Iksanudin dan Ibu Nurhayati yang telah memberikan doa yang tulus dan ikhlas yang diberikan terus menerus serta segala dukungan dan semangat dalam menyelesaikan laporan Skripsi ini. 3. Seluruh keluarga yang selalu memberikan dukungan serta menyemangati dalam menyelesaikan perkuliahan dan laporan Skripsi ini. 4. Bapak Muhammad Taufiq Tamam selaku Dekan Fakultas Teknik da Sains sebagai Pembimbing Akademik angkatan 2013 yang selalu mengarahkan mahasiswanya untuk menjadi pribadi yang lebih baik lagi di masa yang akan datang dan selalu mendukung mahasiswanya dalam menyelesaikan Skripsi ini. 5. Bapak Winarso selaku Kepala Program Studi Teknik Elektro sekaligus pembimbing yang tidak pernah lelah membimbing mahasiswa dalam mengerjakan Skripsi hingga selesai pelaksanaannya. vii
6. Bapak Arif Johar Taufiq sebagai pembimbing yang tidak pernah lelah membimbing mahasiswa dalam mengerjakan Skripsi hingga selesai pelaksanaannya. 7. Staf TU yang membantu dalam hal administratif. 8. Bapak Khalwani, serta seluruh karyawan PT. PLN (Persero) Area Purwokerto yang telah memberikan izin pengambilan data serta ilmu dan bimbingannya. 9. Elsita Restiani, S.Pd. yang telah memberi semangat dan motifasi dalam menyelesaikan skripsi. 10. Teman-teman mahasiswa Teknik Elektro angkatan 2013 yang selalu berjuang bersama, saling mendukung dan berbagi kebahagiaan bersama. sukses selalu bro 11. Teman-teman mahasiswa Teknik Elektro angkatan 2012 yang sudah membantu dan mendukung. 12. Teman-teman kos yang selalu mendukung dan menyemangati. 13. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu dengan baik dalam melaksanakan maupun dalam menyelesaikan laporan Skripsi ini. Dengan adanya kekurangan dalam penulisan laporan Skripsi ini, untuk itu mengharapkan kritik dan saran membangun dari semua pihak agar dapat lebih baik di masa yang akan datang khususnya untuk penelitian selanjutnya. Akhir kata semoga laporan Skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak. Purwokerto,8 Januari 2018 Imam Hofuron viii
ANALISIS KOORDINASI KERJA PMT (Pemutus Tenaga) DENGAN RECLOSER AKIBAT GANGGUAN ARUS HUBUNG SINGKAT PADA PENYULANG KALIBAKAL-09 PT. PLN (persero) AREA PURWOKERTO Imam Hofuron¹, Winarso², Arif Johar Taufiq³ ABSTRAK Energi listrik pada saat ini menjadi kebutuhan yang sangat penting baik untuk konsumen rumah tangga, maupun perusahaan. Pelayanan yang ramah, bersih dan bebas dari rugi-rugi (losses), serta andal dalam berbagai situasi wajib diutamakan PT. PLN (Persero) selaku perusahan yang menyediakan energi listrik nasional. Untuk menjaga sebuah sistem yang andal, terutama dalam menangani gangguan listrik, maka peran peralatan proteksi dengan koordinasi yang baik menjadi hal yang sangat penting. Pada penyulang Kalibakal-09, peralatan proteksi utama yang dipasang yaitu PMT (Pemutus Tenaga) dan Recloser, dimana keduanya bekerja secara koordinatif dengan peralatan proteksi cadangan di masing-masing zona dengan panjang saluran 58km. Pada perhitungan gangguan arus hubung singkat jarak 30% nilai arus hubung singkat tiga fasa 1693,36 A, nilai arus hubung singkat dua fasa 1466,38 A dan nilai arus hubung singkat satu fasa ke tanah 770,36 A. Pada gangguan hubung singkat tiga fasa dengan arus 850,04 A waktu kerja di PMT Outgoing 1,948 detik, waktu kerja recloser 1 2,040 detik dan waktu kerja recloser 2 0,460. Pada gangguan hubung singkat dua fasa dengan arus 1466,38 A waktu kerja PMT Outgoing 0,992 detik, waktu kerja recloser 1 1,127 detik, waktu kerja recloser 2 0,266 detik. Pada gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah dengan arus 1102,89 A waktu kerja PMT Outgoing 1,282 detik, waktu kerja recloser 1 0,758 detik, waktu kerja recloser 2 1,423 detik. Kata kunci: PMT, Recloser, Gangguan Hubung Singkat ix
ANALYSIS OF BREAKER AND RECLOSER COORDINATION DUE TO SHORT CIRCUIT INTERFERENCE AT KALIBAKAL-09 FEEDER PT. PLN (Persero) PURWOKERTO AREA Imam Hofuron¹, Winarso², Arif Johar Taufiq³ ABSTRACT Electrical energy at this time becomes a very important for both house hold corporate consumers. The friendly service, clan and free from losses and reliable in various situations it s must be take. Precedence in PT. PLN as the company that provider in the national electrical energy for mountain a reliable system especially in handling electrical interference, then the role of protection equipment with good coordination becomes very important. On the kalibakal-09 feeder the main of protection equipment in pairs of the power breaker and Recloser where on both worked in coordination with the backup protection in each zone with lenght 58 km. The calculation of short circuit interruption distance 30% three phase short circuit current value 1693,36 A, short circuit value two phase 1466,38 A and the value of short circuit one phase to the ground 770,36 A. In the three phase short circuit intrrruption with a current of 850,04 A working time in PMT Outgoing 1,948 seconds, the recloser 1 time of 2,040 seconds and the working time of recloser 2 0,460 seconds. In short circuit interruption two phase with current 1466,38 A, working time PMT Outgoing 0,992 seconds, work time recloser 1 1,127 seconds and work time recloser 2 0,266 seconds. In short circuit interruption one phase to ground with current 1102,89 A, working time PMT Outgoing 1,282 seconds, work time recloser 1 0,758 seconds and work time recloser 2 1,423 seconds. Keywords: PMT, Recloser, Short Circuit Interference x
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL HALAMAN PERSETUJUAN HALAMAN PERNYATAAN ORISINILITAS HALAMAN PENGESAHAN HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI SKRIPSI UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS MOTTO KATA PENGANTAR ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR i ii iii iv v vi vii ix x xi xiii xiv BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Perumusan Masalah 3 1.3 Batasan Masalah 3 1.4 Tujuan Penelitian 4 1.5 Manfaat Penelitian 4 1.6 Metode Penelitian 4 1.7 Sistematika Penulisan 5 BAB II.TINJAUAN PUSTAKA 1.1 Peneliti Terdahulu 6 1.2 Sistem Tenaga Listrik 7 1.3 Sistem Distribusi Tenaga Listrik 8 1.4 Bentuk-Bentuk Saluran Distribusi 9 1.5 Gangguan Pada Sistem Tenaga Listrik 12 xi
1.6 Jenis-Jenis Gangguan 13 1.7 Gangguan Hubung Singkat 15 1.8 Sistem Proteksi pada Sistem Tenaga Listrik 17 1.9 Relai Arus Lebih (Over Current Relay) 42 1.10 Relai Gangguan Tanah (Ground Fault Relay) 46 BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 1.1 Waktu dan Tempat Penelitian 48 1.2 Alat dan Bahan Penelitian 48 1.3 Metode Penelitian 48 1.4 Metode Penyelesaian 49 1.5 Diagram Alur Penelitian 56 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 1.1 Data penelitian 57 1.2 Data Transformator Tenaga Penyulang Kalibakal-09 58 1.3 Data Peralatan Proteksi Penyulang Kalibakal-09 59 1.4 Data Gangguan Penyulang Kalibakal-09 61 1.5 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat 62 1.6 Perhitungan Waktu Kerja Over Current Relay 76 1.7 Perhitungan Waktu Kerja Ground Fault Relay 86 1.8 Analisis Koordinasi PMT Outgoing, Recloser 1, dan Recloser 2 90 BAB V. PENUTUP 1.1 Kesimpulan 97 1.2 Saran 98 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii
DATAR TABEL Tabel 4.1. Data Transformator Gardu Induk Kalibakal 58 Tabel 4.2. Data PMT Outgoing Kalibakal-09 59 Tabel 4.3. Data Recloser 1 kalibakal-09 60 Tabel 4.4. Data Recloser 2 kalibakal-09 60 Tabel 4.5. Rekap Kerja PMT Outgoing kalibakal-09 61 Tabel 4.6. Rekap Kerja Recloser kalibakal-09 61 Tabel 4.7. Nilai impedansi urutan positif (Z) 64 Tabel 4.8. Nilai Impedansi Ekuivalen Urutan Positif (Zeq) 66 Tabel 4.9. Nilai Impedansi Saluran Urutan Nol (Z) 67 Tabel 4.10. Nilai Impedansi Ekuivalen Urutan Nol (Zeq) 69 Tabel 4.11. Nilai arus gangguan hubung singkat untuk penyulang Kalibakal-09 75 Tabel 4.12. Waktu Kerja Proteksi kalibakal-09 (gangguan hubung Singkat 3 fasa) di zona pertama 90 Tabel 4.13. Waktu Kerja Peralatan Proteksi Kalibakal-09 (Gangguan hubung singkat fasa) di zona kedua 91 Tabel 4.14. Waktu Kerja Peralatan proteksi Kalibakal-09 (Gangguan hubung singkat 2 asa) di zona pertama 93 Tabel 4.15. Waktu Kerja Peralatan Proteksi Kalibakal-09 (Gangguan hubung singkat 2 fasa) di zona kedua 93 Tabel 4.16. Waktu Kerja Peralatan Proteksi Kalibakal-09 (Gangguan hubung singkat 1 fasa ke tanah) di zona pertama 94 Tabel 4.17. Waktu Kerja Peralatan Proteksi kalibakal-09 (Gangguan hubung singkat 1 fasa ke tanah) di zona kedua 95 xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Sistem Tenaga Listrik 7 Gambar 2.2. PMT Single Pole 24 Gambar 2.3. PMT Three Pole 25 Gambar 2.4. Pemadaman Busur Api Pada PMT Minyak 27 Gambar 2.5. PMT Media Udara Hembus (Air Blast Circuit Breaker) 28 Gambar 2.6. PMT Media Vakum (Vacuum Circuit Breaker) 29 Gambar 2.7. PMT Media Vakum (Vacuum Circuit Breaker) 29 Gambar 2.8. PMT Media Gas SF6 (SF6 Circuit Breaker) 31 Gambar 2.9. Rangkaian reclosing relai 35 Gambar 2.10. Gangguan Sesaat Pada Jaringan 37 Gambar 2.11. Grafik Pemutus Recloser Jika Terjadi Gangguan Sesaat 37 Gambar 2.12. Gangguan Permanen Pada Jaringan 37 Gambar 2.13. Grafik Pemutus Recloser Jika Terjadi Gangguan Permanen 38 Gambar 2.14. Diagram Kerja Fungsi Waktu Relai Recloser Single Shot 41 Gambar 2.15. Diagram Kerja Fungsi Waktu Relai Recloser Multi Shot 42 Gambar 2.16. Rangkaian Pengawatan Relai Arus Lebih (OCR) 43 Gambar 2.17. Kurva-Kurva Karakteristik Relai Arus Lebih 46 Gambar 2.18. Sistem Penyambungan Ground Fault Relay (GFR) 47 Gambar 3.1. Diagram Alur Penelitian 56 Gambar 4.1. Grafik Arus Gangguan Hubung Singkat 75 Gambar 4.2. Grafik Waktu Kerja Peralatan Proteksi Kalibakal-09 (Gangguan hubung singkat 3 fasa) 92 Gambar 4.3. Grafik Waktu Kerja Peralatan Proteksi Kalibakal-09 (Gangguan hubung singkat 2 fasa) 94 Gambar 4.4. Grafik Waktu Kerja Peralatan Proteksi Kalibakal-09 (Gangguan hubung singkat 1 fasa) 96 xiv