Dokumen tersebut merupakan laporan analisis gangguan hubung singkat tiga fasa pada sistem distribusi 20 kV menggunakan perangkat lunak ETAP Power Station 7.0. Laporan ini membahas tentang teori dasar sistem distribusi listrik, analisis dan simulasi gangguan hubung singkat tiga fasa pada sistem distribusi tersebut menggunakan perangkat lunak tersebut, serta menentukan setting relay arus lebih.

1. ANALISA GANGGUAN HUBUNG SINGKAT TIGA PHASA PADA SISTEM
DISTRIBUSI 20 KV DENGAN MENGGUNAKAN ETAP POWER STATION 7.0
TUGAS AKHIR
Disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana strata satu (S-1) pada jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi industri
Institut teknologi medan
Disusun Oleh :
PARULIAN SINAGA
NIM:13203085
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI MEDAN
2017 1

2. 2
DAFTAR ISI
 PENDAHULUAN
 TEORI PENUNJANG
 SISTEM KELISTRIKAN PT. PLN (persero) area
Binjai rayon Sidikalang
 ANALISA DAN SIMULASI
 KESIMPULAN

3. 3
LATAR BELAKANG
 Gangguan hubung singkat akan menimbulkan
arus hubung singkat yang cukup besar dan
tegangan yang sangat rendah di lokasi yang
terjadi gangguan.
 Gangguan hubung singkat yang besar dapat
mengakibatkan kerusakan atau mempengaruhi
suatu sistem tenaga listrik.

4. RUMUSAN MASALAH
 Bagaimana pengaruh gangguan hubung singkat tiga phasa
terhadap tegangan di sistem distribusi 20 kV?
 Bagaimana analisis nilai arus gangguan hubung singkat tiga
phasa sistem distribusi tenaga listrik menggunakan software
ETAP power station 7.0?
 Bagaimana menentukan setting relay arus lebih dan karakteristik
Relay arus lebih pada penyulang SD2 gardu induk sidikalang
dengan menggunakan ETAP power station 7.0?
4

5. 5
BATASAN MASALAH
Penelitian dilakukan pada jaringan sistem distribusi 20
kV.
Hanya melakukan Simulasi hubung singkat tiga phasa
pada sistem distribusi mengunakan software ETAP power
station 7.0.
Analisis hubung singkat tiga phasa pada sistem distribusi

6. 6
TUJUAN PENELITIAN
Untuk mengetahui pengaruh gangguan hubung singkat 3
phasa terhadap tegangan di sistem distribusi 20 kV.
Untuk mengetahui hasil simulasi nilai arus gangguan
hubung singkat tiga phasa pada sistem distribusi dengan
menggunakan software ETAP power station 7.0.
Untuk mengetahui dan menentukan setting relay arus lebih
dan karakteristik relay arus lebih pada penyulang SD2
gardu induk sidikalang dengan menggunakan ETAP power
station 7.0.

7. 7
MANFAAT PENELITIAN
Manfaat yang diharapkan penulis dari penelitian ini adalah:
Penelitian ini dapat dijadikan acuan untuk mengetahui arus
hubung singkat 3 phasa pada sistem distribusi.
Menambah informasi tentang software ETAP power station 7.0
yang dapat digunakan untuk melakukan simulasi sebuah sistem,
misalnya untuk melakukan analisis arus hubung singkat pada
suatu sistem distribusi.

8. II. LANDASAN TEORI
2.1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik
8
Gambar 2.1 sistem penyaluran tenaga listrik

9. 9
Berdasarkan ANSI/IEEE Std. 100-1992 gangguan
didefenisikan sebagai suatu kondisi fisis yang disebabkan
kegagalan suatu perangkat, komponen atau suatu elemen
untuk bekerja sesuai dengan fungsinya. Gangguan hampir
selalu ditimbulkan oleh hubung singkat antar fase atau
hubung singkat fase ke tanah. Suatu gangguan hampir
selalu berupa hubung langsung atau melalui impedansi.
Istilah gangguan identik dengan hubung singkat, sesuai
standart ANSI/IEEE Std. 100-1992.
Gangguan hubung singkat

10. 10
Hubung singkat sebagai salah satu gangguan dalam sistem
tenaga listrik yang mempunyai karakteristik transient yang
harus dapat diatasi oleh peralatan pengaman. Terjadinya
hubung singkat mengakibatkan timbulnya lonjakan arus dengan
tingkat lebih tinggi dari keadaan normal dan tegangan di tempat
tersebut menjadi sangat rendah yang dapat mengakibatkan
kerusakan pada peralatan sistem tenaga listrik.

11. 11
RELE ARUS LEBIH (OCR)
• Rele arus lebih merupakan rele Pengaman yang bekerja karena
adanya besaran arus dan terpasang pada Jaringan Tegangan tinggi,
Tegangan menengah juga pada pengaman Transformator tenaga.
• Rele OCR berfungsi untuk mengamankan peralatan listrik akibat
adanya gangguan phasa-phasa.

12. 12
Karakteristik Relay OCR
Karakteristik Rele Arus Lebih (OCR)

13. III.1 Metode Penelitian
Dalam Penulisan Tugas akhir ini Penulis melakukan Penelitian dengan
Survey lapangan Di PT. PLN (persero) Area Binjai rayon sidikalang,
dengan metode literatur untuk mengambil data, juga dengan diskusi dan
dokumentasi untuk mendukung data serta berkonsultasi dengan dosen
pembimbing.
III.2. Waktu Dan Tempat
Untuk mendukung penulisan tugas akhir ini, penulis melakukan
penelitian pada tanggal 16 mei 2017 – 17 mei 2017 di PT PT. PLN (persero)
Area Binjai rayon sidikalang yang bertempat di JL. Sudirman no 29
Sidikalang-kabupaten Dairi
III.3 Teknik Pengumpulan Data
Adapun teknik – teknik yang digunakan untuk mengumpulkan data –
data dalam Tugas Akhir ini yaitu menggunakan observasi terhadap
objek/sasaran penelitian serta mengadakan diskusi terhadap pihak-
pihak tertentu yang terkait dengan sistem tenaga listrik di PT PT. PLN
(persero) Area Binjai rayon sidikalang
13
III. METODOLOGI PENELITIAN

14. 14
3.1 Single Line Diagram Sidikalang

15. Gambar 3.1. Diagram Alur Tahapan Pelaksanaan Skripsi
3.2 FLOW CHART
15

16. 4.1. Perhitungan Impedansi Penyulang
Dari hasil analisa pembebanan dan temperatur pada Bab sebelumya dapat di lihat hasilnya pada tabel
dibawah ini:
16
Tabel 4.1 impedansi saluran menurut
jarak antar gardu menggunakan AAAC
3x150 mm2
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

17. 17
Tegangan dalam keadaan Normal
Tabel 4.2 hasil Tegangan dalam keadaan Normal saat
WBP dan LWBP
ID BUS
SAAT WBP SAAT LWBP
TEGANGAN (KV) TEGANGAN (KV)
Bus 3 19.9094 19.938
Bus 6 19.7132 19.834
Bus 15 19.7078 19.8002
Bus 30 19.6732 19.78
Bus 60 19.6438 19.7582
Bus 107 19.5492 19.6952
19.9094
19.7132 19.7078
19.6732
19.6438
19.5492
19.938
19.834
19.8002
19.78
19.7582
19.6952
19.3
19.4
19.5
19.6
19.7
19.8
19.9
20
BUS 3 BUS 6 BUS 15 BUS 30 BUS 60 BUS 107
Chart Title
WBP
LWBP
Gambar 4.1 Grafik Tegangan masing-masing bus dalam keadaan
Normal Saat keadaan WBP dan LWBP
Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa semakin jauh
jarak bus ke Grid maka tegangan juga semakin turun,
ini dikarenakan karena nilai impedansinya yg
semakin tinggi

18. 18
14.608
7.212
4.565
8.865
4.648
4.608
0
2
4
6
8
10
12
14
16
BUS 3 BUS 6 bus 15 bus 30 bus 60 bus 107
Gangguan hubung singkat tiga phasa
3 Phasa
Grafik arus gangguan hubung singkat 3 phasa
ArusGangguan(kA)

19. 19
NO Lokasi Isc (kA) TMS (s) Tsett (s)
1 Bus 3 14,68 0.121 0.402
2 Bus 6 7,211 0.07 0.362
3 Bus 15 4,565 0.05 0.378
4 Bus 30 8,865 0.012 0.0525
5 Bus 60 4,648 0.054 0.41
6 Bus 107 4,608 0.0536 0.401
Hasil perhitungan arus rele OCR

20. 20
4.2 gangguan hubung singkat di Bus 3
Arus hubung singkat sebesar 14,68 kA

21. 21
No Nama Bus Sebelum
gangguan(kV)
Setelah gangguan
(Kv)
1 Bus 1 150 111,106
2 Bus 3 19,911 0
3 Bus 4 20 14,81
4 Bus 5 19,86 0,084
5 Bus 6 0,369 0,01
6 Bus 7 19,832 0,06
7 Bus 8 0,365 0,01
8 Bus 9 19,806 0,08Tegangan sebelum dan setelah gangguan
Dari tabel dapat dilihat bahwa jika
terjadi gangguan di bus 3 maka
tegangan di Bus 3 mengalami drop
tegangan dan demikian juga
pengaruhnya dengan beberapa bus
lainnya yang langsung mengalami
penurunan yang signifikan

22. 22
pada saat terjadi gangguan di Bus 3, CB
1 Relay incoming akan bekerja pertama
kali 76.1 ms untuk arus gangguan
sebesar 14,598 kA relay tersebut akan
memerintahkan CB1 trip setelah delay
30 ms. Gangguan tersebut dapat
dibebaskan setelah 106 ms setelah
terjadinya gangguan hubung singkat.

23. 23
4.3 gangguan hubung singkat di Bus 6
Arus hubung singkat sebesar 7,212 kA

24. 24
Tegangan sebelum dan setelah gangguan
Dari tabel dapat dilihat bahwa jika
terjadi gangguan di bus 6 maka
tegangan di Bus 6 mengalami drop
tegangan sebesar 0 kV dan
demikian juga pengaruhnya
dengan beberapa bus lainnya
yang langsung mengalami
penurunan yang signifikan
No Nama Bus Sebelum gangguan(kV) Setelah gangguan (kV)
1 Bus 1 150 149,66
2 Bus 3 19,911 19,83
3 Bus 5 19,86 19,77
4 Bus 6 0,369 0
5 Bus 7 19,832 19,77
6 Bus 8 0,365 0,38
7 Bus 9 19,806 19,77

25. 25
pada saat terjadi gangguan di Bus 6,
CB 2 akan bekerja pertama kali 1287
ms untuk arus gangguan sebesar
7.212 relay tersebut akan
memerintahkan CB2 trip setelah
delay 50 ms. Gangguan tersebut
dapat dibebaskan setelah 1337 ms
setelah terjadinya gangguan hubung
singkat.

26. 26
4.3 gangguan hubung singkat di Bus 15
Arus hubung singkat sebesar 4,565 kA

27. 27
Tegangan sebelum dan setelah gangguan
Dari tabel dapat dilihat bahwa jika
terjadi gangguan di bus 15 maka
tegangan di Bus 15 mengalami
drop tegangan sebesar 0 kV dan
demikian juga pengaruhnya dengan
beberapa bus lainnya yang
langsung mengalami penurunan
yang signifikan
No Nama Bus Sebelum
gangguan(kV)
Setelah gangguan
(Kv)
1 Bus 15 19,734 0
2 Bus 17 0,366 0,01
3 Bus 18 19,734 0
4 Bus 19 19,733 0
5 Bus 20 0,366 0,01
6 Bus 21 0,37 0,01
7 Bus 23 0,366 0,04
8 Bus 24 19,796 1,62
9 Bus 25 19,708 1,64
10 Bus 29 19,707 1,64
11 Bus 31 19,705 1,64
12 Bus 135 0,366 0,06
13 Bus 144 19,773 4,02
14 Bus 148 19,754 2,82
15 Bus 150 19,691 1,65

28. 28
bahwa pada saat terjadi gangguan di
Bus 15, CB 2 akan bekerja pertama kali
76.1 ms untuk arus gangguan sebesar
6.433 relay tersebut akan
memerintahkan CB3 trip setelah delay
90 ms. Gangguan tersebut dapat
dibebaskan setelah 166 ms setelah
terjadinya gangguan hubung singkat.

29. 29
4.3 gangguan hubung singkat di Bus 30
Arus hubung singkat sebesar 8,865 kA

30. 30
Tegangan sebelum dan setelah gangguan
Dari tabel dapat dilihat bahwa jika
terjadi gangguan di bus 30 maka
tegangan di Bus 30 mengalami
drop tegangan sebesar 0 kV dan
demikian juga pengaruhnya dengan
beberapa bus lainnya yang
langsung mengalami penurunan
yang signifikan
No Nama Bus Sebelum
gangguan(kV)
Setelah gangguan
(Kv)
1 Bus 24 19,736 19,53
2 Bus 25 19,708 19,45
3 Bus 26 0,363 0,35
4 Bus 27 19,706 19,48
5 Bus 29 19,704 19,48
6 Bus 30 0,363 0
7 Bu 31 19,705 19,49
8 Bus 149 19,707 19,48
9 Bus 150 19,691 19,49

31. 31
bahwa pada saat terjadi gangguan di
Bus 3, CB 4 akan bekerja pertama
kali 905 ms untuk arus gangguan
sebesar 8.4651 kA relay tersebut akan
memerintahkan CB4 trip setelah
delay 90 ms. Gangguan tersebut
dapat dibebaskan setelah 995 ms
setelah terjadinya gangguan hubung
singkat.

32. 32
4.3 gangguan hubung singkat di Bus 60
Arus hubung singkat sebesar 4,648 kA

33. 33
Tegangan sebelum dan setelah gangguan
Dari tabel dapat dilihat bahwa jika
terjadi gangguan di bus 60 maka
tegangan di Bus 60 mengalami
drop tegangan sebesar 0 kV dan
demikian juga pengaruhnya dengan
beberapa bus lainnya yang
langsung mengalami penurunan
yang signifikan
No Nama Bus Sebelum
gangguan(kV)
Setelah gangguan (Kv)
1 Bus 55 19,667 2,98
2 Bus 56 0,363 0,05
3 Bus 57 19,659 2,27
4 Bus 58 19,65 1,404
5 Bus 59 0,363 2,98
6 Bus 61 0,369 0,01
7 Bus 62 19,635 1,42
8 Bus 63 19,635 0
9 Bus 64 0,36 0,01
10 Bus 65 19,626 0
11 Bus 66 0,363 0,01
12 Bus 67 19,622 0,01
13 Bus 68 0,366 0,01
14 Bus 69 19,62 0,01

34. 34
pada saat terjadi gangguan di Bus 60,
CB 5 akan bekerja pertama kali 114
ms untuk arus gangguan sebesar
4.552 relay tersebut akan
memerintahkan CB5 trip setelah
delay 60 ms.

35. 35
4.3 gangguan hubung singkat di Bus 107
Arus hubung singkat sebesar 4,608 kA

36. 36
Tegangan sebelum dan setelah gangguan
Dari tabel dapat dilihat bahwa jika
terjadi gangguan di bus 107 maka
tegangan di Bus 107 mengalami
drop tegangan sebesar 0 kV dan
demikian juga pengaruhnya dengan
beberapa bus lainnya yang
langsung mengalami penurunan
yang signifikan
No Nama Bus Sebelum
gangguan(kV)
Setelah gangguan
(Kv)
1 Bus 52 19,682 4,24
2 Bus 55 19,667 3,11
3 Bus 57 19,659 3,12
4 Bus 105 19,665 2,4
5 Bus 107 19,66 0
6 Bus 108 19,658 0
7 Bus 109 19,657 0
8 Bus 110 19,656 0
9 Bus 116 0,358 0,01
10 Bus 117 0,358 0,01
11 Bus 119 0,367 0
12 Bus 121 0,362 0
13 Bus 122 19,657 0
14 Bus 123 0,366 0,01
15 Bus 124 19,654 0,01

37. 37
pada saat terjadi gangguan di Bus 107,
CB 6 akan bekerja pertama kali 114 ms
untuk arus gangguan sebesar 4.487 kA
relay tersebut akan memerintahkan CB6
trip setelah delay 80 ms. Gangguan
tersebut dapat dibebaskan setelah 156 ms
setelah terjadinya gangguan hubung
singkat.

38. V. KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
38
• Dimana terdapat penurunan tegangan yang besar di setiap bus
yang terhubung dengan bus yang mengalami gangguan hubung
singkat
• Analisis arus hubung singkat digunakan untuk memprediksi
ketika terjadinya arus gangguan hubung singkat maksimum
untuk menentukan kapasitas pengaman
• Kinerja relay tidak hanya dipengaruhi oleh TMS nya saja,
jarak gangguan dan besarnya arus gangguan yang terjadi
mempengaruhi kerja dari relay.

39. TERIMAKASIH
39