Analisis Gangguan Tiga Fasa

7/22/2019 Analisis Gangguan Tiga Fasa

http://slidepdf.com/reader/full/analisis-gangguan-tiga-fasa 1/6

1

ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT TIGA FASA SIMETRI

PADA CIRCUIT BREAKER DENGAN TEGANGAN 4360 V

Anggakara Syahbi S.1, Ir. Sulasno2 1Mahasiswa dan 2Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro

Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, IndonesiaEmail : [email protected]

Abstrak

Sistem proteksi memegang peranan penting dalam kelangsungan dan keamanan produksi energy listrik di

PT. Indonesia Power Tambak Lorok Semarang. System poteksi berfungsi untuk melindungi system tenaga listrik,

operator disekelilingnya, dan peralatan itu sendiri dari bermacam – macam ganguan yang mungkin terjadi.

Untuk menjaga kehandalan system diperlukan system proteksi. Switchgear merupakan suatu system

proteksi untuk menjaga kelangsungan pasokan listrik pada PLTU. Switchgear merupakan circuit breaker yang

digunakan untuk menghubungkan dan melepas beban listrik. Beberapa jenis circuit breaker dikembangkan untuk

meminimalis dampak gangguan. Satu diantaranya adalah air circuit breaker. Air circuit breaker adalah circuit

breaker yang menggunakan udara sebagai media pemadaman busur api.

Dalam kerja praktek ini, penulis ingin belajar tentang circuit breaker pada tegangan 4360 V. Dengan

laporan ini, para mahasiswa dapat belajar jenis circuit breaker yang bekerja pada switchgear.Kata kunci: proteksi, switchgear, circuit breaker I. PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangPada peralatan tegangan tinggi isolasi

sangat diperlukan untuk memisahkan dua ataulebih penghantar listrik yang bertegangansehingga antara penghantar-penghantar tersebuttidak terjadi lompatan listrik atau percikan.

Menurut standart ANSI circuit breakeryang di pasang pada Switchgear dengantegangan 4360 Volt memiliki kapasitas 500MVA dan arus nominal 1250 A. circuit breakeryang digunakan dalam pengamatan iniadalah air

blast circuit breaker.

1.2 Tujuan

Mengetahui secara teoritis nilai arushubung singkat yang terjadi pada circuit breakerdengan tegangan 4360 Volt

1.3 Pembatasan Masalah

Pembahasan tentang nilai arus hubungsingkat secara teoritis.

II. CIRCUIT BREAKERCircuit Breaker atau Pemutus Daya

(PMT) adalah peralatan pada sistem tenaga

listrik yang berfungsi untuk memutuskanatau menghubungkan pada rangkaian sistem

tenaga listrik dan sisi beban yang dapat

bekerja secara otomatis ketika terjadi

gangguan atau secara manual ketika

dilakukan perawatan atau perbaikan. Ketikakontak PMT dipisahkan, beda potensial diantara kontak tersebut menimbulkan medan

elektrik di antara kontak tersebut. Medan

elektrik ini akan menimbulkan ionisasi yangmengakibatkan terjadinya perpindahan

elektron bebas ke sisi beban sehingga

muatan akan terus berpindah ke sisi beban

dan arus tetap mengalir. Karena hal inimenimbulkan emisi thermis yang cukup

besar, maka timbul busur api (arc) di antara

kontak PMT tersebut. Agar tidakmengganggu kestabilan sistem, maka arc

tersebut harus segera dipadamkan.

Klasifikasi Circuit BreakerJenis-jenis PMT berdasarkan media

insulator dan material dielektriknya, adalah

terbagi menjadi empat jenis, yaitu: sakelar

PMT minyak, sakelar PMT udara hembus,sakelar PMT vakum dan sakelar dengan gas

SF6.2.1. Sakelar PMT Minyak

Sakelar PMT ini dapat digunakan

untuk memutus arus sampai 10 kA dan pada

rangkaian bertegangan sampai 500 kV. Padasaat kontak dipisahkan, busur api akan



2

terjadi didalam minyak, sehingga minyak

menguap dan menimbulkan gelembung gas

yang menyelubungi busur api, karena panasyang ditimbulkan busur api, minyak

mengalami dekomposisi dan menghasilkan

gas hydrogen yang bersifat menghambat produksi pasangan ion. Oleh karena itu, pemadaman busur api tergantung pada

pemanjangan dan pendinginan busur api dan

juga tergantung pada jenis gas HasilDekomposisi minyak.

Sakelar PMT minyak terbagi menjadi 2

jenis, yaitu:

1. Sakelar PMT dengan banyakmenggunakan minyak (Bulk Oil

Circuit Breaker)

2.

Sakelar PMT dengan sedikitmenggunakan minyak (Low oil

Content Circuit Breaker)

2.2. Sakelar PMT Udara Hembus (Air Blast

Circuit Breaker)Sakelar PMT ini dapat digunakan

untuk memutus arus sampai 40 kA dan pada

rangkaian bertegangan sampai 765 kV. PMTudara hembus dirancang untuk mengatasi

kelemahan pada PMT minyak, yaitu dengan

membuat media isolator kontak dari bahan

yang tidak mudah terbakar dan tidakmenghalangi pemisahan kontak, sehingga

pemisahan kontak dapat dilaksanakan dalam

waktu yang sangat cepat.

Gambar 1 Air Blast Circuit Breaker

2.3. Sakelar PMT vakum (Vacuum Circuit

Breaker)

Sakelar PMT ini dapat digunakan

untuk memutus rangkaian bertegangan

sampai 38 kV. Pada PMT vakum, kontakditempatkan pada suatu bilik vakum. Untuk

mencegah udara masuk kedalam bilik, maka

bilik ini harus ditutup rapat dan kontak bergeraknya diikat ketat dengan perapatlogam.

Gambar 2 Vacuum Circuit Breaker

2.4. Sakelar PMT Gas SF6 (SF6 Circuit

Breaker)Sakelar PMT ini untuk memutus arus

sampai 40 kA dan pada rangkaian

bertegangan sampai 765 kV, PMT yang

dipakai menggunakan media gas SF6(Sulphur hexafluoride).

Sifat gas SF6 murni adalah tidak berwarna,

tidak berbau, tidak beracun dan tidak mudahterbakar. Pada suhu diatas 150º C, gas SF6

mempunyai sifat tidak merusak metal, plastic dan bermacam bahan yang umumnya

digunakan dalam pemutus tenaga tegangantinggi.

Sakelar PMT SF6 ada 2 tipe, yaitu:

1. PMT Tipe Tekanan Tunggal (SinglePressure Type)

2. PMT Tipe Tekanan Ganda (Double

Pressure Type)

III. HASIL PERHITUNGAN DAN

ANALISIS

3.1 Hasil Perhitungan

Circuit Breaker yang digunakan adalah air blast circuit breaker. Dengan name plate

sebagai berikut :



3

V = 4.36 kV f = 50 Hz

I nominal = 1250 A If = 35 kA

S = 500 MVASalah satu ganguan pada switchgear

adalah gangguan saluran tiga fasa. Hal ini

terjadi karena disebabkan kesalahan padasystem, dan ada gangguan dari luar.Contoh Kesalahan pada sistem yang terjadi

pada switchgear 4.36 kV

52

B2

T1

11.5/150 kV

Source Z

B1

G

52 87

T2

11.5/4.36 kV

C1

T3

4.36/0.46 kV

M1

Static Load

C2

M2 M3 M4 M5

C3

M7 M8M6

C4

M7' M8'M6'

2x400-hp

2-pole

2x400-hp

2-pole

1500-hp

2-pole

3x300-hp

2-pole

3x300-hp

2-pole

Fault

B3

T4

150/4.36 kV

Source Z

8 7

87

52

5 2

5 1

51 51 51 51 51

Gambar 3 Single Line Diagram

Dari gambar dapat dilihat gangguan berada pada saluran 4.36 kV. Dari gambar

dapat dilihat angka 51, 52 dan 87.

51 adalah peralatan relay yang berfungsisebagai Over Current Relay.

52 adalah peralatan relay yang berfungsi

sebagai Circuit Breaker yang

dikendalikan dari Control Room.87 adalah peralatan relay yang berfungsi

sebagai relay arah arus.

3.1.1 Dari Generator dan Motor

3.1.1.1 Dari Rangkaian Beban Motor

a. Impedansi urutan Positif

V

M6//M7

8.247+j68.163

C3

0.46132+j0.86

M6'//M7'

8.247+j68.163

C4

0.46132+j0.86

M1

2.7298+j52.734

C2

0.068+j3.7197

T3

0.6391+j3.7197

M2//M3//M4//M5

1.154+j18.835

Fault

A

V

M6//M7,C38.71012+j69.023

M6'//M7',C48.71012+j69.023

M1,C22.7978+j56.4537

T30.6391+j3.7197

M2,M3,M4,M51.154+j18.835

Fault

V

MP14.35506+j34.5115

M1, C2

2.7978+j56.4537

T30.6391+j3.7197

M2, M3, M4, M51.154+j18.835

Fault

B C

V

MP1, T3

4.99416+j38.2312

M1, C2

2.7978+j56.4537M2, M3, M4, M5

1.154+j18.835

Fault

N1

V

Z total

1.546+j0.771249

Fault

D EGambar 4

Jaringan Impedansi Urutan Positif

Dari perhitungan urutan impedansi

diatas dapat dihitung nilai arus hubung

singkat pada tanda silang (fault), ganguanyang terjadi dalam single line diagram

adalah ganguan tiga saluran fasa tanpa

melibatkan tanah, dengan menggunakanrumus yang berlaku pada buku analisa

system tenaga listrik didapatkan sebagai berikut:

771249.0546.1

36.4'

1

j If

Z

E Ic Ib Ia If

If ’ = 2.26-0,50

kA



4

3.1.1.2 Dari Beban Generator


N1

Generator & B10.1138+j0.14634

Fault

Transformator & C10.0217+j1.00169

V

N1

V

Z total

0.1275+j0.0277

Fault

A B

Gambar 5




singkat pada tanda silang (fault), ganguan

yang terjadi dalam single line diagram

adalah ganguan tiga saluran fasa tanpamelibatkan tanah, dengan menggunakan

rumus yang berlaku pada buku analisa

system tenaga listrik didapatkan sebagai berikut:

0277.01275.0

36.4

1

j If

Z

E Ic Ib Ia If

If = 32.66-0,20

kA

Dari perhitungan arus hubungsingkat berasal dari penjumlahan dari

generator dan motor

If = If + If ’

= 32.66-0,20

kA + 2.26-0,50

kA

= 34.92-0,20 kA

Dengan menghitung impedansi

urutan positif, negatif dan nol pada arah dari

motor ke daerah hubung singkat dan dari

Jaringan (Reserve Auxiliary Transformator)ke daerah hubung singkat.

3.1.2 Dari Jaringan (Reserve AuxiliaryTransformator) dan Motor

3.1.2.1 Dari Rangkaian Beban Motor


V

M6//M7

8.247+j68.163

C30.46132+j0.86

M6'//M7'8.247+j68.163

C4

0.46132+j0.86

M12.7298+j52.734

C2

0.068+j3.7197

T30.6391+j3.7197

M2//M3//M4//M51.154+j18.835

Fault

A

V

M6//M7,C3

8.71012+j69.023

M6'//M7',C4

8.71012+j69.023

M1,C2

2.7978+j56.4537

T3

0.6391+j3.7197

M2,M3,M4,M5

1.154+j18.835

Fault

V

MP1

4.35506+j34.5115

M1,C2

2.7978+j56.4537

T3

0.6391+j3.7197

M2,M3,M4,M5

1.154+j18.835

Fault

B C

V

MP1, T3

4.99416+j38.2312

M1, C2

2.7978+j56.4537

M2, M3, M4, M5

1.154+j18.835

Fault

N1

V

Z total

1.546+j0.771249

Fault

D E

Gambar 6Jaringan Impedansi Urutan Positif






system tenaga listrik didapatkan sebagai

berikut:

771249.0546.1

36.4'

1

j If

Z

E Ic Ib Ia If

If ’ = 2.26-0,50

kA



5

3.1.2.2 Dari Beban Jaringan (Reserve

Auxiliary Transformator)

a. Impedansi urutan PositifN1

Source Z0.1235+j0.02195

Fault

Transformator & B30.0349+j1.00169

V

N1

V

Z total

0.1484+j0.0277

Fault

A B

Gambar 7







system tenaga listrik didapatkan sebagai

berikut:

0277.01484.0

36.4

1

j If

Z

E Ic Ib Ia If

If = 28.39-0,30 kA

Dari perhitungan arus hubung

singkat berasal dari penjumlahan dari

generator dan motorIf = If + If ’

= 28.39-0,30

kA + 2.26-0,50

kA

= 30.65-0,30 kA

3.2 Analisa

Dari perhitungan diatas dapat dilihatada perbedaaan antara sumber dari generator

dan jaringan dengan arus hubung singkat

adalah 34.92 kA dan 30.65 kA. Dari hasil

tersebut dapat dipilih bahwa sumber darigenerator yang digunakan karena memiliki

nilai arus hubung singkat yang paling besar.

Nilai impedansi urutan positif pada

generator adalah 0.1275 + j0.0277, dengan

cos 0.196 maka nilai k adalah 1,56.

Dengan melihat data diatas maka nilai S

adalah

kA Ibr

x Ibr

kxIf Ibr

584,54

3499056,1

6

6

104360545843

103

x x xS

xIbrxVxS

S = 412,24 MVA

Dapat dihitung juga arus nominal

36.43

6250

x In

In = 827,63 A

Dari perhitungan diatas dapat dilihat

bahwa nilai pemutus daya yang sesuaidigunakan adalah pemutus daya bertegangan

4,36 kV, 1250 A, 500 MVA hal ini sesuai

dengan nameplate yang tertera dalam

pemutus daya.

IV. KESIMPULANDari Perhitungan circuit breaker dengangangguan tiga fasa simetri yang sudah

dilakukan dapat diambil beberapa

kesimpulan antara lain :

1. Arus hubung singkat yang terbesar berasal dari generator dan motor

sehingga yang digunakan untuk bekerja

24 jam adalah generator.2. Arus hubung singkat dari generator dan

motor sebesar 34.92 kA, sedangkan

menurut name plate arus hubung

singkat 35 A, sehingga circuit breakeryang digunakan pada tegangan 4360 V

masih layak digunakan.



6

DAFTAR PUSTAKA[1] Tobing, Bonggas L,” Peralatan

Tegangan Tinggi”, Jakarta: PTGramedia Pustaka Utama,

2003.

[2] PT PLN, “Buku Petunjuk Operasi &Memelihara Peralatan UntukPemutus Tenaga”, Jakarta : PT

PLN Pembangkitan dan

Penyaluran Jawa Bagian Barat,1993.

[3] Ir. Sulasno,”Analisis Sistem Tenaga

Listrik edisi kedua”, Semarang:

Badan Penerbit UniversitasDiponegoro Semarang, 2001.

[4] Groupe Schneider Electric, “Design,

Operation and MaintenaceElectrical Substation”, Jakarta :

Groupe Schneider Electric,

1999.

[5] Groupe Schneider Electric, “TrainingManual 150 kV System”,

Jakarta : Groupe Schneider

Electric, 1999.

BIODATA

Anggakara Syahbi Syagata lahirdi semarang tanggal 30 April

1989. Menempuh pendidikan di

SDN Tlogosari Kulon 06 lulustahun 2000, melanjutkan keSMP negeri 15 Semarang lulus

tahun 2003, melanjutkan ke SMA Negeri 3

Semarang lulus tahun 2006, danmelanjutkan ke Universitas Diponegoro

Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro.

Memiliki motto kegagalan adalah

keberhasilan yang tertunda.

Pembimbing Penulis

Ir. Sulasno Anggakara S.S.

Analisis Gangguan Tiga Fasa

Documents

Transcript of Analisis Gangguan Tiga Fasa