Post on 03-Mar-2019
24
PUSPA LITA DESTIANI,2014
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA
REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Metode Penelitian
Metodologi yang digunakan dalam penelitian Tugas Akhir Skripsi ini antara
lain adalah sebagai berikut :
a. Studi literatur, yaitu langkah pertaman yang harus dilakukan sebelum
melakukan penelitian. Studi literatur disini merupakan proses
pembelajaran terhadap objek yang akan diteliti, dalam hal ini tentang
gangguan arus hubung singkat. Tujuan dari studi literatur disini adalah
untuk mendapatkan teori atau landasan mengenai gangguan arus hubung
singkat serta mengkaji teorema-teorema yang mendukung dalam
pemecahan masalah yang akan diteliti. Teorema-teorema tersebut didapat
baik dari jurnal ilmiah, hasil penelitian sebelumnya, maupun dari buku-
buku referensi yang mendukung penelitian ini Selain itu objek studi
literatur diarahkan ke perangkat lunak atau software simulasi program,
dalam hai ini software yang dipergunakan adalah ETAP 7.5.0.
b. Observasi, yaitu mengumpulkan data - data yang yang diperlukan untuk
penelitian yang didapatkan dari lapangan. Data – data tersebut didapat
dari hasil survey yang dilakukan di PT. Pertamina (Persero) Refinery
Unit VI Balongan.
c. Diskusi, yaitu melakukan konsultasi dan bimbingan dengan dosen
pembimbing di Universitas Pendidikan Indonesia dan pihak-pihak lain
yang dapat membantu terlaksananya penelitian ini.
d. Program ETAP 7.5.0, yaitu melakukan analisis gangguan arus hubung
singkat dengan menggunakan simulasi program ETAP 7.5.0 untuk
mendapatkan nilai arus setelah terjadi gangguan.
25
PUSPA LITA DESTIANI,2014
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA
REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
3.2 Data-data Tiap Komponen
Data-data yang diperoleh dari hasil observasi dan penelitian dilapangan
adalah sebagai berikut :
a. Spesifikasi Generator
Tabel 3.1 Spesifikasi Generator
ID Rating MW Rating KV %PF MVA
51-G-101 A 22 10 80 27,5
51-G-101 B 22 10 80 27,5
51-G-101 C 22 10 80 27,5
51-EDG 3,6 3,15 80 4,5
b. Spesifikasi Transformator
Tabel 3.2 Spesifikasi Transformator
ID Rating
KVA Primer KV Sekunder KV
51-PTR-101 A 27500 10 20
51-PTR-101 B 27500 10 20
51-PTR-101 C 27500 10 20
01-PTR-01 A 10000 20 3.15
01-PTR-01 C 1600 3.15 0,42
01-PTR-01 D 1000 3.15 0,42
02-PTR-01 B 10000 20 3.15
02-PTR-01 C 1000 3.15 0,42
02-PTR-01 D 1600 3.15 0,42
03-PTR-01 D 500 3.15 0,42
08-PTR-01 B 7500 20 3.15
08-PTR-01 E 1000 3.15 0,42
09-PTR-01 A 7500 20 3.15
09-PTR-01 F 1000 3.15 0,42
26
PUSPA LITA DESTIANI,2014
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA
REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
c. Pengaturan Circuit Breaker (CB)
Tabel 3.3 Pengaturan Circuit Breaker (CB)
ID Rating
KV Ampere
CB A1 24 1250
CB A2 24 1250
CB A3 24 1250
CB B1 24 1250
CB B2 24 1250
CB B3 24 1250
CB-EDG 3,6 630
CB-PSW-01F 3,6 630
CB-PTR-01A 3,6 630
CB-PTR-01B 3,6 630
CB-08PSW-01E 3,6 630
CB-08PSW-01B 3,6 630
CB-09-PTR-01A 3,6 630
CB-08PSW-02E 0,44 800
CB-09PSW-01F 0,44 800
01-PSW-01A 20 630
01-PSW-01C 3,6 630
01-PSW-01D 3,6 630
01-PSW-02C 0,44 800
01-PSW-02D 0,44 800
02-PSW-01B 20 630
02-PSW-01C 3,6 630
02-PSW-01D 3,6 630
02-PSW-02C 0,44 800
02-PSW-02D 0,44 800
03-PSW-01A 20 630
03-PSW-01C 3,6 630
27
PUSPA LITA DESTIANI,2014
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA
REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
03-PSW-01D 3,6 630
04-PSW-01A 20 630
04-PSW-01D 3,6 630
05-PSW-01B 20 630
07-PSW-01A 20 630
08-PSW-01B 20 630
09-PSW-01A 20 630
BUS-PSW-01AB 24 1250
BUS-PSW-01CD 3,6 630
BUS-PSW-01EF 3,6 630
BUS-PSW-01GH 0,44 800
BUS-PSW-01JK 0,44 800
BUS-PSW-01LM 0,44 800
d. Data Impedansi Urutan
1. Data sumber 1
Sumber suplai Gardu Induk 20 kV di PT. Pertamina (persero) Refinery
Unit VI Balongan dengan data sebagai berikut :
- Impedansi urutan positif (Z1) : 0,012 + J13 Ω
- Impedansi urutan negatif (Z2) : 0,062 + J17 Ω
- Impedansi urutan nol (Z0) : 0,007 + J10 Ω
2. Data sumber 2
Sumber suplai Gardu Induk 20 kV di PT. Pertamina (persero) Refinery
Unit VI Balongan dengan data sebagai berikut :
- Impedansi urutan positif (Z1) : 0,012 + J13 Ω
- Impedansi urutan negatif (Z2) : 0,062 + J17 Ω
- Impedansi urutan nol (Z0) : 0,007 + J10 Ω
3. Data sumber 3
Sumber suplai Gardu Induk 20 kV di PT. Pertamina (persero) Refinery
Unit VI Balongan dengan data sebagai berikut :
28
PUSPA LITA DESTIANI,2014
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA
REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
- Impedansi urutan positif (Z1) : 0,012 + J13 Ω
- Impedansi urutan negatif (Z2) : 0,062 + J17 Ω
- Impedansi urutan nol (Z0) : 0,007 + J10 Ω
4. Data bus
- Bus A, Bus B, dan Bus C adalah busbar dengan tegangan operasi
nominal 10KV.
- Bus 1, Bus 2, dan Bus 3 adalah busbar dengan tegangan operasi
nominal 20kV.
- BUS-PSW-01C, BUS-PSW-01D, BUS-PSW-01E, dan BUS-PSW-
01F adalah busbar dengan tegangan operasi nominal 3,15kV.
- BUS-PSW-01G, BUS-PSW-01H, BUS-PSW-01J, BUS-PSW-01K,
BUS-PSW-01L, dan BUS-PSW-01M adalah busbar dengan
tegangan nominal 0,42kV.
5. Data impedansi saluran
a. Konduktor yang digunakan pada jaringan transmisi 20kV adalah
jenis XLPE, adapun konstanta urutannya adalah sebagai berikut :
- Impedansi urutan positif (Z1) : 0,128 + J 0,116 Ω
- Impedansi urutan negatif (Z2) : 0,128 + J 0,116 Ω
- Impedansi urutan nol (Z0) : 0,400 + J 0,280 Ω
b. Konduktor yang digunakan pada jaringan transmisi 3.15kV adalah
jenis XLPE, adapun konstanta urutannya adalah sebagai berikut :
- Impedansi urutan positif (Z1) : 0,098 + J 0,109 Ω
- Impedansi urutan negatif (Z2) : 0,098 + J 0,109 Ω
- Impedansi urutan nol (Z0) : 0,310 + J 0,270 Ω
c. Konduktor yang digunakan pada jaringan transmisi 0,42kV adalah
jenis XLPE, adapun konstanta urutannya adalah sebagai berikut :
- Impedansi urutan positif (Z1) : 0,098 + J 0,109 Ω
- Impedansi urutan negatif (Z2) : 0,098 + J 0,109 Ω
- Impedansi urutan nol (Z0) : 0,310 + J 0,270 Ω
29
PUSPA LITA DESTIANI,2014
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA
REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
d. Jarak dari Bus A ke Bus 1 sejauh 0,122km maha impedansi
salurannya adalah sebagai berikut :
- Impedansi urutan positif (Z1)
Z1 = (0,128 + J 0,116)*0,122 = 0,015 + J 0,020 Ω
- Impedansi urutan negatif (Z2)
Z2 = (0,128 + J 0,116)*0,122 = 0,015 + J 0,020 Ω
- Impedansi urutan nol (Z0)
Z0 = (0,400 + J 0,280)*0,122 = 0,048 + J 0,034 Ω
e. Jarak dari Bus 1 ke BUS-PSW-01D sejauh 0,060km maha
impedansi salurannya adalah sebagai berikut :
- Impedansi urutan positif (Z1)
Z1 = (0,098 + J 0,109)*0,060 = 0,0058 + J 0,0065 Ω
- Impedansi urutan negatif (Z2)
Z2 = (0,098 + J 0,109)*0,060 = 0,0058 + J 0,0065 Ω
- Impedansi urutan nol (Z0)
Z0 = (0,31 + J 0,27)*0,060 = 0,0186 + J 0,0162 Ω
f. Jarak dari BUS-PSW-01D ke BUS-PSW-01G sejauh 0,030km
maha impedansi salurannya adalah sebagai berikut :
- Impedansi urutan positif (Z1)
Z1 = (0,098 + J 0,109)*0,030 = 0,0022 + J 0,0032 Ω
- Impedansi urutan negatif (Z2)
Z2 = (0,098 + J 0,109)*0,030 = 0,0022 + J 0,0032 Ω
- Impedansi urutan nol (Z0)
Z0 = (0,31+ J 0,27)*0,030 = 0,0093 + J 0,0081 Ω
3.3 Diagram Alir Analisis Gangguan Arus Hubung singkat
Untuk mempermudah pemahaman mengenai proses simulasi dan analisis
penelitian tugas akhir ini dapat kita lihat pada gambar 3.1.
Selanjutnya, untuk lebih jelas dalam melaksanakan tugas akhir ini dengan
perhitungan manual dapat kita lihat pada gambar 3.2 dan untuk perhitungan
menggunakan program ETAP 7.5.0 dapat kita lihat pada gambar 3.3.
30
PUSPA LITA DESTIANI,2014
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA
REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
MULAI
Pengambilan data di PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit VI Balongan
Verifikasi Data
Data Lengkap
Lakukan simulasi program dengan menggunakan ETAP 7.5.0
Lakukan Perhitungan Manual
Analisis data arus hubung singkat
BERHASIL
SELESAI
T
Y
T
Y
Gambar 3.1 Diagram Alir (Flowchart) Penelitian
31
PUSPA LITA DESTIANI,2014
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA
REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Gambar 3.2 Diagram Alir (Flowchart) Perhitungan manual dan analisis
gangguan arus hubung singkat
32
PUSPA LITA DESTIANI,2014
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA
REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
MULAI
Jalankan Program ETAP 7.5.0
Masukkan data-data KV, KVA, Z, dan I serta nilai r, x, dan y.
Masukkan data-data penghantar kabel dan
pengaman seperti circuit breaker.Dibantu juga oleh
ETAP 7.5.0 Library.
Jalankan Simulasi SHORT CIRCUIT ANALYSIS
BERHASIL
Tampilkan hasil simulasi pada Report Manager, Analisis
SELESAI
T
Y
Gambar 3.3 Diagram alir (Flowchart) menggunakan program ETAP 7.5.0
33
PUSPA LITA DESTIANI,2014
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA
REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
3.4 Langkah-langkah Perhitungan Arus Hubung Singkat
a. Penentuan impedansi masing-masing peralatan dalam satuan per unit
adalah sebagai berikut :
1) Impedansi Sumber :
XS =
(3.1)
Dimana :
XS = Impedansi Sumber (ohm)
KV2 = Tegangan sisi Primer Trafo tenaga (KV)
MVA = Data hubung singkat di bus 150 kV (MVA)
2) Impedansi Trafo :
XT (pada 100%) =
(3.2)
Dimana :
XT = Impedansi Trafo Tenaga (ohm)
KV2 = Tegangan sisi sekunder Trafo tenaga (KV)
MVA = kafasitas daya trafo tenaga (MVA)
3) Impedansi Saluran :
Impedansi urutan positif dan Negatif
1 = 2 =
100% (3.3)
Dimana :
Z1 = Impedansi urutan positif (ohm)
Z2 = Impedansi urutan negatif (ohm)
= panjang saluran (km)
Impedansi urutan nol
0 =
100% (3.4)
Dimana :
Z0 = Impedansi urutan nol (ohm)
= panjang saluran (km)
34
PUSPA LITA DESTIANI,2014
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA
REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
b. Penentuan impedansi hubung singkat dari sumber-sumber yang
menyebabkan arus hubung singkat adalah sebagai berikut :
1) Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah
=
(3.5)
Dimana :
Isc = Arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah (A)
= Arus dasar sebelum terjadi gangguan (A)
Z1 = Impedansi urutan positif (ohm)
Z2 = Impedansi urutan negatif (ohm)
Z0 = Impedansi urutan nol (ohm)
2) Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa ke Fasa
= √
(3.6)
Dimana :
Isc = Arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah (A)
= Arus dasar sebelum terjadi gangguan (A)
Z1 = Impedansi urutan positif (ohm)
Z2 = Impedansi urutan negatif (ohm)
3) Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa
=
(3.7)
Dimana :
Isc = Arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah (A)
= Arus dasar sebelum terjadi gangguan (A)
Z1 = Impedansi urutan positif (ohm)
4) Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa ke Tanah
= √
(3.8)
35
PUSPA LITA DESTIANI,2014
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA
REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Dimana :
Isc = Arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah (A)
= Arus dasar sebelum terjadi gangguan (A)
Z1 = Impedansi urutan positif (ohm)
Z2 = Impedansi urutan negatif (ohm)
Z0 = Impedansi urutan nol (ohm)
c. Penentuan titik gangguan hubung singkat yang pertama adalah pada
busbar Bus 1 dimana Bus 1 ini memiliki nilai tegangan nominal 20KV.
Penentuan titik gangguan hubung singkat yang kedua adalah pada busbar
BUS-PSW-01D dimana BUS-PSW-01D ini memiliki nilai tegangan
nominal 3,15KV. Dan pada penentuan titik gangguan hubung singkat
yang ketiga adalah pada busbar BUS-PSW-01G dimana BUS-PSW-01G
ini memiliki nilai tegangan nominal 420Volt.
d. Perhitungan Menggunakan ETAP 7.5.0
Perhitungan analisis gangguan hubung singkat dengan menggunakan
ETAP 7.5.0 dapat dilihat pada gambar 3.c diatas ini. Data-data yang
diperlukan seperti KVdasar, KVAdasar, Zdasar, dan Idasar. Selain itu juga
dibutuhkan data-data lainnya yang lebih spesifik dari peralatan-peralatan
yang digunakan pada saluran seperti nilai r, x.dan y pada penghantar atau
kabel yang digunakan, pengaturan pengaman yang digunakan seperti
circuit breaker.
Tampilan awal program perhitungan arus hubung singkat dengan
menggunakan ETAP versi 7.5.0 adalah sebagai berikut :
1) Menu pendataan, yang terdiri dari submenu antara lain :
- Form Create New Projrct File yaitu masukan dan keterangan yang
menyangkut penamaan dari projek yang akan dibuat, folder
penyimpanan, sistem unit, permohonan password, dan data base
access. Dapat dilihat pada gambar 3.4.
36
PUSPA LITA DESTIANI,2014
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA
REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Gambar 3.4 Form Create New Projrct File
- Form User Information yaitu masukan keterangan dan informasi
perihal user program tersebut. Dapat dilihat pada gambar 3.5
Gambar 3.5. Form User Information
37
PUSPA LITA DESTIANI,2014
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA
REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
- Form gambar yaitu gambar single line diagram yang terdiri dari
elemen-elemen seperti generator, transformator, kabel, pemutus
tenaga, beban statik, beban dinamis, busbar, dll. Dapat dilihat pada
gambar 3.6.
Gambar 3.6 Form single line diagram
2) Menu perhitungan, yang mempunyai submenu antara lain :
- Perhitungan impedansi input data berupa data-data/ parameter yang
diperoleh dari lapangan.
- Perhitungan arus hubung singkat pada setiap busbar dan data yang
digunakan sesuai dengan data lapangan yang diperoleh.
3) Menu data lapangan, yang diperoleh dari hasil obsevasi lapangan
yang berupa antara lain :
- Data spesifikasi generator.
- Data spesifikasi transformator.
38
PUSPA LITA DESTIANI,2014
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PERTAMINA
REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
- Data spesifikasi pemutus tenaga.
- Data spesifikasi saluran transmisi.
4) Menu laporan, yang dihasilkan dari pengolahan data atau perhitungan
yang diperlukan antara lain :
- Laporan impedansi saluran.
- Laporan arus per unit.
- Laporan arus hubung singkat.
5) Menu Utility , untk menambah atau mengganti user dan password.
6) Menu help, yang berupa menu bantuan panduan menjalankan
program ETAP 7.5.0.
e. Penentuan Hasil Gangguan Arus Hubung Singkat menggunakan
Perhitungan Manual dan Perhitungan menggunakan Program ETAP 7.5.0
Pada langkah ini penulis menganalisa kemungkinan-kemungkinan
yang terjadi pada gangguan arus hubung singkat di busbar 20kV, 3,15kV
dan 0,42kV. Seberapa besar hasil gangguan arus hubung singkat di
busbar 20kV, 3,15kV dan 0,42kV dengan menggunakan simulasi
program software ETAP 7.5.0 dan menggunakan perhitungan manual.
Setelah mengetahui hasil gangguan arus hubung singkat, tentukan yang
memiliki jenis gangguan arus hubung singkat terbesar dan terkecil. Dan
dari kedua perhitungan tersebut, manakah yang memiliki kinerja yang
lebih cepat dan tepat.