ANALISIS DAMPAK TERPUTUSNYA KAWAT NETRAL TERHADAP JTM 20 kV

ANALISIS DAMPAK TERPUTUSNYA KAWAT NETRAL
TERHADAP JTM 20 kV
Juningtyastuti, Karnoto, Riyanto
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro
Jl. Prof. Sudarto S.H Tembalang-Semarang
Abstrak:
Pada sistem distribusi tenaga listrik yang
menggunakan sistem Bintang 4 kawat Multy Grounded
Common Neutral (Y-4W-MCGN), jika kawat netral
hilang maka tidak akan ada lagi sistem tersebut, karena
sistem MGCN akan terselenggara dengan baik hanya
jika ada saluran netral, sehingga hilangnya kawat
netral dibeberapa tempat pada saluran merupakan
suatu kondisi tidak normal dan akan menyebabkan
resiko yang tidak baik terhadap performance operasi
sistem distribusi tenaga listrik dan kualitas pelayanan
beban di sisi pelanggan.
I. PENDAHULUAN
Dalam operasi sistem tenaga listrik terjadinya
gangguan tidak dapat dihindarkan. Gangguan terjadi
dapat dikarenakan karenakan adanya kejadian secara
acak dalam sistem yang dapat berupa berkurangnya
kemampuan peralatan, meningkatnya beban dan
lepasnya peralat an-peralatan yang tersambung ke
sistem. Gangguan yang sering terjadi pada saluran
distribusi adalah gangguan hubung singkat satu fasa ke
tanah yang sifatnya temporer, sehingga untuk
mengatasinya digunakan Ground Fault Relay (GFR)
sebagai pendeteksi gangguan yang dikoordinasikan
dengan Recloser . Sehubungan dengan banyaknya
kawat netral yang terputus dikhawatirkan akan
berakibat pada mengecilnya arus gangguan sampai
dibawah nilai arus setting GFR sehingga, peralatan
proteksi tidak akan bekerja saat terjadi gangguan dan
ini sangat berbahaya bagi keselamatan manusia dan
lingkungan.
Berkaitan dengan permasalahan di atas PT.
PLN (Persero) UBD Region Jateng & DIY melalui
APJ I sebagai kepanjangan tangan yang menguasai
wilayah kerja kota Semarang, Salatiga dan Kudus
bermaksud memasang kembali kawat netral yang
terputus namun, terbentur oleh anggaran biaya yang
tidak sedikit.
Sehubungan dengan permasalahan dan kendala
itulah, penulis melakukan analisis mengenai dampak
putusnya kawat netral terhadap Jaringan Tegangan
Menengah 20 kV di APJI, dengan tujuan ingin
mengetahui sejauh mana penurunan arus gangguan
hubung singkat satu fasa ke tanah dan dampaknya
terhadap tegangan pelayanan yang diakibatkan oleh
putusnya kawat netral dan selanjutnya memberikan
alternatif upaya tindakan yang mungkin bisa dilakukan
guna mengatasi permasalahan yang sedang di hadapi.
II. TUJUAN
Penulisan penelitian ini bertujuan untuk
menganalisa dampak yang mungkin ditimbulkan,
akibat terputusnya kawat netral Jaringan Tegangan
Menengah 20 kV dan mencari solusi terbaik yang
mungkin bisa dikerjakan sehubungan adanya kendala
yang dihadapi pada saat akan dilakukan kembali
pemasangan kawat netral yang putus.
III. PEMBATASAN MASALAH
Analisa masalah yang akan dilakukan dalam
Penelitian ini dibatasi pada kasus terputusnya kawat
netral Jaringan Udara Tegangan Menengah 20 kV
sistem radial 3 (tiga) phasa 4 (empat) kawat pada saat
kondisi steady state. Untuk perhitungan digunakan
data-data dari feeder pertama yang keluar dari GI
Krapyak yang termasuk dalam wilayah kerja Area
Pelayanan Jaringan I (APJ I).
IV. TEORI DASAR
4.1. Sistem distribusi tenaga listrik
Sistem tenaga listrik terdiri atas tiga bagian
utama yaitu, sistem pembangkitan, sistem transmisi
dan sistem distribusi. Dari ketiga sistem tersebut
sistem distribusi merupakan bagian yang letaknya
paling dekat dengan konsumen, fungsinya adalah
menyalurkan energi listrik dari suatu Gardu Induk
distribusi ke konsumen.
Adapun bagian-bagian dari sistem distribusi tenaga
listrik adalah:
1. Gardu Induk Distribusi
2. Jaringan Primer (JTM)
3. Transformator Distribusi
4. Jaringan Sekunder (JTR)
4.2. Klasifikasi Sistem Jaringan Distribusi
Jaringan distribusi dikategorikan kedalam
beberapa jenis, sebagai berikut:
1. Tegangan pengenalnya :
a. JTM 20 kV.
b. JTR 380/220 Volt.
2. Konfigurasi jaringan primer
a. Jaringan distribusi pola radial
b. Jaringan distribusi pola loop
c. Jaringan distribusi pola loop radial
d. Jaringan distribusi pola grid
e. Jaringan distribusi pola spindel
3. Konfigurasi penghantar jaringan primer
a. Konfigurasi penghantar segitiga.
b. Konfigurasi penghantar vertikal.
c. Konfigurasi penghantar horisontal.
4. Sistem pengetanahan :
a. Sistem distribusi tanpa pengetanahan
b. Sistem distribusi pengetanahan tak langsung
c. Sistem distribusi pengetanahan langsung
4.3. Gangguan Sistem Distribusi
Analisis Dampak Terputusnya Kawat Netral Terhadap JTM 20 Kv (Juningtyastuti, Karnoto, Riyanto)
31
Jenis gangguan hubung singkat yang sering
terjadi:
1. Hubung singkat satu fasa ke tanah
Iaf = (1)
2. Hubung singkat dua fasa
Iaf = -Ibf = (2)
3. Hubung singkat dua fasa ke tanah
(3)
(4)
(5)
Ibf = Ia0 + a2Ia1 + aIa2 (6)
Icf = Ia0 + aIa1 + a2Ia2 (7)
4. Hubung singkat tiga fasa
Iaf = Ia1 = (8)
Ibf = a2.Ia1 = (9)
Icf = a.Ia1 = (10)
4.4. Peralatan proteksi pada sisitem distribusi JTM
20 kV
Peralatan proteksi pada sisitem distribusi JTM 20
kV terdiri dari :
a. Rele arus lebih (Over Current Relay/OCR)
b. Rele gangguan ke tanah (Ground Fault
Relay/GFR)
c. Recloser
4.5. Dampak Putusnya Kawat Netral terhadap
Kerja GFR pada JTM 20 kV
Berhasilnya suatu pengamanan dengan rele
gangguan ke-tanah sangat tergantung pada besarnya
arus gangguan ke-tanah.
Di Jawa Tengah pada umumnya dan di APJ 1 pada
khususnya banyak dijumpai kawat netral putus.
Putusnya kawat netral disepanjang jaringan ini bisa
menyebabkan arus ganguan ke tanah menjadi lebih
kecil dari arus seting peralatan proteksi yang terpasang
Karena impedansi urutan nol saluran akan menjadi
lebih besar dari pada jaringan saat kondisi normal. Hal
ini akan sangat membahayakan keselamatan manusia
dan juga bisa menyebabkan kerusakan pada peralatan
yang tersambung ke sistem akibat tidak bekerjanya
rele proteksi.
4.6 Dampak Putusnya Kawat Netral Tehadap
Keamanan Peralatan Pelanggan dari Pengaruh
Sambaran Petir
Gambar 4.1. Kawat netral sebagai pengaman
peralatan terhadap sambaran petir
Seperti ditunjukan pada gambar 4.1, sambaran
petir terhadap JTM bisa menimbulkan arus ga ngguan
yang sangat besar, untuk mengatasinya digunakan
lighting arrester (LA) sebagai alat pengaman yang
berfungsi untuk mengeliminir gangguan hubung
singkat tersebut. Akan tetapi arus gangguan tersebut
tidak dapat sepenuhnya dieliminir oleh LA, sehingga
perlu adanya pengaman tambahan berupa sistem
pengetanahan netral yang baik yaitu, sistem
pengetanahan dengan tahanan yang kecil mendekati
nol atau pengetanahan langsung. Tujuannya agar arus
gangguan akibat sambaran petir bisa diamankan ke
tanah secara sempuran.
4.7. Dampak Putusnya Kawat Netral terhadap
Tegangan Pelayanan
Dari gambar 4.2, jika titik A putus maka
kualitas tegangan pada sisi pelanggan akan terganggu.
Ø Kondisi Normal
E1= E2 = V1 = V2 = 0,5 x Vt (11)
Ø Kondisi Gangguan
(12)
(13)
Bila Z1 ¹ Z2, maka V1 ¹ V2. Sehingga semakin besar
perbedaan nilai impedansi antara Z1 dan Z2 maka
semakin besar pula beda tegangan pada Z1 dan Z 2.
Apabila kawat jamper hantaran netal ke
grounding putus (gambar 4.2 dengan titik B putus),
maka akibatnya besarnya nilai tahanan pengetanahan
bersama akan bertambah yang mengakibatkan
tegangan sentuh menjadi lebih besar, sedangkan untuk
tegangan pelayanan pada beban Z1 dan Z2 tidak
tepengaruh oleh putusnya jamper hantaran netral ke
grounding.
Ø Kondisi Normal
(14)
Ø Kondisi Titik B Putus
f
f
Z Z Z Z
V
3
3
0 1 2 + + +
f
f
Z Z Z
jV
+ +
±
1 2
f g
f f g
f
a
Z Z Z Z
Z Z Z Z Z
Z Z
E
I
2 3
( )( 3 )
( )
0
0 2
2 0
1
0
1
+ + +
+ + +
+ +
<
=
a1
0 f g 2 f
0 f g
a2 .I
(Z Z 3Z ) (Z Z )
Z Z 3Z
I
ú úû
ù
ê êë
é
+ + + +
+ +
= -
a1
0 f g 2 f
2 f
a0 .I
(Z Z 3Z ) (Z Z )
Z Z
I
ú úû
ù
ê êë
é
+ + + +
+
= -
1 f
0
Z Z
E 240
+
á
1 f
0
Z Z
E 120
+
á
1 f
0
Z Z
E 0
+
á
Sambaran petir
25kA
225 Volt
225 Volt
1000A LA
Phasa
Netral
1000A
5 Ohm
Vt
Z Z
V Z
1 2
1
1 +
=
Vt
Z Z
Z
V
1 2
2
2 +
=
(5 ) ( *5 ) ( *5 ) ( *5 )
*5 3 2 2 2
3
Rtrafo Rtrafo Rptrafo
Rptotal Rtrafo
+ + +
=
Transmisi, Vol. 10, No. 2, Desember 2005 : 30 – 36
32
(15)
Jika kawat netral JTM pada trafo distribusi sisi
primer putus (titik C pada gambar 4.2 putus), tidak
akan berpengaruh terhadap tegangan pelayanan di sisi
tegangan rendah tetapi berpengaruh terhadap nilai
tahanan pengetanahan secara parallel/bersama (nilai
tahanan pengetanahan menjadi besar) yang berakibat
tegangan sentuh menjadi lebih besar. Persamaan
tahanan total saat kawat netral JTM trafo distribusi
putus untuk masing-masing kondisi sesuai dengan
persamaan 13 dan 14 (dengan mengambil tahanan
pengetanahan 5 Ohm).
Putusnya sambungan ujung kumparan primer
trafo ke grounding yang ditunjukan pada gambar 4.2
dengan titik D putus, akan berdampak terhadap
tegangan pelayanan sisi tegangan rendah, dimana
tegangan pada sisi beban akan menjadi nol karena
pada trafo sisi primer tidak ada tegangan induksi
akibat terputusnya saluran suplai transformator.
V. PERHITUNGAN dan ANALISA
Dalam perhitungan arus hubung singkat datadata
yang digunakan adalah sebagai berikut :
v Model Sistem ditunjukan pada gambar 5.1
v Impedansi dasar (Zbase)
Ø MVAbase = 60 MVA
Ø Vbase = 22 kV
Ø Zbase=
60
22 2
= 8.07 W
Ø Ibase =
3*8.07
22000
= 1573.1913 A
Gambar 4.2 Rangkaian transformator saat kondisi
normal
Gambar 5.1 Diagram satu garis sistem
v Impedansi Sumber
Ø Sisi tegangan tinggi (Xtt)
=
hs
2
MVA
kV
=
2500*8.07
22 2
= j0.0239 (pu)
Ø Sisi tegangan rendah (Xtr)
= X(%) *
trafo
2
MVA
kV
=0.1886
60*8.07
222
= 0.1885 (pu)
v Impedansi Gangguan
Ø Gangguan maksimum , Zf = 0 pu
Ø Gangguan minimum, Zf = 35 Ohm.
Zf =
base
f
Z
Z
=
8.07
35
= 4,3371 (pu)
v Impedansi urutan saluran
Tabel 5.1 Impedansi urutan saluran (pu/km)
5.1. Perhitungan arus gangguan hubung singkat
maksimum
Dengan menggunakan persamaan-persamaan 1-
8, maka akan diperoleh nilai arus gangguan hubung
singkat sebagai berikut :
Ø Gangguan tiga fasa
Gambar 5.2 Rangkaian ekivalen impedansi
gangguan tiga phasa
I3f = 4,7081 Ð-90 pu
= 7406,7387 Ampere
Ø Gangguan dua fasa
Konf. Z1 = Z2 Zo
sistem Nyata Imajiner Nyata Imajiner
ST1n 0.0167 0.0382 0.0512 0.1176
ST1tn 0.0167 0.0382 0.0349 0.1973
ST2n 0.0167 0.0403 0.0523 0.1098
ST2tn 0.0167 0.0403 0.0349 0.1931
ST3 0.0167 0.0381 0.0349 0.1976
ST4 0.0167 0.0387 0.0523 0.1131
A
B
V1
C
D
V2
Z 1
Z 2
Vt
Phasa
Netral
LA
Rp2 Rtrafo Rp Rp1
j0.2124 (pu)
1 (pu)
j0.2124 (pu)
1 (pu)
j0.2124 (pu)
(Rp1*Rp2) (Rtrafo *Rp2) (Rptrafo*Rp1)
Rtrafo*Rp1* RP2
Rptotal
+ +
=
Y Y
A B
JTM 20 kV 3 phasa, 240/120 m2m
150/22 kV
60MVA
Xt = 18,86 %
MVA fault = 2500 MVA
Bus 150 kV
CT = 600/5 A
Seting GFR = 1,5A
Analisis Dampak Terputusnya Kawat Netral Terhadap JTM 20 Kv (Juningtyastuti, Karnoto, Riyanto)
33
Gambar 5.3 Rangkaian ekivalen impedansi
gangguan dua phasa
I2f =
2*0.2124 90
3 * 1 0
Ð
Ð = 4,0772 Ð-90 pu
= 6414,4239 Ampere
Ø Gangguan satu phasa ke tanah
I1f =
3 *0.2124 90
1 0
3*
Ð
Ð = 4,7082Ð-90 pu
= 7406,7387 Ampere
Gambar 5.4 Rangkaian ekivalen impedansi
gangguan satu phasa ke tanah
5.2. Gangguan Hubung Singkat Minimum
(Gangguan terletak di Ujung Saluran = 40 km)
Ø Gangguan tiga phasa :
Gambar 5.5 Rangkaian ekivalen impedansi
gangguan tiga phasa minimum
I3f =
5.2994 19.19
1 0
Ð
Ð
= 0.1887 Ð-19.19 pu
= 297,11 Ampere
Ø Gangguan dua phasa :
I2f = 0,2602 Ð-31.56 (pu)
= 409,27 Ampere
Gambar 5.6 Rangkaian ekivalen impedansi
gangguan dua phasa minimum
Ø Gangguan satu phasa ke tanah
I1f = 0.1628Ð-2.713 (pu)
= 256.40 Ampere
Dengan menggunakan metode yang sama, akan
diperoleh arus gangguan untuk berbagai sistem
konfigurasi penghantar pada saat kondisi normal
(kawat netral ada) dan pada saat kawat netral putus,
seperti ditunjukan pada tabel 5.2.
Gambar 5.7 Rangkaian ekivalen impedansi gangguan
satu phasa ke tanah minimum
Tabel 5.2 Hasil perhitungan arus gangguan
Dari hasil perhitungan seperti ditunjukan pada
tabel 5.2 dapat dilihat bahwa, putusnya kawat netral
hanya berpengaruh pada gangguan fasa tanah,
sedangkan untuk gangguan fasa-fasa tidak akan
terpengaruh oleh putusnya kaw at netral.
Penurunan arus gangguan hubung singkat satu
fasa ke tanah minimum sebesar 5,79% untuk
konfigurasi sistem segitiga dan 5,91% untuk
konfigurasi horisontal. Dari tabel 5.2 dapat dilihat pula
ketika terjadi arus gangguan maksimum yaitu saat
terjadi gangguan di dekat trafo GI, besarnya nilai arus
gangguan untuk kondisi jaringan dengan dan tanpa
kawat netral adalah sama. Sampai saat ini penurunan
arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah
akibat putusnya kawat netral tidak akan berpengaruh
pad a kerja GFR, hal ini bisa dilihat dari setting GFR,
yaitu :
v Ratio CT = 600/5 A
v Is GFR = 1,5 A
v I primer = Ratio CT * Is
= 120 * 1,5 = 180 A.
Konf. Arus
gangguan 3f
Arus
gangguan 2f
Arus gangguan
1f ketanah
Sistem
(ST)
Imax
(A)
Imin
(A)
Imax
(A)
Imin
(A)
Imax
(A)
Imin
(A)
ST-1n 7406.4 297.11 6414.1 409.72 7406.4 256.40
ST-1tn 7406.4 297.11 6414.1 409.72 7406.4 241.55
ST-2an 7406.4 295.51 6414.1 404.23 7406.4 256.72
ST-2atn 7406.4 295.51 6414.1 404.23 7406.4 241.55
ST-2b 7406.4 257.55 6414.1 410.12 7406.4 241.55
ST-3 7406.4 256.28 6414.1 408.54 7406.4 256.72
1 (pu) j0.2124 (pu)
j0.2124 (pu)
j0.2124 (pu)
1 (pu)
j0.2124 (pu) 0.6664 + j1.5295 (pu)
4.3371 (pu)
1 (pu)
j0.2124 (pu) 0.6664 + j1.5295 (pu)
4.3371 (pu)
j0.2124 (pu) 0.6664 + j1.5295 (pu)
1 (pu)
j0.2124 (pu) 0.6664 + j1.5295 (pu)
3(4.3371) (pu)
j0.2124 (pu) 0.6664 + j1.5295 (pu)
2.048 + j4.704 (pu)
2.048 + j4.704 (pu)
Transmisi, Vol. 10, No. 2, Desember 2005 : 30 – 36
34
Setting arus primer dari GFR = 180 A yang
berarti, jika ada gangguan hubung singkat fasa ke
tanah dengan nilai arus gangguan minimum sama
dengan atau lebih besar dari 180 A maka, rele akan
mendeteksinya dan kemudian memerintahkan Recloser
untuk bekerja. Tetapi jika arus gangguan kurang dari
180 A maka rele tidak akan mendeteksi gangguan
tersebut.
5.3. Dampak Putusnya Kawat Netral Terhadap
Keamanan Peralatan Pelanggan Dari
Sambaran Petir
Gambar 5.8 Rangkaian ekivalen arus gangguan
sambaran petir
Dengan menggunakan persamaan 14 dan 15 maka
nilai tahanan total akan didapatkan, tahanan sentuh
diperoleh dengan mengalikan tahanan total dan arus
gangguan, sehingga didapatkan tabel 5.3
Tabel 5.3 Tegangan sentuh akibat putusnya kawat
netral
Hasil perhitungan pada tabel 5.3 menunjukan
bahwa putusnya kawat netral akan menyebabkan
tegangan sentuh menjadi besar, sebaliknya jika kawat
pen etanahan putus maka, akan menyebabkan tegangan
pada tahanan RN menjadi lebih besar dan tegangan ini
berpotensi merusak peralatan pelanggan.
Untuk mengatasi akibat-akibat tersebut di atas,
maka ada beberapa alternatif upaya yang bisa
dilakukan, menggunakan sistem pengetanahan
langsung, seperti yang telah dilakukan di APJ I atau
dengan menggunakan sistem pengetanahan Multi
Grounded Common Neutral seperti juga
direkomendasikan pada standar Chas T Main
5.4. Dampak Putusnya Kawat Netral Terhadap
Kualitas Tegangan Pelayanan (titik A pada
gambar 4.2 putus)
v Analisa Terhadap Dampak Putusnya Kawat
Jumper Bushing Netral Ke Kawat Netral
Pada saat jamper netal putus beban Z1 dan Z2
pada rangkaian transformator akan bekerja secara seri
sehingga besarnya tegangan pada masing-masing
beban akan tergantung pada perubahan dari besarnya
nilai masing-masing beban pada saat itu, sedangkan
tegangan termianal menjadi 450 Volt. Dengan
menggunakan persamaan 13 dan 14, akan didapat
tegangan pada masing-masing beban seperti
ditunjukan pada tabel 5.4
Tabel 5.4 Hasil perhitungan V1 dan V2 saat jamper
netal putus
Beban( ) Tegangaan (Volt)
Z1 Z2 V2 V1
544 48 414 36
484 97 375 75
451 149 338 112
403 201 300 150
363 242 270 180
296 296 225 225
242 363 180 270
201 403 150 300
149 451 112 338
97 484 75 375
48 544 36 414
Upaya yang dilakukan untuk mengatasi tegangan
lebih akibat jamper netral transformator putus dapat
dilakukan dengan cara sebagai berikut :
1. Memperbaiki sambungan
2. Bushing netral transformator N1 dan N2 masingmasing
disambung langsung ke kawat netral.
3. Mengubah polaritas agar V1+V2 = 0
5.5. Kawat Jamper Hantaran Netral ke Grounding
Terputus (Gambar 4.2 saat titik B putus)
Rangkaian ekivalen saat kondisi tersebut
ditunjukan pada gambar 4.9.
Apabila terjadi gangguan hubung singkat satu fasa ke
tanah dengan data-data sebagai berikut :
Ø Arus hubung singkat minimum
If = 256, 4 A (tabel 5.2)
Ø Tahanan RP = 5 Ohm
Ø Tahanan RP1 = 5 Ohm
Maka, dengan menggunakan peramaan 12 dan 13
didapatkan besarnya tegangan sentuh pada tahanan RP2
pada saat sebelum dan sesudah kawat jamperan
hantaran netral RP putus adalah :
v Tegangan sentuh VRP2 saat normal :128.2 A
v Tegangan sentuh VRP2 saat RP1 putus = 5 *
256.4 = 1282
terlihat bahwa dengan putusnya kawat jamper hantaran
netral ke grounding akan menyebabkan tegangan
sentuh pada tahanan pengetahanan di tempat lain
menjadi lebih tinggi sedangkan, untuk tegangan
pelayanan di sisi konsumen tidak akan akan
mengalami gangguan. Untuk mengatasi permasalah
tersebut upaya yang dilakukan adalah dengan cara
Kondisi Tegangan (Volt)
Netral
(Ù/km)
Rp
( Ù )
VN VRP
Keterangan
Ada 0 0 0 I = 1000 A
~ 5 0 500 I = 1000 A
Ada ~ 301.8 0 I = 1000 A
Ada 5 943.1 0.0569 I = 1000 A
~ ~ 0 0 Bisa merusak
Trafo
Ip = 25 kA
RL
ILA = 1000 A
RN
RR P Ptrafo
Trafo
Analisis Dampak Terputusnya Kawat Netral Terhadap JTM 20 Kv (Juningtyastuti, Karnoto, Riyanto)
35
memperkecil tahanan pengetanahan salah satunya
dengan menggunakan metode Multi Grounded
Common Neutral
Gambar 5.9. Rangkaian ekivalen putusnya jamperan
netral ke grounding
5.6. Kawat Netral JTM Pada Trafo Distribusi Sisi
Primer Putus (titik C pada gambar 4.2 putus)
Rangkaian ekivalen saat kawat netral JTM trafo
distribusi sisi primer putus ditunjukan pada gambar
5.10.
Gambar 5.10 Rangkaian ekivalen saat kawat netral
JTM trafo distribusi sisi primer putus
Dengan menggunakan data-data sebagai berikut :
ISLG = 256,4 A, Rtrafo = 0,3 Ohm, Rp = Rp1 = Rp2=5
Ohm maka, besarnya tahanan pengetanahan total
sebelum dan setelah titik C pada gambar 2.19 putus
dapat ditentukan masing-masing nilainya dengan
menggunakan persamaan 14 dan 15, yaitu sebesar :
Ø Kondisi normal = 0,2542 Ohm
Vs = ISLG * Rptotal
= 256,4 * 0,2542= 65,18 Volt
Ø Kondisi titik C putus = 1,66 Ohm
Vs = 256,4 * 1,66 = 425,62 Volt
Putusnya kawat netral transformator pada sisi
tegangan menengah akan menyebabkan meningkatnya
nilai tahanan pengetanahan secara bersama, hal ini bisa
dibuktikan dari hasil perhitungan yang didapat.
Bertambah besranya nilai tahanan pengetanahan total
maka jika terjadi gangguan hubung singkat ke tanah,
tegangan sentuh yang dirasakan akan semakin besar.
Dari hasil perhitungan tersebut tegangan sentuh
mengalami kenaikan sebesar 84,69%, jika kondisi
seperti ini terus dibiarkan akibatnya akan sangat
membahayakan bagi keselamatan manusia. Upaya
yang bisa dilakukan yaitu dengan cara memperkcil
tahanan bersama (total) yaitu melalui sistem
pengetanahan kawat netral jaringan dengan
mengunakan metode Multi Grounded Common
Neutral. Upaya lain yang bisa digunakan yaitu dengan
cara memasang kawat netral di atas dengan
konfigurasi jaringan sesuai gambar 3.5 tujuannya agar
kawat netral yang dipasang terhindar dari tangantangan
yang tidak bertanggung jawab, sehingga
putusnya kawat netral dan akibatnya bisa
ditekan/dikurangi.
5.7. Jumper Grounding Trafo Distribusi sisi
Tegangan Menengah Putus
Gambar 4.2 dapat dibuat gambar ekivalennya
untuk kondisi titik D putus seperti ditunjukan pada
gambar 5.12. Dari gambar 5.12 menunjukan bahwa
putusnya jumper grounding transformator distribusi
tegangan menengah, mengakibatkan tegangan
pelayanan pada sisi pelanggan menjadi hilang.
Gambar 5.11 Rangkaian ekivalen saat jamper
grounding trafo distribusi sisi
tegangan menengah putus
VI. PENUTUP
6.1. Kesimpulan
Dari hasil analisis dampak putusnya kawat netral
terhadap jaringan tegangan menengah 20 kV dan
sistem tegangan pelayanan dapat diperoleh beberapa
kesimpulan, sebagai berikut :
1. Arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah
(Single Line to Ground Fault/SLG) minimum
pada kondisi normal adalah 256,4 A sedangkan
pada saat kawat netral hilang sebesar 241,55 A,
jadi sampai saat ini penurunan nilai arus
gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah
minimum (gangguan di ujung saluran) masih
relatif cukup kecil yaitu sebesar 14,85 A (5,79%).
2. Turunnya arus gangguan hubung singkat ke tanah
minimum, akibat putusnya kawat netral tidak
akan berpengaruh terhadap kerja GFR, karena
nilai arus gangguan sebesar 241,55 A masih
berada di atas arus setting GFR (Is = 180 A).
3. Kawat netral yang putus saat terjadi arus
gangguan yang sangat besar (akibat petir) bisa
menyebabkan :
Ø adanya tegangan pada penghantar netral
yang berpotensi merusak peralatan
pelanggan.
Ø meningkatnya tegangan sentuh.
RL1
RL2
Phasa
N
Z1
Z2
RP1 RP
IF
V1
V2
Z1
Z2
Vt I
1
I2
Vs
Is
Rtrafo RP
RN
RPhasa
RP1 RP2
If
Transmisi, Vol. 10, No. 2, Desember 2005 : 30 – 36
36
Ø jika kawat netral dan kawat pengetanahan
putus maka arus gangguan tersebut bisa
merusak transformator.
Upaya yang dilakukan untuk mengatasi
permasalahan tersebut adalah, memperkecil
tahanan pengetanahan dengan menggunakan
metode pengetanahan langsung atau dengan
mengunakan sistem pengetanahan langsung yang
dipasang disepanjang kawat netral (Multi
Grounded Common Neutral / MGCN),
sebagaimana telah diterapkan di APJI
4. Putusnya sambungan jamperan kawat netral pada
bushing transformator menyebabkan tegangan
pada kondisi beban tidak setimbang akan
mengalami kenaikan atau penurunan tegangan
tergantung p ada besar kecilnya beban.
Upaya untuk mengatasi tegangan lebih akibat
putusnya sambungan kawat jamper netral
Bushing transformator dapat dilakukan dengan
menggunkan cara-cara, sebagai berikut :
v Memperbaiki sambungan pada jamperan
netral Bushing dengan menggunakan sepatu
kabel Bimetal Cu-Al atau dengan
menggunakan konektor Bimetal Cu-Al.
v Bushing netral transformator N1 dan N2
masing-masing disambung langsung ke
kawat netral.
v Mengubah polaritas agar V1 + V2 = 0.
5. Putusnya kawat jamper hantaran netral ke
grounding akan menyebabkan meningkatnya nilai
tahanan total pengetanahan, akibatnya tegangan
sentuh menjadi lebih besar. Upaya yang
dilakukan untuk mengatasinya adalah dengan
menggunakan sistem pengetanahan MGCN.
6. Putusnya kawat netral JTM Transformator
Distribusi pada sisi primer tidak akan
mempengaruhi tegangan pelayanan di sisi
pelanggan, tetapi akan berakibat pada naiknya
tahanan pengetanahan total sehingga, tegangan
sentuh akan semakin besar. Upaya yang
dilakukan untuk mengatasinya adalah dengan
menggunakan sistem pengetanahan MGCN.
7. Akibat yang paling berbahaya dari putusnya
kawat netral adalah meningkatnya tegangan
sentuh, sedangkan upaya yang telah dilakukan
yaitu dengan menggunakan sistem pengetanahan
kawat netral jaringan dengan sistem MGCN.
Akan tet api sistem ini tidak mampu mengatasi
putusnya kawat netral akibat perbuatan tangantangan
yang tidak bertanggung jawab, sehingga
sistem pengetanahan ini menjadi tidak berarti
sama sekali terutama jika peralatan rele
pengamannya mengalami kegagalan operasi dan
kawat netral yang ada putus seluruhnya.
8. Apabila jamper grounding Transformator
Distribusi sisi tegangan menengah putus,
akibatnya tegangan pada sisi pelanggan menjadi
nol (tidak ada tegangan di sisi pelanggan) .
6.2 Saran
Berdasarkan hasil kesimpulan dari penulisan
penelitian ini, saran yang dapat penulis sampaikan
adalah :
1. Untuk mengatasi hilangnya kawat netral maka
konfigurasi penghantar horisontal dengan kawat
netral di atas (gambar 3.8) bisa digunakan.
2. Perlu dilakukan pengecekan besarnya tahanan
sistem pengetanahan netral dan kondisi sistem
secara berkala untuk memastikan bahwa sistem
pengetanahan dan kondisi sistem benar-benar
dalam kondisi yang baik.
DAFTAR PUSTAKA
1. ---, Evaluasi Terhadap Dampak Yang
Mungkin Timbul Akibat Kawat Netral Putus,
Area Pelayanan Jaringan I, Semarang, 2001.
2. Chas T Main, Distribution System Protection
Manual, McGraw-Edison Company Power
Systems Division
3. Djiteng Marsudi, Ir., Operasi Sistem Tenaga
Listrik, Balai Penerbit & Humas ISTN, Jakarta,
1990.
4. Hutauruk TS, Komari, Ir., Soekarto, Ir.,
Pengaman Tegangan Sentuh dan Pengaman
Gangguan Tanah pada SUTR dan SUTM,
Prokerma PLN-ITB.
5. ---, Penentuan Setting OCR dan GFR, PT. PLN
(Persero) Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban
Jawa Bali Sektor Ketenger.
6. ---, Buku Pedoman Standar Konstruksi
Jaringan Distribusi PLN, PLN Distribusi Jawa
Tengah, Semarang, 1992.
7. Sulasno, Ir., Analisis Sistem Tenaga Listrik,
Jilid I, Satya Wacana, Semarang, Mei 1993.
8. Sulasno, Ir., Teknik dan Sistem Distribusi
Tenaga Listrik, Jilid I, Badan Penerbit
Universitas Diponegoro, Semarang.
9. Turan Gonen, Modern Power System Analysis,
Jhon Wiley & Sons, Inc., New York, 1988.
10. Turan Gonen, Electric Power Distribution
System Engineering, McGraw-Hill,1986.
11. ---, Uji Transformator Distribusi, PT PLN
Ranting Tulung, 2001