simulasi dan analisis gangguan hubung singkat tiga fasa ke

Simulasi dan Analisis Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa ke Tanah pada

Sistem Distribusi PT Bukit Asam (Persero), Tbk.

Maula Darda Natanegara, I Made Ardita Y

Department of Electrical Engineering, Universitas Indonesia, Kampus UI Depok, 16424, Indonesia

E-mail: [email protected]

Abstrak

Energi listrik yang dibutuhkan untuk aktivitas pertambangan sangat diwajibkan memiliki kualitas yang baik

dan aman bagi sistem tenaga listrik dan keselamatan manusia. Gangguan hubung singkat harus dihindari agar sistem

tenaga listrik bekerja dengan optimal. Oleh karena itu, skripsi ini dilakukan dengan metode studi literatur dengan

mencari dan mengumpulkan bahan yang ada kaitannya dengan dengan gangguan hubung singkat. Selanjutnya,

dirancang suatu sistem tenaga listrik PT Bukit Asam (Persero), Tbk. dengan menggunakan software ETAP 12.6.0

(Electric Transient Analyzer Program) yang kemudian dilakukan simulasi gangguan hubung singkat pada rel 20 kV

di sistem saat konfigurasi beban 60%, 80% dan 100% agar didapatkan kemampuan sistem yang optimal. Hasil dari

simulasi menunjukkan bahwa ketika konfigurasi beban 100%, seluruh rel 20 kV pada sistem tenaga listrik terdapat

arus hubung singkat yang tinggi dan diatas kapasitas lebur pemutus tenaga sehingga direkomendasikan

peningkatakan kapasitas lebur pemutus tenaga atau pemasangan CLR (Current Limitting Reactor) untuk membatasi

arus hubung singkat yang terjadi pada rel 20 kV.

Simulasi dan ..., Maula Darda Natanegara, FT UI, 2016

Simulation and Analysis Short Circuit Disturbance Three Fase to Ground in PT Bukit

Asam (Persero), Tbk. Distribution System

The electrical energy for mining activities is very required to have a good quality and safe for electrical power

systems and human safety . Short circuit must be avoided so that the power system to work optimally . Therefore,

this thesis carried out by the method of literature study and collect materials in connection with the short circuit.

Furthermore, I designed an electrical power system PT Bukit Asam (Persero), Tbk. using software ETAP 12.6.0

(Electric Transient Analyzer Program) which is then simulated short circuit at busbar 20 kV when current load

configurations of 60%, 80% and 100% in order to obtain optimal system capabilities. The results of the simulations

show that when the configuration to 100% load, the entire busbar 20 kV of the power system are short-circuit current

is high and above rating circuit breaker so it is recommended to increase rating capacity circuit breaker or installation

CLR (Current Limitting Reactor) for current limiting short circuit on a rail 20 kV.

Keyword: Power System, Short Circuit Current, ETAP 12.6.0

I. Pendahuluan

Listrik pada zaman sekarang sudah menjadi kebutuhan primer manusia. Bukan hanya dalam hal

aktivitas sehari-hari tetapi juga dibutuhkan dalam aktivitas pertambangan. Kita mengetahui

bahwa Indonesia menyimpan sumber daya alam yang sangat besar, untuk dapat memanfaatkan

sumber daya alam tersebut dibutuhkan listrik untuk melakukan aktivitas pertambangan agar lebih

efisien dan praktis. Penyedia listrik di Indonesia adalah PLN dan biaya listrik untuk aktivitas

pertambangan sangat besar. Oleh karena itu, PT Bukit Asam (Persero), Tbk membuat PLTU

3X10 MW milik sendiri untuk menghemat pengeluaran biaya dalam hal kebutuhan listrik, selain

itu PT Bukit Asam juga memakai sumber tenaga listrik dari PLN 65 MW.

Energi listrik yang dibutuhkan untuk aktivitas pertambangan sangat diwajibkan memiliki kualitas

yang baik dan aman bagi sistem tenaga listrik dan keselamatan manusia. Banyak aspek yang

harus diperhatikan dalam sistem tenaga listrik, tetapi pada tulisan ini akan lebih berkonsentrasi

pada studi kasus arus gangguan hubung singkat karena beban lisrik pertambangan yang besar dan

tinggi. Hal yang akan dibahas lebih dalam lagi adalah gangguan hubung singkat pada sistem

tenaga listrik di PT Bukit Asam (Persero).


Dalam sistem tenaga listrik, gangguan hubung singkat harus dihindari karena dapat mengganggu

nilai kualitas daya, mengganggu kestabilan sistem, penuaan umur alat, merusak alat dan yang

paling parah adalah terjadinya pemadaman yang merupakan tanda kegagalan sistem tenaga

listrik.

Tujuan dari penulisan ini adalah membuat konfigurasi baru sistem tenaga listrik pada jalur

pendistribusian PT Bukit Asam dan akan dibahas tentang gangguan arus hubung singkat singkat

pada jalur sistem tenaga listrik PT Bukit Asam. Dari studi tersebut akan dilihat besarnya

gangguan yang terjadi pada sistem kemudian memberikan rekomendasi untuk membuat sistem

menjadi optimal.

Dalam penulisan ini, sistem tenaga listrik yang akan dijadikan objek penelitian adalah jalur

distribusi PT Bukit Asam (Persero). Pembahasan dari skripsi ini memiliki batasan-batasan antara

lain :

1. SLD yang digunakan yaitu SLD PT Bukit Asam desain terbaru

2. Skenario total beban yang digunakan yaitu 60%, 80% dan 100%

3. Jenis gangguan dibatasi pada gangguan arus hubung singkat tiga fasa ke tanah di rel

MSS 20 kV, yaitu rel MSS New Banko 20 kV, rel MSS New TAL 20 kV dan rel MSS

Existing 20 kV.

4. Software yang digunakan untuk analisis adalah ETAP 12.6.0

II. Tinjauan Teoritis

Pengertian Gangguan Hubung Singkat

Gangguan hubung singkat merupakan gangguan berbahaya yang paling umum terjadi pada

komponen sistem distribusi tenaga listrik dan merupakan permasalahan utama dalam

mengembangkan dan mengaplikasikan sistem proteksi. Hubung singkat adalah kondisi hubungan

langsung antara dua terminal yang mempunyai impedansi antara keduanya relatif kecil sekali

sehingga terjadi aliran arus yang tidak normal (sangat besar) yang biasa disebut arus hubung

singkat. Adanya hubung singkat menimbulkan arus lebih yang pada umumnya jauh lebih besar

daripada arus pengenal peralatan dan terjadi penurunan tegangan pada sistem tenaga listrik,

sehingga bila gangguan tidak segera dihilangkan dapat merusak peralatan dalam sistem tersebut.


Besarnya arus hubung singkat yang terjadi sangat dipengaruhi oleh jumlah pembangkit yang

masuk pada sistem, letak gangguan dan jenis gangguan.

Gangguan hubung singkat dapat terjadi antarfasa, atau antara fasa dan tanah, atau keduanya.

Persentasi kejadian gangguan adalah :

Satu fasa ke tanah : 70% - 80%

Fasa ke fasa ke tanah : 17% - 10%

Fasa ke fasa : 10% - 8%

Tiga fasa : 3% - 2%

Pengertian Terminologi Arus Hubung Singkat

Di samping menghitung arus hubung singkat pada peralatan sistem tenaga listrik, penting juga

mengetahui terminologi yang digunakan dalam mengkarakteristikan gelombang arus hubung

singkat. Gambar 2.1 di bawah menunjukkan rangkaian tiga fasa seimbangdi mana L dan R adalah

induktansi dan resistansi rangakain tiap fasa, dan Le dan Re adalah induktansi dan resistansi pada

jalur pentanahan.

v! t = 2V!"# sin ωt+ φi i = r, y, b (2.1)

di mana Vrms adalah besar tegangan rms , ω = 2πf dalam rad/s, f adalah frekuensi daya lsitrik

dalam Hz, dan φ adalah sudut fasa tegangan dalam radian yang didapat dari

φy = φr − 2π/3 φb = φr + 2π/3 (2.2)

Jika terjadi hubung singkat antara ketiga fasa dan ground, yaitu antara fasa r, y, b dan ground

pada saat t = 0, maka dapat kita tuliskan

𝐿 !!!(!)!"

+ 𝑅𝑖! 𝑡 + 𝐿!!!!(!)!"

+ 𝑅!𝑖! 𝑡 = 𝑣! 𝑡 𝑖 = 𝑟,𝑦, 𝑏 (2.3)

dengan mensubtitusikan i = r, y, b ke dalam persamaan (2.3), maka persamaan menjadi

𝐿 !!"𝑖! 𝑡 + 𝑖! 𝑡 + 𝑖! 𝑡 + 𝑅[𝑖! 𝑡 + 𝑖! 𝑡 + 𝑖! 𝑡 ] (2.4)

+3𝐿!𝑑𝑖!(𝑡)𝑑𝑡 + 3𝑅!𝑖! 𝑡 = 𝑣! 𝑡 + 𝑣! 𝑡 + 𝑣! 𝑡

karena rangkaian seimbang, maka

𝑣! 𝑡 + 𝑣! 𝑡 + 𝑣! 𝑡 = 0 (2.5)


dari Gambar 2.1 juga terlihat bahwa

𝑖! 𝑡 + 𝑖! 𝑡 + 𝑖! 𝑡 = 0 (2.6)

dengan mensubtitusikan persamaan (2.5) dan (2.6) ke persamaan (2.4), maka

didapatkan

(𝐿 + 3𝐿!)!!!(!)!"

+ (𝑅 + 3𝑅!)𝑖! 𝑡 = 0 (2.7)

Solusi dari persamaan (2.7) adalah

𝑖! 𝑡 = 𝐾𝑥 exp !!!!!!!!! !!!

(2.8)

di mana K adalah konstanta yang memenuhi kondisi awal. Karena rangkaian merupakan sistem

yang seimbang, maka ie(t = 0) = 0. Sehingga persamaan (2.8) menghasilkan K = 0 dan ie(t) = 0.

Dengan kata lain, pada gangguan tiga fasa tidak ada arus yang mengalir pada jalur pentanahan

dan ketiga arus gangguan ii(t) akan mengalir pada rangkaian fasanya sendiri-sendiri. Dengan nilai

ie(t) = 0, maka solusi dari persamaan (2.3) adalah

𝑖! 𝑡 = 2𝐼!"# sin 𝜔𝑡 + 𝜑! − tan!!!"!

− sin 𝜑! − 𝑡𝑎𝑛!!!"!

×𝑒𝑥𝑝 !!! !

(2.9)

dengan

𝐼!"# =!!"#

!!! !" ! (2.10)

Persamaan (2.9) dapat ditulis kembali sebagai penjumlahan dari komponen AC

dan komponen DC satu arah sebagai berikut:

𝑖! = 𝑖! !" 𝑡 + 𝑖! !" 𝑡 𝑖 = 𝑟,𝑦, 𝑏 (2.11)

di mana

𝑖! !" (𝑡) = 2𝐼!"# 𝑠𝑖𝑛 𝜔𝑡 + 𝜑! − 𝑡𝑎𝑛!!!"!

(2.12)

dan

𝑖!(!") = − 2𝐼!"#𝑠𝑖𝑛 𝜑! − 𝑡𝑎𝑛!!!"!

×𝑒𝑥𝑝 !!(! !)

(2.13)

Pada analisis ini, besar komponen arus bolak-balik (AC) adalah konstan karena diasumsikan

induktansi sumber L konstan atau tidak terpengaruh waktu. Dan asumsi ini valid hanya jika

lokasi gangguan hubung singkat terjadi jauh dari mesin listrik yang memberikan arus hubung


singkat menuju gangguan. Besaran awal dari komponen DC pada setiap fasa bergantung pada

posisi gelombang tegangan pada saat hubung singkat terjadi dan pada besarnya komponen arus

AC Irms. Laju penurunan komponen arus DC bergantung pada konstanta waktu rangkaian L/R

atau X/R rasio di mana X/R = ωL/R. Sekali lagi, asumsi nilai L yang konstan membuat rasio X/R

juga konstan sehingga laju penurunan pun menjadi konstan.

Komponen Simetri

Komponen simetris yang pertama kali diperkenalkan oleh C. L. Fortescue pada tahun 1918

merupakan sebuah teknik yang cukup baik untuk menganalisa ketidakseimbangan pada listrik

tiga fasa. Fortescue mendefinisikan sebuah transformasi linear dari komponen tiga fasa ke sebuah

komponen baru yang disebut komponen simetris.

Fortescue membuktikan bahwa ketidakseimbangan tiga fasa pada tegangan atau arus dapat dirinci

menjadi 3 komponen keseimbangan yaitu :

a. Urutan positif (positive sequence)

Komponen urutan positif memiliki tiga buah fasor yang magnitudenya sama besar tetapi

memiliki perbedaan fasa sebesar 1200. Biasanya arus atau tegangan urutan positif disebut

sebagai urutan “abc” dan disimbolkan dengan subscript “1” atau

“+”. Komponen urutan positif juga memiliki urutan fasa yang sama dengan original power

system.

b. Urutan negatif (negative sequence)

Komponen urutan negatif memiliki tiga buah fasor yang magnitudenya samabesar tetapi

memiliki perbedaan fasa sebesar 1200. Biasanya arus atau tegangan urutan negatif disebut

sebagai urutan “acb” dan disimbolkan dengan subscript “2” atau “-”. Komponen urutan

negatif juga memiliki urutan fasa yang berlawanan dengan original power system.

c. Urutan nol (zero sequence)

Komponen urutan nol adalah komponen yang terdiri atas tiga buah fasor yang magnitude

sama besar dan beda fasanya adalah 00. Biasanya arus atau tegangan urutan nol disimbolkan

dengan subscript “0”.


Pada perhitungan komponen simetris, terdapat sebuah vektor atau biasa disebut operator “a”.

Operator ini memiliki magnitude sebesar 1 dan besar fasa 1200. Dalam bentuk bilangan kompleks

dapat ditulis ke dalam bentuk :

a = 1� 1200

Jadi dapat diperoleh,

a2 = 1∠2400

a3 = 1

Sehingga,

1 + a + a2 = 0 (2.14)

Pada komponen simetris, perhitungannya menggunakan penjumlahan vektor. Tiap komponen

vektor ditandai dengan simbol a, b, dan c. Vektor a biasanya menjadi referensi.

a. Perhitungan Komponen Urutan Positif

Berikut adalah rumus perhitungan pada fasor urutan fasa positif (fasor a sebagai referensi):

Ia1 = Ia1 · ej0 = I1=fasor referensi

Ib1 = a · Ia1 = a · I1

Ic1 = a2 · Ia1 = a2 · I1 (2.15)

b. Perhitungan Komponen Urutan Negatif

Berikut adalah rumus perhitungan pada fasor urutan fasa negatif (fasor a sebagai referensi).

Ia2 = Ia2 · ej0 = I2 = fasor referensi

Ib2 = a · Ia2 = a · I2

Ic2 = a2 · Ia2 = a2 · I2 (2.16)

c. Perhitungan Komponen Urutan Nol


Pada komponen urutan nol, karena magnitudenya sama besar dan besar beda fasanya adalah

00, maka dapat ditulis:

Ia0 = Ib0 = Ic0 = I0 (2.17)

Berdasarkan perhitungan komponen simetris, ketidakseimbangan arus (unbalanced current)

dapat dihitung dengan cara:

Ia = I1 + I2 + I0

Ib = Ib1 + Ib2 + Ib0 = a2 · I1 + a · I2 + I0

Ic = Ic1 + Ic2 + Ic0 = a · I1 + a2 · I2 + I0 (2.18)

Persamaan unbalanced current dapat dibuat dalam bentuk matriks menjadi: 𝐼!𝐼!𝐼!

=1 1 11 𝐚! 𝐚1 𝐚 𝐚!

×𝐼!𝐼!𝐼!

(2.19)

Atau invers matriksnya menjadi : 𝐼!𝐼!𝐼!

= !!×1 1 11 𝐚 𝐚!1 𝐚! 𝐚

×𝐼!𝐼!𝐼!

(2.20)

Rumus matriks pada ketidakseimbangan arus dapat ditulis menjadi :

𝐼!"# = 𝐴 × 𝐼!"# (2.21)

Atau,

𝐼!"# = !!𝐴 !!× 𝐼!"# (2.22)

Seperti halnya ketidakseimbangan arus, ketidakseimbangan tegangan memiliki rumus matriks

yang sama (nilai arus diganti dengan nilai tegangan): 𝑉!𝑉!𝑉!

=1 1 11 𝐚! 𝐚1 𝐚 𝐚!

×𝑉!𝑉!𝑉!

(2.23)

Atau invers matriksnya menjadi: 𝑉!𝑉!𝑉!

= !!×1 1 11 𝐚 𝐚!1 𝐚! 𝐚

×𝑉!𝑉!𝑉!

(2.24)

Rumus matriks pada ketidakseimbangan tegangan dapat ditulis menjadi:

𝑉!"# = 𝐴 × 𝑉!"# (2.25)

Atau,

𝑉!"# = 𝐴 !!× 𝑉!"# (2.26)


Jika kita menjumlahkan ketiga persamaan tegangan di bawah ini:

Va = Va1 + Va2 + Va0 = V1 + V2 + V0

Vb = Vb1 + Vb2 + Vb0 = a2 · V1 + a · V2+ V0

Vc = Vc1 + Vc2 + Vc0 = a · V1 + a2 · V2 + V0 +

Va + Vb + Vc = (1+a2+a) · V1 + (1+a+a2) · V2 + 3 · V0

Va + Vb + Vc = 0 · V1+ 0 · V2 + 3 · V0 (2.27)

Jadi dapat diperoleh,

V0 = ⅓ (Va + Vb + Vc) (2.28)

Karena penjumlahan vektor Va,Vb, dan Vcpada sebuah balanced power system adalah 0 (nol),

maka pada sebuah balanced power system tegangan urutan nol nya adalah 0 (nol). Hal yang sama

juga berlaku pada komponen arus urutan nol.

Pada sebuah sistem yang tidak seimbang, tegangan netral-to-line dapat memiliki komponen

urutan nol. Tetapi pada tegangan line-to-line tidak memiliki komponen urutan nol, selama jumlah

fasor tegangannya adalah nol.

III. Simulasi Jaringan Distribusi PT Bukit Asam dengan ETAP 12.6.0

Objek penelitian pada skripsi ini adalah sistem distribusi listrik pada PT. Bukit Asam (Persero)

Tbk, Tanjung Enim. Dalam sistem ini terdapat gardu induk MSS (Main Switch Station) sebagai

tempat pertama yang menerima aliran tenaga listrik dari PLTU milik PT Bukit Asam dan PLN.

Ada dua skenario dalam mengatur suplai listrik, yaitu :

1. Sumber dipasok sendiri dari PLTU 3x10 MW.

2. Pemasokan listrik secara simultan dari PLTU 3x10 MW dan dari PLN.

Hal ini memungkinkan adanya fasilitas COS (Change Over Switch) yang akan mengatur sumber

listrik yang akan digunakan untuk menyuplai kebutuhan listrik PT Bukit Asam. Pada saat ini,

pola operasi yang berjalan adalah suplai dari PLTU Milik PT Bukit Asam dan PLN dilaksanakan


bergantian selama masing-masing dua minggu.

Suplai listrik dari PLTU maupun dari PLN akan masuk kedalam MSS dan akan diatur

distribusinya dari MSS tersebut. Terdapat tiga MSS dalam jaringan distribusi PT Bukit Asam,

yaitu :

1. MSS Existing

2. MSS New TAL (Tambang Air Laya)

3. MSS New Banko

MSS ini berfungsi untuk mengatur distribusi listrik ke tiga lokasi tambang, yaitu :

1. Tambang Air Laya

Pada lokasi penambangan tambang Airlaya, MSS yang mendistribusikan aliran listrik

adalah MSS Existing. Lokasi penambangan Batubara di Tambang Air Laya dilaksanakan

sendiri oleh PTBA dengan menggunakan teknologi Bucket Wheel Excavator (BWE) atau

secara Continue Minning.

2. Tambang Muara Tiga Besar (MTB)

Dalam lokasi penambangan MTB, MSS yang mendistribusikan aliran listrik adalah MSS

New TAL. Penambangan Batubara di MTB dilaksanakan secara konvensional

menggunakan Shovel dan Dump Truck. Tambang Muara Tiga Besar ini meliputi :

a. MTBU-Pit 1

b. MTBU-Pit 2

3. Tambang Banko Barat.

Pada lokasi Banko Baat, MSS yang mendistribusikan aliran listrik adalah MSS

New Banko. Penambangan batubara di lokasi ini caranya sama dengan lokasi Muara Tiga

Besar yaitu dengan cara konvensional menggunakan shovel dan truk.

Selain menyuplai kebutuhan listrik di lokasi tambang, tiga MSS ini juga menyuplai kebutuhan

listrik di Kantor PT Bukit Asam, Perumahan Karyawan PT Bukit Asam serta Rumah Sakit PT

Bukit Asam.

Pada saat melakukan survei lapangan langsung di PT Bukit Asam, skenario dua, PLTU dan PLN

secara bersamaan memasok listrik ke jaringan distribusi. Kedua pasokan listrik ini diterima

melalui saluran penyulang A06 dan A17 di Main Switch Station (MSS) untuk kemudian

digunakan untuk memasok kebutuhan energi listrik di lingkungan PT Bukit Asam. Terdapat 2


buah rel yang memperoleh suplai energi listrik. Seluruh beban di PT Bukit Asam dapat

memperoleh listrik dari kedua rel ini karena kedua rel terhubung ke seluruh beban di PT Bukit

Asam melalui mekanisme pemutus ganda. Saat salah satu rel tidak dapat menyuplai listrik, rel

lainnya akan berfungsi sebagai cadangan dan dapat digunakan untuk menyuplai listrik ke dalam

beban-beban elektrik di PT Bukit Asam. Pada masing-masing rel dan beban terpasang pemutus

tenaga yang memilik kapasitas lebur sebesar 16 kA

IV. Hasil Penelitian

Dilakukan tiga skenario saat simulasi jaringan distribusi PT Bukit Asam pada ETAP 12.6.0.

Skenario pertama saat konfigurasi beban 60%, skenario kedua saat konfigurasi beban 80% dan

skenario ketiga saat konfigurasi beban 100%. Arus hubung singkat yang dianalisis adalaha arus

hubung singkat pada rel 20 kV di masing-masing MSS. Hasil simulasi dapat dilihat dalam grafik

berikut :

Gambar 1 Arus Hubung Singkat pada Rel MSS A NBanko 20 kV

5.85

9.11

20.04

0

5

10

15

20

25

0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

ArusHub

ungSingkat

Beban

ArusHubungSingkat

Linear(ArusHubungSingkat)


Gambar 2 Arus Hubung Singkat pada Rel MSS B NBanko 20 kV

Gambar 3 Arus Hubung Singkat pada Rel MSS A NTAL 20 kV

5.85

9.11

20.04

0

5

10

15

20

25

0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

ArusHub

ungSingkat

Beban

ArusHubungSingkat


12.71

6.88

21.69

0

5

10

15

20

25

0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

ArusHub

ungSingkat

Beban

ArusHubungSingkat



Gambar 4 Arus Hubung Singkat pada Rel MSS B NTAL 20 kV

Gambar 5 Arus Hubung Singkat Rel MSS Existing-I 20 kV

12.71 13.17

21.69

0

5

10

15

20

25

0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

ArusHub

ungSingkat(kA

)

Beban

ArusHubungSingkat


10.53

11.2

20.04

0

5

10

15

20

25

0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

ArusHub

ungSingkat(kA

)

Beban

ArusHubungSingkat



Gambar 6 Arus Gangguan Hubung Singkat pada Rel Existing-II 20 kV

Gambar 7 Arus Gangguan Hubung Singkat Rel Existing-III 20 kV

10.53

11.2

20.04

0

5

10

15

20

25

0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

ArusHub

ungSingkat(kA

)

Beban

ArusHubungSingkat


12.67

12.67

19.72

0

5

10

15

20

25

0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

ArusHub

ungSingkat(kA

)

Beban

ArusHubungSingkat



Tabel 1 Hasil Simulasi Gangguan Hubung Singkat pada Rel MSS 20 kV

MainSwitchStation RelMSS20kV Beban60% Beban80% Beban100%

MSSNewBanko MSSANBanko 5,85kA 9,11kA 20,04kA

MSSBNBanko 5,85kA 9,11kA 20,04kA

MSSNewTAL MSSANTAL 12,71kA 6,88kA 21,69kA

MSSBNTAL 12,71kA 13,17kA 21,69kA

MSSExisting MSSExisting-I 10,53kA 11,2kA 20,04kA

MSSExisting-II 10,53kA 11,2kA 17,12kA

MSSExisting-III 12,67kA 12,67kA 19,72kA

Dari hasil simulasi pada tabel 1 terlihat bahwa kenaikan total beban pada sistem tenaga listrik

mempengaruhi arus hubung singkat yang terjadi. Semakin besar beban maka arus hubung

singkat terjadi, tetapi pada satu rel terjadi perbedaan. Perbedaan terjadi di rel MSS A NTAL

20 kV, yaitu saat beban naik tetapi arus hubung singkat mengalami penurunan. Hal ini

membuktikan bahwa faktor yang mempengaruhi kenaikan arus hubung singkat bukan hanya

total beban tetapi ada faktor lain yang harus dilihat. Salah satu faktornya adalah permasalahan

impedansi. Arus hubung singkat mengalir ke rel yang impedansinya lebih kecil di beban

sehingga besar arus hubung singkat yang terjadi pada rel MSS A NTAL 20 kV menjadi kecil.

Hasil simulasi juga menunjukkan bahwa ketika keadaan beban 60% dan 80%, arus hubung

singkat yang terjadi pada masing-masing rel masih dibawah rating pemutus tenaga yang

besarnya 16 kA. Ketika beban 100% atau pada saat semua beban di sistem tenaga listrik PT

Bukit Asam (Persero) dalam keadaan beroperasi terjadi peningkatan arus yang sangat tinggi

di semua rel 20 kV pada masing-masing MSS. Arus hubung singkat ini diatas rating pemutus

tenaga sebesar 16 kA sehingga isolasi pemutus tenaga akan rusak oleh arus hubung singkat

sehingga merusak peralaran pada sistem jaringan distribusi.

Dari hasil studi tersebut dapat diberikan rekomendasi untuk perbaikan sistem, yaitu

menaikkan rating pemutus tenaga dari 16 kA menjadi 25 kA sesuai dengan nilai tertinggi

yang didapatkan dari simulasi. Untuk mengurangi arus hubung singkat dapat juga dengan

memasang Current Limititng Reactor (CLR).


V. Kesimpulan

1. Berdasarkan tiga skenario hubung singkat yang dilakukan, seiring dengan peningkatan

beban total pada jaringan maka arus hubung singkat yang terjadi pada rel semakin tinggi

2. Kenaikan arus hubung singkat dapat dipengaruhi oleh faktor lain selain dengan

kenaikan beban, yang terlihat dari rel MSS A NTAL pada saat kenaikan beban dari 45

MW ke 60 MW

3. Arus hubung singkat yang terjadi pada semua rel 20 kV ketika beban total 75 MW atau

pada saat kondisi full load besarnya melebihi rating pemutus tenaga yang besarnya 16

kA dan terpasang pada sistem jaringan

4. Dari penelitian yang telah dilakukuan, direkomendasikan penggantian perangkat

pemutus tenaga menjadi rating yang lebih tinggi dari 16 kA menjadi 25 kA. Selain itu,

pemasangan Current Limitting Reactor (CLR) untuk membatasi arus hubung singkat

yang tejadi.

VI. Saran

Untuk penelitian selanjutnya,supaya lebih difokuskan dalam pemasangan Current Limitting

Reactor (CLR) pada jaringan dan penfaruh pemasangan CLR ini ke sistem jaringan. Sehingga

penelitian selanjutnya dapat lebih mendalam lagi dalam upaya untuk menanggulangi arus

hubung singkat yang terjadi pada rel.

VII. Daftar Referensi

B. de Metz-Noblat, F. Dumas, and C. Poulain. Cahier technique no. 158.Calculation of short circuit currents. France:Schneider Electric,2005. Cadick Corporation Technical Buletin. Symmetrical Component Overview. 5 September 1999.


Ghosh , Arindam. India. (2012) http://nptel.iitm.ac.in/courses/Webcourse-contents/IIT-KANPUR/power-system/ui/Course_home-7.htm; Ginanto, Novika. (2012). ETAP (Electric Transient Analysis Program). Mei 27, 2016. NovikaginANTO Blog. http://novikaginanto.wordpress.com/2012/03/24/etap-electric-transient-analysis-program/ Kundur, Prabha.Power System Stability and Control, USA: McGraw – Hill, 1994. Sukirman. Analisa Gangguan Hubungan Singkat Pada Gardu Induk dengan Menggunakan Program ETAP. Paper Tleis, Nasser.Power Systems Modelling and Faults Analysis.United Kingdom: Newnes Elsevier, 2008. Turan Gonen, Electrical Power Distribution System Engineering, McGraw – Hill, 1986. Oesterreicher, S.I. Current Limiting Reactor Characteristics. New York : Metropolitan Device Corp, 1924. Dann, W.M. Current Limiting Reactors. East Pittsburgh : Westinghouse Electric & Mig Co, 1924. Kadir, Abdul. Distribusi dan Utilisasi Tenaga Listrik. Salemba : UI Press, 2000. Mutale, Joseph, dkk. An Investigation of Network Splitting for Fault Level Reduction. Manchester : Tyndall Centre, 2003. short circuit currents in three phase a.c system. IEC 60909-0 PLN, Kriteria Desain Enjiniring Konstruksi Jaringan Distribusi Tenaga Listrik, 2010. PLN, Kriteria Desain Enjiniring Konstruksi Jaringan Distribusi Tenaga Listrik, 2010. Wadhwa. Electrical Power System. 1983 Jaringan Listrik PT Bukit Asam (Persero), Tbk, Maret 2016

ETAP Jaringan Lisrik PT Bukit Asam, Maula Darda, 2012


simulasi dan analisis gangguan hubung singkat tiga fasa ke

Documents