bab 4

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Prinsip Kerja DFR/Disturbance Fault Recorder

DFR akan bekerja secara real time untuk memonitor kondisi listrik dan

peralatan terkait lainnya. Karena menggunakan sistem digital maka semua data

dikonversikan ke bentuk digital dan disimpan di memori. Pada saat terjadi gangguan,

hasil monitor tersebut akan tersimpan secara permanen dalam bentuk hasil cetakan di

kertas dan data memori.

Manfaat Disturbance/ Fault Recorder (DFR) [24]:

a. Mendeteksi penyebab gangguan

b. Mengetahui lamanya gangguan (fault clearing time)

c. Mengetahui besaran listrik seperti Arus (I), Tegangan (V) dan Frekuensi (f)

d. Mengetahui unjuk kerja sistem proteksi terpasang

e. Melihat harmonik dari sistem tenaga listrik

f. Melihat apakah CT normal / tidak ( jenuh)

g. Memastikan bahwa PMT bekerja dengan baik

h. Dokumentasi

Pengembangan DFR [24]:

a. Time Synchronizing (GPS)

42

b. Master Station

c. Monitoring Frekuensi

d. DC Monitoring

Bagian dari DFR (Disturbance Fault Recorder) :

DAU (Data Acquisition Unit),

AC/DC Power Supply Communication Channel, Sistem Alarm

Gambar 4.1 Bagian DFR (Disturbance Fault Recorder). [24]

43

4.2 Single Line Diagram Jaringan Transmisi 70 kV Puuwatu

Gambar 4.2 Diagram satu garis jaringan Transmisi 70 kV Puuwatu.[26]

4.3 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat

Perhitungan arus gangguan hubung singkat dihitung besarnya berdasarkan

panjang transmisi. Dengan menghitung impedansi transmisi sebagai berikut:

Dari data yang diperoleh bahwa jenis penghantar yang digunakan pada saluran

transmisi 70 kV menggunakan jenis kabel yaitu ACSR Hawrk 120 mm2, dimana

panjang saluran transmisi 12,7 km, sehingga :

44

Z1=Z2 ( ACSR 120 )=(0,23602+ j0,43327 ) Ωkm

× 12,7 km=2,99754+ j 5,50253 Ω

Z0 ( ACSR120 )=(0,26800+ j1,27200 ) Ωkm

×12,7 km=3,4036+ j 16,1544 Ω

Perhitungan arus gangguan hubung singkat dapat dihitung dengan

menggunakan runus dasar seperti dijelaskan pada bab sebelumnya dan perhitungan

arus gangguan hubung singkat 3 fasa, 2 fasa, dan 1 fasa ke tanah dihitung per

penyulang, yaitu :

A. Gangguan hubung singkat 3 (tiga) fasa

Rumus dasar yang digunakan untuk menghitung besarnya arus gangguan

hubung singkat tiga fasa adalah :

I=VZ

Dimana :

I = I3 fasa = Arus gangguan 3 fasa

V = Vph = Tegangan fasa netral 70 kV (V)

Z = Z1eq = Impedansi ekivalen urutan positif

Sehingga arus gangguan hubung singkat tiga fasa dapat dihitung dengan

menggunakan rumus :

I 3 fasa=V ph

Z1 eq

45

I 3 fasa=V ph

Z1 eq=

70.000∠0

√32,99754+ j 5,50253

¿ 40414,51884∠02,99754+ j5,50253

= 40414,51884∠06,26603∠61,42037

=6449,7806∠−61,42037 A

B. Gangguan hubung singkat 2 (dua) fasa

Arus gangguan hubung singkat dua fasa dapat dihitung dengan menggunakan

rumus :

I 2 fasa=V ph−ph

Z1 eq+Z2 eq

atau I 2 fasa=V ph−ph

2 x Z1 eq

Dimana :

I2 fasa = Arus gangguan hubung singkat 2 fasa (A)

Vph-ph = Tegangan fasa-fasa sistem 70 KV

Z1eq = Impedansi urutan positif (ohm)

I 2 fasa=70000∠0

2x (2,99754+ j5,50253)= 70000∠0

12,53205∠61,42037=5585,67832∠−61,42037 A

C. Gangguan hubung singkat 1 (satu) fasa ke tanah

Arus hubung singkat satu fasa ke tanah dapat dihitung dengan menggunakan

rumus :

I 1 fasa=3 xV ph

Z1 eq+Z2 eq+Z0 eq

atau I1 fasa=3 x V ph

2 x Z1 eq+Z0 eq

46

Dimana :

I1 fasa = Arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah (A)

Vph = Tegangan fasa-netral sistem 70 KV

Z1eq = Impedansi urutan positif (ohm)

Z0eq = Impedansi urutan nol (ohm)

:

I 2 fasa=3×

70000

√32x (2,99754+ j5,50253)+3,4036+ j16,1544

= 121243,5565∠028,73972∠70,91154

=4218,67563∠−70,91154 A

4.4 Alur Identifikasi Gangguan

Pada prinsipnya gangguan diidentifikasi melalui nilai arus gangguan yang

terjadi. Semakin dekat gangguan, maka nilai arusnya semakin besar. Sedangkan

semakin jauh lokasi gangguan, nilai arus yang terasa di sisi pengirim semakin kecil.

Hal tersebut dipengaruhi oleh impedansi penghantar, semakin panjang penghantar

semakin besar impedansinya.

Arus perfase gangguan merupakan hasil pembagian antara tegangan fase

dengan impedansi penghantarnya. Sehingga dengan berbekal dua informasi utama

(tegangan dan arus) dapat dicari lokasi gangguan yang terjadi.

Proses pengenalan gangguan dapat digambarkan dalam diagram alir.

47

Gambar 4.3 Diagram alir proses identifikasi gangguan

4.5 Studi Kasus Gangguan

Pada tanggal 24 Agustus 2013, terjadi gangguan fasa A ke tanah pada saluran

transmisi 70 kV pada line 2. Dari gangguan tersebut menyebabkan relay trip.

48

4.6 Analisis

Hanya 1 DFR yang dipasang pada monitor jaringan transmisi, tetapi biasanya

terletak di ujung lokasi gardu induk yang di perlukan untuk analisis. Prosedur yang

digunakan untuk analisis adalah

1. Membaca file DFR

2. Memilih saluran memantau relay input

3. Mengatur urutan saluran

Va, Vb, Vc, Ia, Ib, Ic

4. Menyimpan file dalam bentuk COMTRADE

5. Menvalaidasi bentuk gelombang

i. Scaling-puncak benar versus RMS puncak

ii. Phasing-Koreksi aliran daya

DFR dipasang pada lokasi akhir gardu induk. Pada step 1 membaca file DFR

dan menyimpannya dalam bentuk COMTRADE. Step ke 2 memilih 3 tegangan dan

3 arus jaringan yang memantau masukan relay untuk jaringan transmisi. Seperti pada

gambar berikut, dengan channel sebagai berikut:

49

Gambar 4.4 Channel Pada Rekaman DFR

Step 3 dan 4 mengatur urutan saluran untuk Va, Vb, Vc, Ia, Ib, dan Ic. Dan di

simpan sebagai file COMTRADE baru. Step 5 menvalidasi bentuk gelombang.

50

Gambar 4.5 Event Record

Kemudian gambar di simpan dalam bentuk COMTRADE,

Gambar 4.6 Tegangan dan Arus

51

4.7

Gangguan pada Sistem Transmisi

Berikut ini akan ditunjukan hasil dari pembacaan COMTRADE untuk jenis

gangguan dan loksi gangguan dari sending end. Sinyal transien gangguan yang

terukur pada sending end adalah:

4.7.1 Keadaan Sinyal Tegangan Sebelum Terjadi Gangguan

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-2000

-1000

0

1000

2000

0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

-10000

-5000

0

5000

X: 0.2592Y: 5438

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-200

-100

0

100

200

F1-IA A

F2-IB BF3-IC C

F4-IG G

LINE Ia Mag _

LINE Ib Mag _LINE Ic Mag _

LINE In Mag _

F5-VA A

F6-VB BF7-VC C

F8-VN N

LINE Vag Mag _

LINE Vbg Mag _LINE Vcg Mag _

BUS Vbg Mag _

LINE Ia Angle _

LINE Ib Angle _LINE Ic Angle _

LINE In Angle _

LINE Vag Angle _

LINE Vbg Angle _LINE Vcg Angle _

BUS Vbg Angle _

Gambar 4.7 Sinyal tegangan yang terbaca oleh COMTRADE

52

Grafik berwarna merah menunjukan sinyal tegangan pada fasa A, Grafik

berwarna kuning menunjukan sinyal teganga pada fasa B, Grafik berwarna biru

menunjukan sinyal tegangan pada fasa C.

Pada sinyal tegangan fasa A mempunyai tegangan minimal -1.1987x104 Volt

sedangkan tegangan maksimunnya adalah 5.4710x103 Volt. Dapat di lihat hasil

plotnya pada gambar 4.8 sebagai berikut:

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 350010

-1

100

101

102

103

104

X: 2111Y: 5470

53

Gambar 4.8 sinyal tegangan pada fasa A

Pada sinyal tegangan fasa B mempunyai tegangan minimal -1.8188x104 Volt



0 500 1000 1500 2000 2500 3000 350010

0

101

102

103

104

105

X: 2559Y: 1.548e+004

Gambar 4.9 sinyal tegangan pada fasa B

54

Pada sinyal tegangan fasa C mempunyai tegangan minimal -2.3174x104 Volt



0 500 1000 1500 2000 2500 3000 350010

-1

100

101

102

103

104

105

X: 2063Y: 1.431e+004

Gambar 4.10 sinyal tegangan pada fasa C

4.7.2 Keadaan Sinyal Tegangan Sesudah Terjadi Gangguan

55

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-2000

-1000

0

1000

2000

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.453

4

5

6

x 104

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-200

-100

0

100

200

F1-IA A

F2-IB BF3-IC C

F4-IG G

LINE Ia Mag _


LINE In Mag _

F5-VA A

F6-VB BF7-VC C

F8-VN N

LINE Vag Mag _


BUS Vbg Mag _

LINE Ia Angle _


LINE In Angle _

LINE Vag Angle _


BUS Vbg Angle _

Gambar 4.11 Sinyal yang terbaca oleh COMTRADE setelah terjadi gangguan

Setelah terjadi gangguan akan menimbulkan perubahan pada nilai magnitude

tegangan. Adapun grafik warna nila nilai magnitude tegangan pada fasa A, grafik

warna ungu nilai magnitude tegangan pada fasa B, dan grafik warna hitam nilai

magnitude tegangan pada fasa C.

Pada sinyal tegangan fasa A mempunyai tegangan magnitude minimal

1.8750x103 Volt sedangkan tegangan maksimunnya adalah 6.2871x104 Volt. Dapat

di lihat hasil plotnya pada gambar 4.12 sebagai berikut:

56

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 350010

3

104

105

X: 2525Y: 6.287e+004

Gambar 4.12 sinyal nilai magnitude tegangan fasa A

Pada sinyal tegangan fasa B mempunyai tegangan magnitude minimal

1.0034x103 Volt sedangkan tegangan maksimunnya adalah 6.4937x104 Volt. Dapat

di lihat hasil plotnya pada gambar 4.13 sebagai berikut:

57

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 350010

3

104

105

X: 2253Y: 6.494e+004

Gambar 4.13 sinyal nilai magnitude tegangan fasa B

Pada sinyal tegangan fasa C mempunyai tegangan magnitude minimal 0 Volt


plotnya pada gambar 4.124sebagai berikut:

58

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 350010

2

103

104

105

X: 889Y: 7.04e+004

Gambar 4.14 sinyal nilai magnitude tegangan fasa C

4.7.3 Keadaan Arus Sinyal Sebelum Terjadi Gangguan

0.65 0.7 0.75 0.8 0.85

0

100

200

300

400

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-5

0

5

10x 10

4

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-200

-100

0

100

200

F1-IA A

F2-IB BF3-IC C

F4-IG G

LINE Ia Mag _


LINE In Mag _

F5-VA A

F6-VB BF7-VC C

F8-VN N

LINE Vag Mag _


BUS Vbg Mag _

LINE Ia Angle _


LINE In Angle _

LINE Vag Angle _


BUS Vbg Angle _

Gambar 4.15 Sinyal arus yang terbaca oleh COMTRADE sebelum terjadi gangguan

59

Grafik berwarna merah menunjukan sinyal arus pada fasa A, Grafik berwarna

kuning menunjukan sinyal arus pada fasa B, Grafik berwarna biru menunjukan sinyal

arus pada fasa C.

Pada sinyal arus fasa A mempunyai tegangan minimal -1.1827x103 A

sedangkan arus maksimunnya adalah 52.6387 A. Dapat di lihat hasil plotnya pada

gambar 4.16 sebagai berikut:

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 350010

-2

10-1

100

101

102

X: 143Y: 52.64

60

Gambar 4.16 sinyal arus pada fasa A

Pada sinyal arus fasa B mempunyai tegangan minimal -15.7233 A sedangkan

teganga maksimunnya adalah 3.8576 A. Dapat di lihat hasil plotnya pada gambar

4.17 sebagai berikut:

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 350010

-2

10-1

100

101

X: 667Y: 3.858

Gambar 4.17 sinyal arus pada fasa B

61

Pada sinyal tegangan fasa C mempunyai tegangan minimal -11.1821 A

sedangkan teganga maksimunnya adalah 5.0295 A. Dapat di lihat hasil plotnya pada


0 500 1000 1500 2000 2500 3000 350010

-2

10-1

100

101

X: 2905Y: 5.029

Gambar 4.18 sinyal arus pada fasa C

4.7.4 Keadaan Tegangan Sinyal Sesudah Terjadi Gangguan

62

0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95

0

200

400

600

800

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-5

0

5

10x 10

4

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-200

-100

0

100

200

F1-IA A

F2-IB BF3-IC C

F4-IG G

LINE Ia Mag _


LINE In Mag _

F5-VA A

F6-VB BF7-VC C

F8-VN N

LINE Vag Mag _


BUS Vbg Mag _

LINE Ia Angle _


LINE In Angle _

LINE Vag Angle _


BUS Vbg Angle _

Gambar 4.19 Sinyal arus yang terbaca oleh COMTRADE sebelum terjadi gangguan

Setelah terjadi gangguan akan menimbulkan perubahan pada nilai magnitude

arus. Adapun grafik warna nila nilai magnitude arus pada fasa A, grafik warna ungu

nilai magnitude arus pada fasa B, dan grafik warna hitam nilai magnitude arus pada

fasa C. Terlihat bahwa fasa A meningkat dari sebelumnya. Ini menunjukan bahwa

fasa yang terganggu adalah fasa A dengan jenis gangguan satu fasa ke tanah (AG).

Sinyal arus pada fasa A mempunyai arus magnitude minimal 0 Volt

sedangkan arus maksimunnya adalah 1.2125x103 A Dapat di lihat hasil plotnya pada


63

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 350010

0

101

102

103

104

X: 1961Y: 1213

Gambar 4.20 sinyal nilai magnitude arus fasa A

Pada sinyal arus pada fasa B mempunyai arus magnitude minimal 17.9688 A

sedangkan arus maksimunnya adalah 62.5000 A. Dapat di lihat hasil plotnya sebagai

pada gambar 4.21 berikut:

64

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

101.3

101.4

101.5

101.6

101.7

101.8

X: 489Y: 62.5

Gambar 4.21 sinyal nilai magnitude arus fasa B

Pada sinyal arus fasa C mempunyai arus magnitude minimal 0 Volt

sedangkan tegangan maksimunnya adalah 57.0313 A. Dapat di lihat hasil plotnya

pada gambar 4.22 sebagai berikut:

65

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 350010

0

101

102

X: 361Y: 57.03

Gambar 4.22 sinyal nilai magnitude arus fasa C

4.8 Penentuan Lokasi Gangguan Saluran Transmisi dengan Metode Single-

Ended

Penentuan lokasi gangguan dapat di tentukan dengan metode Single-Ended

dengan langkah-langkah sebagai berikut:

1. Menentukan faktor Kompensasi

k 0=( Z0 L−Z L)

3 Z L

Dengan nilai Impedansi positif dan Impedansi nol maka nilai faktor

kompensansinya adalah 0.5079 + j2521

2. Menentukan jenis gangguan

Setelah di running dengan program matlab maka jenis gangguannya adalah

Fasa A ke tanah (AG)

66

3. Menentukan Lokasi Gangguan

Lokasi gangguan dapat ditentukan dengan metode Single-Ended. Adapun

persamaan Single-Endednya jika gangguan AG adalah sebagai berikut:

n=V d . I q−V q . I d

( I . Z L )d . I q−( I . ZL )q . I d

Nilai tegangan fasa yang terganggu adalah (62871∠178. 31930 )V

=((−62843 .953)+ j1843 . 978)V. Sedangkan nilai arus fasa yang terganggu adalah

(1212. 5∠163 .70790) A=((−1163. 811)+ j 340 .148 ) A . Dengan nilai impedansi

jaringan adalah ZL=(2. 99754+ j 5 .50253 )Ω , maka:

n=(((−62843 . 953 ).(340 .148 )−(1843 .978 ) .(−1163. 811))

((−1163. 811).(2 . 99754 )).(340 .148)−((340 . 148 ).(5 .50253 )) .(−1163.811)

=−19 .3922 %=−0 .193922 km

Hasil ini menunjukan bahwa arah lokasi gangguan terjadi pada sending (tegangan

kirim). Atau dengan persamaan lain sebagai berikut:

n= xl

Dengan panjang jaringan transmisi (l) kota Kendari adalah 12.7 km, maka:

x=(−0 . 193922) .(12.7 )=−2 . 4628km

67

n=(−2 . 4628 )12. 7

=−0 .193922km

68

bab 4

Documents