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
Top Related