TEKNIK TEGANGAN TINGGI

ANALISIS GANGGUAN SALURAN TRANSMISI

LISTRIK 150 kV DARI G.I. KAPAL KE G.I.

PESANGGARAN MENGGUNAKAN METODE ROOT

CAUSE ANALYSIS (RCA)

Oleh:

I MADE TEGUH WINASATRIA 1304405105

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA

2015

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dewasa ini, kebutuhan terhadap tenaga listrik menjadi prioritas utama bagi

masyarakat dunia pada umumnya dan masyarakat Indonesia khususnya. Dapat

dikatakan selain membutuhkan makanan, minuman, uang, masyarakat kini juga

tergantung pada ketersediaan tenaga listrik untuk mendukung kelancaran aktivitas

sehari-hari. Sementara itu, pertumbuhan penduduk, pertumbuhan ekonomi, serta

kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang semakin pesat menyebabkan

bertambahnya konsumsi listrik. Sistem penyaluran (transmisi) sebagai bagian dari

sistem tenaga listrik memegang peranan penting dalam penyampaian tenaga listrik

dari pusat-pusat pembangkit tenaga listrik ke gardu induk distribusi.

Saluran transmisi merupakan salah satu bagian penghubung antara pusat-

pusat tenaga listrik dengan sistem distribusi yang memiliki peran yang sangat vital

dalam sistem tenaga listrik. Akan tetapi, saluran transmisi juga merupakan bagian

sistem tenaga yang seringkali mengalami gangguan yaitu gangguan hubung

singkat pada khususnya. Penetuan gangguan pada saluran transmisi sangat penting

untuk mempercepat proses perbaikan. Jika terjadi hubung singkat dengan

resistansi begitu besar akan mengakibatkan arus gangguan sama dengan arus

nominal. Kondisi tersebut dapat mengakibatkan kerugian yang tak terdeteksi.

Jarak tempuh yang jauh, faktor alam dan penggunaan saluran transmisi yang

berada di atas tanah menyebabkan sistem transmisi rentan terhadap terjadinya

gangguan.

Dampak gangguan yang dirasakan oleh konsumen dapat berupa

pemadaman listrik dan resiko kerusakan peralatan elektronik. Dalam upaya

mengatasi masalah tersebut maka dalam penelitian ini digunakan metode Root

Cause analysis (RCA). Dengan penemuan akar masalah, diharapkan dapat

meminimalisir terulangnya masalah yang sama dikemudian hari dan mampu

memberikan rekomendasi tindakan perbaikan sehingga dapat menurunkan

kejadian gangguan.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian pada latar belakang, maka dapat diperoleh rumusan

masalah seperti berikut:

1. Apa kejadian dasar yang menyebabkan terjadinya gangguan pada

saluran transmisi 150 kV dari G.I. Kapal ke G.I Pesanggaran?

2. Berdasarkan penyebabnya, usulan perbaikan apa yang dapat diberikan

agar apabila terjadi gangguan pada saluran transmisi 150 kV?

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan pada penelitian ini adalah:

1. Agar dapat mengetahui kejadian apa saja yang dapat menyebabkan

terjadinya gangguan saluran transmisi 150 kV dari G.I. Kapal ke G.I.

Pesanggaran.

2. Agar dapat memberikan usulan perbaikan terhadap gangguan yang

terjadi pada saluran transmisi 150 kV dari G.I. Kapal ke G.I.

Pesanggaran.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini ialah agar dapat mengetahui kejadian-kejadian apa

saja yang menyebabkan terjadinya gangguan pada saluran transmisi 150 kV dari

G.I. Kapal ke G.I. Pesanggaran, serta dapat member usulan perbaikan terhadap

gangguan yang terjadi.

1.5 Batasan Masalah

Batasan masalah dibuat untuk menghindari pembahasan yang terlalu luas,

maka dari itu diberikan batasan masalah pada penelitian ini membahas gangguan-

gangguan yang terjadi pada saluran transmisi 150 kv dari G.I. Kapal ke G.I.

Pesanggaran.

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Mutakhir

Penelitian mengenai gangguan yang terjadi pada saluran transmisi telah

banyak dilakukan. Beberapa penelitian yang telah dilakukan sebelumnya terkait

saluran transmisi, dijadikan sebagai acuan (referensi) dalam pengembangan

pembahasan pada proposal ini. Hal ini dilakukan bertujuan untuk menentukan

batasan-batasan masalah yang akan dibahas pada proposal ini. Adapun beberapa

tinjauan mutakhir dari referensi penelitian tersebut adalah sebagai berikut :

1. Penelitian yang berjudul “Deteksi Gangguan pada Saluran Transmisi

Menggunakan Wavelet dan Discriminant Analysis” oleh Febrianto

Wahyu Utomo, I.G.N Satriyadi Hernanda, Dimas Anton Asfani (2013).

Penelitian tersebut membahas mengenai mendeteksi gangguan pada

saluran transmisi dengan menggunakan wavelet dan Discriminant

Analysis.

2. Penelitian yang berjudul “Analisi Gangguan Sistem Transmisi Listrik

Menggunakan Metode Root Cause Analysis (RCA)” oleh Luh Nyoman

Widyastuti (2013). Penelitian tersebut membahas mengenai analisa

yang dilakukan terhadap gangguan sistem transmisi listrik milik PT.

PLN (Persero) di Sumatera.

2.2 Tinjauan Pustaka

2.2.1 Sistem Tenaga Listrik

Untuk keperluan penyediaan tenaga listrik diperlukan berbagai peralatan

listrik yang dihubungkan satu sama lain sehingga mempunyai inter relasi dan

secara keseluruhan membentuk suatu sistem tenaga listrik. Sistem tenaga listrik

yang dimaksud adalah sekumpulan pusat listrik dan gardu induk (pusat beban)

yang satu sama lain dihubungkan oleh jaringan transmisi sehingga merupakan

satu kesatuan interkoneksi. Proses penyaluran tenaga listrik dibagi menjadi tiga

bagian penting, yaitu Pembangkitan, Penyaluran (transmission) dan distribusi

(distribution) seperti dapat dilihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Tiga komponen utama dalam penyaluran tenaga listrik

(Sumber: Marsudi, 2006)

2.2.1.1 Pusat Pembangkit Listrik (Power Plant)

Yaitu tempat energi listrik pertama kali dibangkitkan, dimana terdapat

turbin sebagai penggerak mula (Prime Mover) dan generator yang

membangkitkan listrik. Biasanya dipusat pembangkit listrik juga terdapat gardu

induk. Peralatan utama pada gardu induk antara lain : transformer, yang berfungsi

untuk menaikan tegangan generator (11,5 kV) menjadi tegangan

transmisi/tegangan tinggi (150kV) dan juga peralatan pengaman dan pengatur.

Jenis pusat pembangkit yang umum antara lain PLTA (pembangkit Listrik Tenaga

Air), PLTU (Pusat Listrik Tenaga Uap), PLTG (Pusat Listrik Tenaga Gas), PLTN

(Pusat Listrik Tenaga Nuklir).

2.2.1.2 Transmisi Tenaga Listrik

Merupakan proses penyaluran tenaga listrik dari tempat pembangkit tenaga

listrik (Power Plant) hingga Saluran distribusi listrik (substation distribution)

sehingga dapat disalurkan sampai pada konsumer pengguna listrik.

2.2.1.3 Sistem Distribusi

Merupakan subsistem tersendiri yang terdiri dari : Pusat Pengatur

(Distribution Control Center, DCC), saluran tegangan menengah (6kV dan 20kV,

yang juga biasa disebut tegangan distribusi primer) yang merupakan saluran udara

atau kabel tanah, gardu distribusi tegangan menengah yang terdiri dari panel-panel

pengatur tegangan menengah dan trafo sampai dengan panel-panel distribusi

tegangan rendah (380V, 220V) yang menghasilkan tegangan kerja/ tegangan jala-

jala untuk industri dan konsumen.

Tenaga listrik dibangkitkan dalam pusat - pusat listrik seperti PLTA,

PLTU, PLTG, PLTP, PLTGU dan PLTD kemudian disalurkan melalui saluran

transmisi setelah terlebih dahulu dinaikkan tegangannya oleh transformator penaik

tegangan yang ada di pusat pembangkit listrik. Saluran tegangan tinggi di

Indonesia mempunyai tegangan 150 kV yang disebut sebagai saluran udara

tegangan tinggi (SUTT) dan tegangan 500 kV yang disebut sebagai saluran udara

tegangan ekstra tinggi (SUTET). Tenaga listrik yang disalurkan melalui saluran

transmisi akan menuju ke Gardu Induk (GI) untuk diturunkan tegangannya

melalui transformator penurun tegangan menjadi tegangan menengah atau yang

juga disebut tegangan distribusi primer yang memiliki tegangan 20 kV. Saluran

transmisi mempunyai suatu sistem yang kompleks yang mempunyai karakteristik

yang berubah-ubah secara dinamis sesuai keadaan sistem itu sendiri. Adanya

perubahan karakteristik ini dapat menimbulkan masalah jika tidak segera

diantisipasi. Dalam hubungannya dengan sistem pengamanan suatu system

transmisi, adanya perubahan tersebut harus mendapat oerhatian yang besar

mengingat saluran transmisi memiliki arti yang sangat penting dalam proses

penyaluran daya. Masalah-masalah yang timbul pada saluran transmisi

diantaranya terutama adalah:

1. Pengaruh perubahan frekuensi sistem

2. Pengaruh dari ayunan daya pada sistem

3. Pengaruh gangguan pada sistem transmisi

2.2.2 Saluran Transmisi

Transmisi adalah proses penyaluran energi listrik dari satu tempat ke

tempat lainnya, yang besaran tegangannya dapat dibagi menjadi beberapa kelas,

yaitu: Tegangan Ultra Tinggi (UHV), Tegangan Ekstra Tinggi (EHV), Tegangan

Tinggi (HV), Tegangan Menengah (MHV), dan Tegangan Rendah (LV).

Sedangkan transmisi tegangan tinggi adalah sebuah proses penyaluran energi

listrik dari satu gardu induk ke gardu induk lainnya. Dimana dalam proses

penyaluran energi listrik tersebut terdiri dari konduktor yang direntangkan antara

tiang-tiang (tower) melalui isolator-isolator, dengan sistem tegangan tinggi.

Standar tegangan tinggi yang berlaku di Indonesia adalah : 30 KV, 70 KV dan

150 KV (Arismunandar, 1979).

2.2.2.1 Saluran Transmisi Berdasarkan Pemasangan

Berdasarkan pemasangannya, saluran transmisi dibagi menjadi dua

kategori, yaitu:

1. Saluran udara (overhead lines) adalah saluran transmisi yang menyalurkan

energi listrik melalui kawat-kawat yang digantung pada isolator antar menara

atau tiang transmisi. Keuntungan dari saluran transmisi udara adalah lebih

murah, mudah dalam perawatan, mudah dalam mengetahui letak gangguan,

mudah dalam perbaikan, dan lainnya. Namun juga memiliki kerugian, antara

lain: karena berada di ruang terbuka, maka cuaca sangat berpengaruh terhadap

keandalannya, dengan kata lain mudah terjadi gangguan, seperti gangguan

hubung singkat, gangguan tegangan lebih karena tersambar petir, dan

gangguan-gangguan lainnya. Dari segi estetika/keindahan juga kurang,

sehingga saluran transmisi bukan pilihan yang ideal untuk suatu saluran

transmisi didalam kota.

2. Saluran kabel tanah (underground cable) adalah saluran transmisi yang

menyalurkan energi listrik melalui kabel yang dipendam didalam tanah.

Kategori saluran transmisi seperti ini adalah yang favorit untuk pemasangan di

dalam kota, karena berada didalam tanah, maka tidak mengganggu keindahan

kota dan juga tidak mudah terjadi gangguan akibat kondisi cuaca atau kondisi

alam. Namun juga memilik kekurangan. Seperti: mahalnya biaya investasi dan

sulitnya menentukan titik gangguan dan perbaikannya.

2.2.2.2 Saluran Transmisi Berdasarkan Tegangan

1. Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) 200 kV-500 kV Pada

umumnya digunakan pada pembangkitan dengan kapasitas di atas 500 MW.

Tujuannya adalah agar drop tegangan dan penampang kawat dapat direduksi

secara maksimal, sehingga diperoleh operasional yang efektif dan efisien.

Permasalahan mendasar pembangunan SUTET adalah: konstruksi tiang (tower)

yang besar dan tinggi, memerlukan tapak tanah yang luas, memerlukan isolator

yang banyak, sehingga pembangunannya membutuhkan biaya yang besar.

Pembangunan transmisi ini cukup efektif untuk jarak 100 km sampai dengan

500 km.

2. Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 30 kV-150 kV Tegangan operasi

antara 30 kV sampai dengan 150 kV. Konfigurasi jaringan pada umumnya

single atau double sirkuit, dimana 1 sirkuit terdiri dari 3 fasa dengan 3 atau 4

kawat. Biasanya hanya 3 kawat dan penghantar netralnya digantikan oleh tanah

sebagai saluran kembali. Apabila kapasitas daya yang disalurkan besar, maka

penghantar pada masing-masing phasa terdiri dari dua atau empat kawat

(Double atau Qudrapole) dan berkas konduktor disebut Bundle Conductor.

2.2.3 Komponen Utama Saluran Transmisi

Saluran transmisi tenaga listrik memiliki beberapa komponen utama yang

terdiri dari:

2.2.3.1 Menara Transmisi atau Tiang Transmisi

Pada suatu sistem tenaga listrik, energi listrik yang dibangkitkan dari pusat

pembangkit listrik ditransmisikan ke pusat-pusat pengatur beban melalui suatu

saluran transmisi, saluran transmisi tersebut dapat berupa saluran udara atau

saluran bawah tanah, namun pada umumnya berupa saluran udara. Energi listrik

yang disalurkan lewat saluran transmisi udara pada umumnya menggunakan

kawat telanjang sehingga mengandalkan udara sebagai media isolasi antara kawat

penghantar tersebut dengan benda sekelilingnya, dan untuk menyanggah atau

merentang kawat penghantar dengan ketinggian dan jarak yang aman bagi

manusia dan lingkungan sekitarnya, kawat-kawat penghantar tersebut dipasang

pada suatu konstruksi bangunan yang kokoh, yang biasa disebut menara atau

tower. Ada 2 jenis konstruksi menara SUTT yang biasa digunakan yaitu

konstruksi menara besi baja dan tiang beton seperti terlihat pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Jenis konstruksi saluran transmisi tegangan tinggi (SUTT)

(a) Konstruksi tower besi baja (b) Konstruksi tiang beton

(Sumber : SPLN 121 : 1996)

Konstruksi menara besi baja merupakan jenis konstruksi SUTT ataupun

SUTET yang paling banyak digunakan di jaringan PLN, karena mudah dirakit

terutama untuk pemasangan di daerah pegunungan dan jauh dari jalan raya.

Penggunaan konstruksi menara besi baja perlu pengawasan yang intensif, karena

besi baja yang terdapat pada menara rawan terhadap pencurian sehingga

mengakibatkan menara listrik tersebut roboh, dan penyaluran energi listrik ke

konsumen menjadi terganggu.

2.2.4 Gangguan Pada Saluran Transmisi

Gangguan pada rangkaian adalah semua kegagalan yang berhubungan

dengan aliran arus ke beban. Berikut ini adalah gangguan di saluran transmisi:

2.2.4.1 Gangguan Satu Fasa Ke Tanah

Gangguan satu fasa ke tanah merupakan jenis gangguan yang sering

terjadi. Gangguan ini merupakan 85% dari total gangguan pada transmisi saluran

udara. Contoh gangguan satu fasa ke tanah adalah gangguan akibat adanya pohon

yang menimpa salah satu fasa pada saluran transmisi tenaga listrik. Pada saat

terjadi gangguan satu fasa ke tanah pada fasa a maka Ib = 0, Ic = 0 dan Va = 0,

sehingga persamaan arus dan tegangannya menjadi seperti berikut:

Ia1 = Ia2 = Ia0

Va = Va0 + Va1 + Va2 = -Ia1 Z0 + Ea – Ia1 Z1 – Ia1 Z2 = 0

Sehingga diperoleh:

Ia1 = Ea

Z1+Z2 Z0 …………………………………………………………

(2.1)

Karena terdapat hubungan dengan tanah maka pada gangguan satu fasa ke tanah

mengalir arus Ia0. Sedangkan bila tidak terdapat hubungan dengan tanah seperti

gangguan dua fasa maka arus Ia0 tidak ada atau Ia0 = 0.

2.2.4.2 Gangguan Dua Fasa

Gangguan dua fasa biasanya disebabkan oleh adanya kawat putus dan

mengenai fasa lain. Pada gangguan ini, fasa yang terganggu adalah fasa b dan fasa

c. tetapi gangguan dua fasa ini tidak terhubung dengan tanah sehingga fasa c yang

terganggu berlaku hubungan sebagai berikut Vb = Vc, Ia = 0 dan Ib = -Ic.

Dengan generator dihubungkan dengan tanah maka Z0 bernilai tertentu

sehingga Va0 = 0. Dengan menggunakan persamaan Va1 = Va2 diperoleh 0 = Ea – Ia1

Z1 – Ia1 Z2, sehingga dengan penyelesaian untuk Ia1 diperoleh :

Ia1 = Ea

Z1+Z2 ……………………………………………………………

(2.2)

a. Gangguan Dua Fasa Ke Tanah

Pada gangguan dua fasa ke tanah dengan fasa yang terganggu adalah fasa b dan

fasa c maka Vb = 0, Vc = 0, dan Ia = 0, persamaannya menjadi sebagai berikut:

Sehingga diperoleh Va1 = Va2 = Va3

Ia1 + Ia2 + Ia0 = 0

Ea

Z0−Ia1

Z1

Z0+

Ea

Z1−Ia1+

Ea

Z2−Ia1

Z1

Z2=

Ea

Z1

Sehingga diperoleh

Ia1 = Ea

Z1+Z2 Z0 /¿ ¿¿¿¿ ………………………………………………………(2.3)

Pada gangguan dua fasa ke tanah mengalir arus Ia0 karena terdapat

hubungan dengan tanah.

2.2.4.3 Gangguan Tiga Fasa

Gangguan tiga fasa merupakan gangguan simetris, karena kesimetrisan

tegangan dan arus pada saat terjadinya gangguan. Jenis gangguan ini dapat

disebabkan oleh kegagalan isolasi pada peralatan atau adanya flashover pada

saluran yang disebabkan oleh petir atau kesalahan operasi dari petugas. Gangguan

ini merupakan jenis gangguan yang paling jarang terjadi namun harus

diperhitungkan dalam perencanaan, karena gangguan ini mengakibatkan

mengalirnya arus yang sangat tinggi pada peralatan proteksi sehingga harus dapat

dideteksi oleh rale.

Sifat arus gangguan simetris, artinya arus gangguan akan menuju ke

keadaan steady state, tetapi tetap terganggu. Pada gangguan tiga fasa, karena

kesimetrisannya maka secara teori tidak akan terdapat arus I0 dan I2.

2.2.5 Konsep RCA

Menurut Rooney dan Heuvel (2004), RCA adalah proses empat langkah

yang meliputi:

1. Pengumpulan data Tanpa lengkap informasi dan pemahaman tentang

kejadian tersebut, faktor-faktor penyebab dan akar penyebab yang

terkait dengan kejadian tersebut tidak dapat diidentifikasi. Sebagian

besar waktu yang dihabiskan dalam menganalisis suatu peristiwa akan

dihabiskan dalam pengumpulan data.

2. Pembuatan diagram faktor penyebab. Dimulai dengan fishbone chart

yang dimodifikasi setiap kali fakta yang lebih relevan terungkap. Faktor

penyebab adalah semua hal yang berkontribusi (kesalahan manusia dan

kegagalan komponen) pada kejadian, yang jika dihilangkan, akan

mampu mencegah terjadinya atau mengurangi keparahan. Dalam

banyak analisis tradisional, semua perhatian akan dicurahkan pada

faktor penyebab yang paling terlihat.

3. Identifikasi akar penyebab. Langkah ini melibatkan penggunaan

diagram keputusan untuk mengidentifikasi alasan yang mendasari atau

alasan dari setiap faktor penyebab. Struktur diagram menunjukkan

proses penalaran dari para peneliti dengan membantu mereka menjawab

pertanyaan tentang mengapa faktor penyebab tertentu ada atau terjadi.

Identifikasi akar penyebab membantu penyidik menentukan alasan

mengapa peristiwa itu terjadi sehingga masalah di sekitar kejadian

dapat diatasi.

4. Pencarian Rekomendasi dan implementasi. Langkah berikutnya adalah

pencarian rekomendasi. Setelah identifikasi akar penyebab untuk faktor

penyebab tertentu, rekomendasi yang dapat dicapai untuk mencegah

kekambuhan.

BAB III

METODE PENELITIAN/PENULISAN

3.1 Tempat Dan Waktu Penelitian

Penelitian dan analisis data dilakukan di PT. PLN (Persero) Rayon Kapal.

Waktu pelaksanaan dimulai dari bulan Februari 2015.

3.2 Analisis Data

Data adalah sumber referensi yang sangat penting yang digunakan dalam

penelitian ini. Ada dua faktor yang perlu diperhatikan dalam melaksanakan

penelitian ini, yaitu sumber data dan metode pengumpulan data.

3.2.1 Sumber Data

Sumber data yang digunakan dalam pembahasan proposal ini adalah data

sekunder yang diperoleh dari PT. PLN (Persero) Rayon Kapal dan studi literatur

serta sumber-sumber lain yang mendukung usulan proposal ini.

3.2.2 Metode Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data menggunakan metode kuantitatif data-data

yang dikumpulkan berupa angka dengan data historis.

3.3 Analisis Data

Analisis dalam penelitian proposal yang akan dilakukan berada dalam

tahapan berikut:

1. Pengumpulan data beban jaringan Gardu Induk Kapal ke Gardu Induk

Pesanggaran.

2. Pengolahan data yang telah di dapat.

DAFTAR PUSTAKA

http://staff.ui.ac.id/system/files/users/chairul.hudaya/material/

papertransmissionofelectricalenergy.pdf

http://download.portalgaruda.org/article.php?

article=178679&val=5448&title=ANALISIS%20KEGAGALAN%20ISOLASI

%20AKIBAT%20PARTIAL%20DISCHARGE%20PADA%20KABEL

%20NA2XSEBY%2020%20KV%20BERISOLASI%20XLPE%20DAN%20PVC

http://lib.ui.ac.id/file?file=digital/126799-R0308155-Studi%20konsep-

Literatur.pdf

http://download.portalgaruda.org/article.php?

article=173792&val=4694&title=ANALISIS%20GANGGUAN%20SISTEM

%20TRANSMISI%20LISTRIK%20MENGGUNAKAN%20METODE

%20ROOT%20CAUSE%20ANALYSIS%20(RCA)

http://download.portalgaruda.org/article.php?article=89077&val=4186

http://mte.pasca.mercubuana.ac.id/wp-content/uploads/2013/02/03.Mudrik.pdf

https://wisuda.unud.ac.id/pdf/1004405021-3-BAB%20II.pdf

https://wisuda.unud.ac.id/pdf/0904405050-3-BAB%202.pdf

LAMPIRAN