Studi Koordinasi Fuse Dan Recloser Pada Jaringan Distribusi 20 Kv Yang Terhubung Dengan Distributed Generation (Studi Kasus: Penyulang PM. 6 Gardu Induk Pematangsiantar)

BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Distributed Generation
Distributed Generation adalah sebuah pembangkit tenaga listrik yang
bertujuan menyediakan sebuah sumber daya aktif yang terhubung langsung
dengan jaringan distribusi atau pada sisi pelanggan dimana teknologi
pembangkitan energi listrik dan terhubungnya DG dengan beban secara signifikan
berbeda dengan teknologi yang dimiliki dari pembangkit tenaga listrik terpusat.
Distributed Generation dapat dikelompokan berdasarkan besar daya yang
dihasilkan [5]:
1. Micro Distributed Generation

: ~ 1 Watt < 5 KW

2. Small Distributed Generation

: 5 KW < 5 MW

3. Medium Distributed Generation : 5 MW < 50 MW
4. Large Distributed Generation

: 50 MW < 300 MW

2.1.1 Pengaruh Interkoneksi Distributed Generation pada Jaringan Distribusi
Penggunaan Distribution Generation pada suatu jaringan distribusi sudah
semakin banyak. Hal ini dikarenakan kebutuhan akan suplai daya listrik yang
meningkat dimana konsumen listrik semakin bertambah setiap tahunnya.
Terhubungnya

Distributed

Generation

pada

jaringan

distribusi

mengakibatkan perubahan arah aliran daya. Pada saat jaringan distribusi tidak
terhubung dengan Distributed Generation, aliran daya yang mengalir pada

jaringan distribusi akan menjadi satu arah karena daya suplai yang mengalir

4
Universitas Sumatera Utara

berasal dari gardu menuju konsumen. Pada saat jaringan distribusi terhubung
dengan Distributed Generation, maka aliran daya tidak akan lagi satu arah karena
kebutuhan daya beban tidak hanya disuplai oleh gardu distribusi, tetapi juga
disuplai oleh Distributed Generation. Skema aliran daya tersebut ditunjukkan oleh
Gambar 2.1.

A
R
A
H

Pembangkit Skala
Besar

Pembangkit Skala

Besar

A
R
A
H
A
L
I
R
A
N

A
L
I
R
A
N

D
A
Y
A

Sistem
Interkoneksi
Transmisi

D
A
Y
A

DG

Sistem
Distribusi
Radial

DG

DG

DG

(a)

(b)

Gambar 2.1 (a) Jaringan Distribusi yang Tidak Terhubung dengan DG
(b) Jaringan Distribusi yang Terhubung dengan DG.
Perubahan aliran daya ini mengakibatkan perubahan besar arus yang
mengalir pada jaringan distribusi. Perubahan arus tentu mempengaruhi besarnya
rugi – rugi yang terjadi di sepanjang saluran. Rugi – rugi yang terdapat pada suatu
jaringan distribusi yang terhubung dengan DG dapat bertambah atau berkurang.

5
Universitas Sumatera Utara

Perubahan besar rugi – rugi ini dipengaruhi dari letak titik interkoneksi DG
dengan jaringan distribusi.
2.2 Jenis – Jenis Gangguan Pada Jaringan Distbusi
Gangguan adalah suatu kondisi fisik yang menyebabkan suatu perangkat,
komponen atau elemen gagal untuk bekerja yang seharusnya [6]. Gangguan pada
sistem tenaga listrik dapat merusak pelayanan penyaluran listrik dari pembangkit
menuju pelanggan, oleh karena itu diperlukan suatu perangkat – perangkat
pengaman yang dapat memisahkan bagian yang sedang terganggu dengan yang
tidak sedang terganggu. Gangguan dapat dikategorikan dalam beberapa bagian
besar diantaranya adalah,
a) Berdasarkan lama terjadinya, jenis - jenis gangguan dapat dikelompokkan
menjadi,
1. Gangguan sementara
Gangguan sementara adalah gangguan yang miliki durasi waktu yang
singkat untuk mengalir pada sistem. Gangguan ini menyebabkan kerusakan yang
tidak permanen pada peralatan sistem [6]. Presentase terjadinya gangguan
sementara pada saluran hantaran udara adalah sekitar 50 % hingga 90 %.
Gangguan ini disebabkan oleh petir, bersentuhnya konduktor – konduktor pada
penghantar udara akibat hembusan angin dengan waktu yang tidak lama, dan
ranting pohon yang jatuh di antara konduktor sehingga konduktor – konduktor

tersebut terhubung untuk sementara.

6
Universitas Sumatera Utara

2. Gangguan Tetap
Gangguan tetap adalah gangguan yang memiliki durasi waktu yang lama
untuk mengalir pada sistem. Gangguan ini menyebabkan kerusakan tetap pada
peralatan sistem [6]. Gangguan ini disebabkan oleh kegagalan isolasi, rusaknya
kabel, atau gagal peralatan untuk bekerja, contoh peralatan tersebut adalah
transformator atau kapasitor.
b) Berdasarkan sifat dan penyebabnya, jenis – jenis gangguan dapat
dikelompokkan menjadi,
1. Hubung singkat
Hubung singkat adalah suatu hubungan impedansi rendah abnormal
(termasuk busur api), yang terhubung secara sengaja maupun tidak sengaja, antara
dua titik yang berbeda potensial. Gangguan – gangguan hubung singkat yang
terjadi dalam sistem 3 fasa adalah gangguan simetris dan gangguan asimetris [6 –
7]. Gangguan simetris terdiri atas hubung singkat tiga fasa sedangkan gangguan
asimetris terdiri atas hubung singkat fasa ke fasa, satu fasa ke tanah dan dua fasa

ke tanah.
2. Beban Lebih
Beban lebih adalah gangguan yang terjadi akibat konsumsi energi listrik
melebihi energi listrik yang dihasilkan pada pembangkit [8]. Kondisi ini
menghasilkan arus besar yang akan menimbulkan panas sehingga dapat merusak
isolasi dari peralatan listrik dan kabel.

7
Universitas Sumatera Utara

3. Tegangan Lebih
Tegangan lebih adalah suatu gejala peningkatan nilai tegangan rms bolak –
balik sebesar lebih dari 110 % pada frekuensi daya untuk waktu lebih dari 1
menit [9]. Tegangan lebih disebabkan oleh gangguan tanah, pelepasan beban,
surja hubung dan sambaran petir [10].


Gangguan tanah dapat menyebabkan tegangan lebih jika gangguan
tersebut terjadi pada jaringan distribusi dengan netral yang tidak
ditanahkan dimana tegangan fasa ke tanah pada fasa yang sehat akan

bertambah besar √3 x tegangan fasa ke netral sampai gangguan hilang.



Terputusnya tiba – tiba beban yang besar pada jaringan dapat
meningkatkan tegangan pada sistem. Fenomena ini disebut dengan
Ferranti Effect.



Surja hubung disebabkan oleh operasi switching dimana terjadi gejala
transien yang disebabkan oleh pemasukan energi, pemutusan energi, dan
pemutusan disertai pemasukan kembali energi dari suatu rangkaian listrik.
Operasi switching biasanya dilakukan oleh saklar atau circuit breaker.



Tegangan lebih oleh petir pada sistem disebabkan oleh adanya sambaran
petir terhadap peralatan listrik dimana sejumlah arus yang besar mengalir
menuju tanah melalui peluahan udara dari udara menuju tanah.

2.3 Konsep Perhitungan Gangguan Arus Lebih
Gangguan arus lebih terdiri dari 2 jenis gangguan yaitu gangguan
seimbang / simetris dan gangguan tidak seimbang / asimetris. Gangguan simetris
terdiri atas gangguan 3 fasa sedangkan gangguan asimetris terdiri atas gangguan 1

8
Universitas Sumatera Utara

fasa ke tanah, gangguan fasa ke fasa dan gangguan 2 fasa ke tanah. Perbedaan
antara gangguan hubung singkat yang sudah disebutkan diatas adalah impedansi
yang terbentuk sesuai dengan gangguan yang terjadi dan tegangan yang memasok
arus ke titik gangguan sehingga sebelum dilakukan perhitungan arus gangguan
terlebih dahulu dianalisis besar impedansi sistem dan besar tegangan sesaat
sebelum gangguan terjadi. Rumus yang diperlukan untuk mencari besar arus
gangguan tersebut antara lain;


Arus Gangguan 3 Fasa :
I



(2.1)

3 x Vph - n

Z1  Z 2  Z 0

(2.2)

Arus Gangguan Fasa ke Fasa :
I



Z1

Arus Gangguan 1 Fasa ke Tanah :
I



Vph - n

Vph -ph

Z1  Z 2

(2.3)

Arus Gangguan 2 Fasa ke Tanah :
I

Vph -ph

Z1  ( Z 2 //Z 0 )

(2.4)

dimana:
I = Arus Gangguan
Vph – n = Tegangan Fasa ke Netral
Vph – ph = Tegangan Fasa ke Fasa
Z1 = Impedansi Urutan Positif
Z2 = Impedansi Urutan Negatif
Z0 = Impedansi Urutan Nol
9
Universitas Sumatera Utara

2.3.1 Metode Penyelesaian Analisis Arus Hubung Singkat
Pada sistem n-bus, metode analisis arus hubung singkat yang digunakan
antara lain adalah metode Thevenin dan metode Matriks Impedansi Bus. Metode
Thevenin biasanya digunakan untuk jumlah bus yang sedikit (1 – 2 bus)
sedangkan metode Matriks Impedansi Bus digunakan untuk jumlah bus yang
banyak (lebih dari 2 bus). Pada Tugas Akhir ini metode yang dibahas adalah
Thevenin.
2.3.1.1 Metode Thevenin
Penerapan metode Thevenin dari suatu rangkaian atau jaringan yang rumit
dimana terdapat banyak sumber tegangan dan impedansi – impedansi peralatan,
pada prinsipnya adalah menyederhanakan rangkaian yang rumit tersebut menjadi
suatu rangkaian ekivalen Thevenin, rangkaian tersebut terdiri atas sumber
tegangan Thevenin yang disusun seri dengan impedansi Thevenin. Gambar 2.2
mengilustrasikan penyederhanaan dari jaringan listrik yang rumit menjadi sebuah
rangkaian ekivalen Thevenin.

Gambar 2.2 Ilustrasi Penyederhanaan Jaringan Distribusi Menggunakan
Metode Thevenin

10
Universitas Sumatera Utara

Berikut langkah – langkah penggunaan metode Thevenin:
1. Mencari titik F dan N untuk mendapatkan tegangan Thevenin, dimana titik
F merupakan titik terjadinya gangguan dan titik N merupakan titik netral.
Tegangan antara titik F dan N (VFN) adalah tegangan pada titik gangguan
yang akan ditinjau. Terminal antara titik F dan N dibuka (open circuit)
sehingga tidak ada jatuh tegangan pada impedansi ZN sehingga besar
tegangan pada VFN adalah tegangan sebelum gangguan terjadi pada titik
tersebut.
2. Mencari impedansi Thevenin dengan melakukan penjumlahan terhadap
semua impedansi yang diukur dari titik F dan N pada kondisi semua
tegangan pada jaringan tersebut dianggap sama dengan nol (dihubung
singkat).
3. Menghitung besar arus Thevenin yang mengalir dengan menggunakan
hukum Ohm. Pada analisis arus hubung singkat, besar arus Thevenin
adalah besar arus hubung singkat yang terjadi.

2.3.2 Contoh Perhitungan Arus Hubung Singkat Menggunakan Metode Thevenin
Pada contoh ini akan dilakukan perhitungan terhadap besar arus hubung
singkat 3 fasa dengan berbagai kondisi jaringan distribusi terhubung Distributed
Generation dan tidak terhubung dengan Distributed Generation sehingga dapat
dilihat bagaimana pengaruh Distributed Generation terhadap besar arus gangguan
yang terjadi.

11
Universitas Sumatera Utara

1.

Kondisi 1 : Jaringan Distribusi Tanpa Terhubung Distributed Generation
Bus 1
Generator

Bus 3

Bus 2

0,38 pu

0,11 pu

0,11 pu

0,33 pu

LOAD

Fault

Gambar 2.3 One Line Diagram Jaringan Distribusi Sistem 3 Bus Tanpa
Terhubung DG
Gambar 2.3 menunjukkan suatu contoh one line diagram beserta reaktansi
setiap peralatan dalam satuan per-unit dengan base daya 50000 KVA dan base
tegangan 10 KV dari jaringan distribusi yang tidak terhubung dengan Distributed
Generation dimana terjadi gangguan 3 fasa pada Bus 1.
Prosedur perhitungan dengan sistem 3 bus dengan gangguan terjadi pada Bus 1:
1. Sebelum melakukan perhitungan, one line diagram pada Gambar 2.3
diubah menjadi suatu diagram impedansi yang ditunjukkan oleh Gambar
2.4.
Rel Netral
Bus 1

Eg
Vf

0,33 pu

0,38 pu
0,11 pu

0,11 pu

Fault

Gambar 2.4 Diagram Impedansi dari Jaringan Distribusi Sistem 3 Bus Tanpa
Terhubung DG
2. Hitung impedansi ekivalen Thevenin yang diukur dari Bus 1 dan semua
sumber tegangan dihubung singkat.

12
Universitas Sumatera Utara

 Xseri = XSaluran + XLoad = 0,22 + 0,33 = 0,55 pu

 Xth = Xseri
X

seri

x X Generator
XGenerator

=

0,55 x 0,38
,

= 0,224

,

Dengan menganggap tegangan pada Bus 1 sebelum terjadi gangguan sama
dengan base tegangan pada Bus 1, maka tegangan ekivalen Thevenin (Vth)
adalah 1,0 pu sehingga,

IF =

1,0
Vth
=
= -j 4,464 pu
j 0,224
Xth

Dengan base daya dan base tegangan sebesar 50000 KVA dan 10 KV, maka
besar arus gangguan dalam ampere adalah

|IF | = 4,464 x
2.

50000

√3x 10

= 12886, 45 A

Kondisi 2 : Jaringan Distribusi Yang Terhubung Dengan 1 Unit DG
Bus 1
Generator

0,11 pu

0,38 pu

Bus 3

Bus 2

Fault

0,11 pu

0,33 pu

Load

0,10 pu

DG 1

Gambar 2.5 One Line Diagram Jaringan Distribusi Sistem 3 Bus Terhubung DG1
Gambar 2.5 menunjukkan suatu contoh one line diagram beserta reaktansi
setiap peralatan dalam satuan per-unit dengan base daya 50000 KVA dan base
tegangan 10 KV dari jaringan distribusi yang terhubung dengan DG1 dimana
terjadi gangguan 3 fasa pada Bus 1.

13
Universitas Sumatera Utara

Prosedur perhitungan dengan sistem 3 bus dengan gangguan terjadi pada Bus 1:
1. Sebelum melakukan perhitungan, one line diagram pada Gambar 2.5
diubah menjadi suatu diagram impedansi yang ditunjukkan oleh Gambar
2.6.
Rel Netral
Bus 1
Eg

Eg
0,33 pu

Vf
0,38 pu

0,10 pu

0,11 pu

0,11 pu

Fault

Gambar 2.6 Diagram Impedansi Jaringan Distribusi Sistem 3 Bus Terhubung DG1

2. Hitung impedansi ekivalen Thevenin yang diukur dari Bus 1 dan semua
sumber tegangan dihubung singkat.
 Xseri = Xtransmisi
 Xparalel = X

+ Xload = 0,11 + 0,33 = 0,44

X DG1 x X seri

DG1 + X seri

 Xseri = Xtransmisi

0,10x 0,44

= 0,10+ 0,44 = 0,0814 pu

+ X paralel = 0,11 + 0,0814 = 0,1914

 Xth = X

X seri x X Generator
0,1914 x 0,38
= ,
XGenerator
,
seri

= 0,127

Dengan menganggap tegangan pada Bus 1 sebelum terjadi gangguan sama
dengan base tegangan pada Bus 1, maka tegangan ekivalen Thevenin (Vth)
adalah 1,0 pu sehingga,

IF =

1,0
Vth
=
= -j 7,87 pu
j 0,127
Xth

14
Universitas Sumatera Utara

Dengan base daya dan base tegangan sebesar 50000 KVA dan 10 KV, maka
besar arus gangguan dalam ampere adalah

|IF | = 7,87 x
3.

50000

√3x 10

= 22718, 73 A

Kondisi 2 : Jaringan Distribusi Yang Terhubung Dengan 2 Unit DG
Bus 1

Generator

0,11 pu

0,11 pu

0,38 pu

Bus 3

Bus 2

0,10 pu

0,33 pu

0,10 pu

Fault
DG 1

DG 2

Gambar 2.7 One Line Diagram Jaringan Distribusi Sistem 3 Bus Terhubung DG1
dan DG2
Gambar 2.7 menunjukkan suatu contoh one line diagram beserta reaktansi
setiap peralatan dalam satuan per-unit dengan base daya 50000 KVA dan base
tegangan 10 KV dari jaringan distribusi yang terhubung dengan DG1 dan DG2
dimana terjadi gangguan 3 fasa pada Bus 1.
Prosedur perhitungan dengan sistem 3 bus dengan gangguan terjadi pada Bus 1:
1. Sebelum melakukan perhitungan, one line diagram pada Gambar 2.7
diubah menjadi suatu diagram impedansi yang ditunjukkan oleh Gambar
2.8

15
Universitas Sumatera Utara

Rel Netral
Bus 1
Eg

Eg

Eg

0,33 pu

Vf
0,10 pu

0,38 pu

0,11 pu

0,10 pu

0,11 pu

Fault

Gambar 2.8 Diagram Impedansi Jaringan Distribusi Sistem 3 Bus Terhubung DG1
dan DG2
2. Hitung impedansi ekivalen Thevenin yang diukur dari Bus 1 dan semua
sumber tegangan dihubung singkat.
 Xparalel = X

DG2 + X Load

 Xparalel = X

DG2 + X seri

X DG2 x X Load

 Xseri = Xtransmisi

=

 Xseri = Xtransmisi

= 0,0767 pu

0,10 x 0,1867

= 0,10+ 0,1867 = 0,0651pu

+ X paralel = 0,11 + 0,0651 = 0,1751

X seri x X Generator
seri

0,10+ 0,3

+ Xparalel = 0,11 + 0,0767 = 0,1867

X DG2 x X seri

 Xth = X

0,10x 0,33

XGenerator

=

0,1751 x 0,38
,

,

= 0,1197

Dengan menganggap tegangan pada Bus 1 sebelum terjadi gangguan sama
dengan base tegangan pada Bus 1, maka tegangan ekivalen Thevenin (Vth)
adalah 1,0 pu sehingga,

IF =

Vth
1,0
=
= -j 8,35 pu
Xth
j 0,1197

Dengan base daya dan base tegangan sebesar 50000 KVA dan 10 KV, maka
besar arus gangguan dalam ampere adalah

|IF | = 8,35 x

50000

√3x 10

= 24104, 37 A
16
Universitas Sumatera Utara

Berdasarkan perhitungan arus gangguan 3 fasa pada contoh - contoh diatas
dapat diperoleh bahwa semakin banyak jumlah Distributed Generation yang
terhubung dengan jaringan distribusi maka besar arus gangguan yang timbul
pada titik gangguan semakin besar.
2.4 Peralatan – Peralatan Perlindungan Arus Lebih Pada Jaringan Distribusi
Gangguan arus lebih pada jaringan distribusi sistem tenaga adalah salah
satu jenis gangguan yang sangat membahayakan gardu distribusi, pelanggan
(konsumen) dan peralatan – peralatan

listrik yang terdapat pada jaringan

dikarenakan saat gangguan ini terjadi, sejumlah arus yang sangat besar mengalir
pada jaringan distribusi. Oleh karena itu, diperlukan peralatan – peralatan yang
dipasang pada jaringan distribusi untuk memisahkan bagian sistem yang terkena
gangguan dengan yang tidak terkena gangguan. Peralatan tersebut antara lain: fuse
dan recloser.
2.4.1 Fuse
Fuse adalah suatu perangkat proteksi arus lebih yang memiliki rangkaian
pembuka berdifusi, dimana rangkaian tersebut akan membuka bila dilalui oleh
panas dari arus lebih yang diakibatkan oleh kondisi hubung singkat atau beban
lebih [11]. Bentuk fisik fuse bertipe expulsion ditunjukkan pada Gambar 2.9.

17
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.9 Bentuk Fisik Fuse tipe Expulsion
Rangkaian pembuka yang berdifusi adalah suatu element dari fuse yang dapat
melebur bila arus lebih mengalir padanya. Fuse didesain untuk bekerja pada
waktu tertentu dengan berbagai arus lebih yang mengalir, dimana semakin besar
arus lebih yang mengalir pada fuse maka semakin cepat fuse untuk bekerja
(membuka). Fuse memiliki karakteristik arus waktu yang menggambarkan kinerja
dari fuse yang ditampilkan oleh 2 kurva yaitu kurva minimum lebur (MMT),
dimana kurva ini menyajikan hubungan antara waktu dengan arus minimum
elemen fuse untuk melebur dan kurva waktu clearing (TCT) yang menyajikan
hubungan antara waktu maksimum dengan arus lebur fuse. Kurva ini ditampilkan
pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Karakteristik Waktu Arus Fuse (TCC)

18
Universitas Sumatera Utara

Fuse memiliki peran sebagai pelindung arus lebih pada sistem distribusi
oleh karena itu diperlukan beberapa data dalam pemilihan rating fuse. Data – data
yang diperlukan pemilihan rating fuse antara lain [11 - 12]:
1. Tegangan dari sistem yang akan dilindungi oleh fuse.
2. Besar arus beban yang mengalir pada sistem yang akan dilindungi.
3. Ratio X/R pada titik peletakkan fuse.
4. Arus interrupting fuse.
2.4.2 Recloser
Recloser adalah suatu perangkat pengaman arus lebih yang secara otomatis
trip dan menutup balik dalam beberapa waktu tertentu saat terjadi gangguan
sementara atau gangguan tetap [11]. Kondisi gangguan sementara yang dimaksud
adalah kondisi dimana gangguan timbul dalam waktu yang singkat. Kondisi
gangguan tetap adalah kondisi dimana gangguan timbul terus – menerus dalam
selang waktu yang lama. Bentuk fisik recloser dapat dilihat dari Gambar 2.11.

Gambar 2.11 Bentuk Fisik Recloser

19
Universitas Sumatera Utara

Recloser memiliki 2 operasi kerja yaitu operasi pemutusan segera
(instantaneous) dan operasi pemutusan tunda (time delay). Kedua operasi
merepresentasikan kinerja dari recloser saat terjadi gangguan. Operasi pemutusan
segera adalah operasi yang terjadi saat gangguan timbul, recloser membuka dan
menutup rangkaian dengan segera dalam beberapa siklus yang singkat / cepat.
Operasi pemutusan tunda adalah operasi yang terjadi saat gangguan timbul,
recloser membuka dan menutup rangkaian dalam beberapa siklus yang lebih lama
dari operasi pemutusan segera. Saat terjadi gangguan sementara, recloser hanya
bekerja saat operasi pemutusan segera dikarenakan gangguan sementara terjadi
dalam waktu yang singkat. Saat terjadi gangguan tetap, recloser bekerja dalam 2
operasi tersebut dengan urutan bahwa operasi pemutusan segera bekerja pertama
kali, lalu operasi pemutusan tunda bekerja kemudian. Setelah kedua operasi
tersebut terjadi, recloser mengalami lock out. Lock out adalah kondisi dimana
recloser akan terbuka terus – menerus sehingga gangguan dapat dipisahkan dari
daerah yang tidak terkena gangguan secara tetap. Operasi pemutusan segera dan
operasi pemutusan tunda dapat dipilih secara kombinasi misalnya 2 kali waktu
operasi pemutusan segera dan 2 kali operasi pemutusan tunda, seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2.12.

Lock
Out
Delay
Instant

Instant

Delay

Gambar 2.12 Urutan Operasi Recloser Saat Terjadi Gangguan Tetap
20
Universitas Sumatera Utara

Pada beberapa jenis dari recloser, terdapat operasi pemutusan tunda
tambahan (extended time delay) tetapi operasi ini jarang sekali digunakan. Kurva
arus waktu dari recloser yang menggambarkan ketiga operasi ini ditunjukkan oleh
Gambar 2.13.

Gambar 2.13 Kurva Arus Waktu Recloser
Diperlukan beberapa data dalam pemilihan setelan recloser yang tepat
sehingga recloser dapat bekerja dengan baik saat kondisi operasi pemutusan
segera dan pemutusan tunda. Data – data yang diperlukan antara lain:
1. Rating tegangan sistem.
2. Arus gangguan interrupting maksimum yang simetris.
3. Arus pemutusan minimal.
4. Setelan waktu saat operasi pemutusan segera dan operasi pemutusan
tunda.
2.4.2.1 Penempatan dan Jumlah Recloser Pada Jaringan Distribusi
Penempatan dan jumlah recloser sangat mempengaruhi nilai indeks indeks keandalan jaringan distribusi. Indeks jaringan distribusi adalah suatu
21
Universitas Sumatera Utara

parameter yang digunakan untuk mengetahui besarnya tingkat keandalan suatu
jaringan distribusi. Beberapa indeks yang digunakan adalah :
1. System Average Interruption Frequency Index (SAIFI) ; Merupakan
indeks yang menunjukkan frekuensi pemadaman yang terjadi per
pelanggan pada sistem.
2. System Average Interruption Duration Index (SAIDI) ; Merupakan indeks
yang menunjukan durasi pemadaman yang terjadi per pelanggan pada
sistem.
3. Costumer Average Interruption Duration Index (CAIDI) ; Merupakan
indeks yang menunjukkan durasi pemadaman yang terjadi per pelanggan
dan menginformasikan waktu penormalan gangguan.
4. Average Service Availability Index (ASAI) ; Merupakan indeks yang
menunjukkan ketersediaan tenaga listrik.
5. Average Service Unavailability Index (ASUI) ; Merupakan indeks yang
menunjukkan ketidaktersediaan tenaga listrik.
Bila nilai indeks SAIDI, SAIFI, CAIDI dan ASUI semakin kecil maka
keandalan jaringan distribusi semakin baik. Sebaliknya bila nilai indeks SAIDI,
SAIFI, CAIDI dan ASUI semakin besar maka keandalan jaringan distribusi
semakin buruk sedangkan bila semakin kecil nilai indeks ASAI pada jaringan
distribusi maka keandalan jaringan distribusi semakin buruk dan bila semakin
besar nilai indeks ASAI maka keandalan jaringan distribusi semakin baik.
Recloser ditempatkan pada jaringan distribusi utama (main line) sebelum
titik atau bus yang akan membagi beberapa seksi percabangan dikarenakan

22
Universitas Sumatera Utara

recloser memiliki peranan penting dalam mengurangi nilai SAIFI, SAIDI, dan
CAIDI yang diakibatkan gangguan pada jaringan distribusi utama (main line)
dimana gangguan ini memberikan kontribusi paling besar terhadap ketiga nilai
indeks keandalan tersebut pada suatu jaringan distribusi [6]. Jumlah recloser yang
terpasang di sepanjang jaringan distribusi juga mempengaruhi nilai – nilai indeks
keandalan, dimana semakin banyak recloser yang terpasang pada jaringan maka
keandalan jaringan distribusi semakin baik. Hal ini dikarenakan semakin banyak
jumlah recloser yang terpasang pada jaringan distribusi, maka semakin banyak
pelanggan atau konsumen yang dapat dipisahkan dari jaringan distribusi yang
mengalami gangguan. Penentuan jumlah recloser pada jaringan distribusi
tergantung pada berapa banyak jumlah titik jaringan distribusi utama yang akan
membagi beberapa seksi percabangan. Gambar 2.14 menunjukkan recloser –
recloser yang diletakkan di sepanjang suatu jaringan distribusi yang memiliki 3
bus percabangan.

Gambar 2.14 Recloser - Recloser yang Diletakkan Pada Suatu Jaringan Distribusi
2.5 Koordinasi Fuse dan Recloser
Proses penyeleksian yang dilakukan oleh peralatan - peralatan pengaman
arus lebih dengan setelan waktu dan arus tertentu serta penyusunan secara seri
23
Universitas Sumatera Utara

dari peralatan - peralatan tersebut di sepanjang saluran jaringan distribusi untuk
dapat mengamankan jaringan dan peralatan listrik dari gangguan – gangguan
secara optimal, yang didasarkan pada urutan operasi yang sudah ditetapkan
terlebih dahulu disebut dengan koordinasi [11]. Dengan kehadiran dari fuse dan
recloser pada jaringan distribusi, maka diperlukan suatu koordinasi diantara kedua
peralatan tersebut dengan tujuan untuk memberikan pengamanan yang tepat saat
gangguan terjadi.
Koordinasi fuse dan recloser difokuskan dalam pemilihan pemutusan yang
tepat saat terjadi gangguan sementara dan gangguan tetap pada jaringan distribusi
dimana recloser berkoordinasi dengan seluruh fuse pengaman cabang (lateral)
yang terdapat pada sisi hilirnya dalam mengamankan gangguan – gangguan yang
terjadi pada sisi hilir setiap fuse pengaman cabang (lateral) yang berkoordinasi
dengan recloser [1]. Gambar 2.15 menunjukkan susunan letak dari fuse dan
recloser yang saling berkoordinasi pada suatu jaringan distribusi dimana recloser
berkoordinasi dengan fuse 1, fuse 2, dan fuse 3.

Gambar 2.15 Letak dari Fuse dan Recloser yang Saling Berkoordinasi Pada suatu
Jaringan distribusi
Recloser dapat mendeteksi gangguan sementara dan gangguan tetap
sehingga dapat melakukan pemutusan dengan baik karena recloser memiliki

24
Universitas Sumatera Utara

operasi pemutusan untuk gangguan sementara dan gangguan tetap sedangkan fuse
bekerja atau melakukan pemutusan rangkaian hanya bila mengalir arus lebih yang
melebihi rating dari fuse tersebut. Fuse tidak dapat mendeteksi apakah arus lebih
yang mengalir diakibatkan gangguan sementara atau gangguan tetap, oleh karena
operasi – operasi pemutusan yang berbeda antara fuse dan recloser tersebut maka
dilakukan suatu koordinasi dimana saat terjadi gangguan sementara, recloser
bekerja untuk melakukan pemutusan. Hal ini untuk menghindari mengalirnya arus
lebih gangguan sementara pada fuse dikarenakan dapat mengganggu keandalan
pelayanan listrik terhadap konsumen bila fuse bekerja saat terjadi gangguan
sementara, dimana lama waktu terjadinya arus lebih gangguan sementara yang
sangat singkat. Berbeda saat terjadi gangguan tetap pada jaringan, karena arus
lebih gangguan tetap mengalir pada waktu yang lebih lama maka diharapkan fuse
bekerja untuk memutuskan rangkaian, tetapi karena fuse tidak dapat mendeteksi
gangguan sementara atau gangguan tetap, maka saat terjadi gangguan tetap,
operasi pemutusan segera recloser bekerja terlebih dahulu. Setelah operasi
pemutusan segera bekerja (kondisi recloser menutup kembali rangkaian), arus
gangguan tetap mengalir, maka fuse harus bekerja untuk memutuskan rangkaian.
Apabila fuse gagal bekerja untuk mengamankan gangguan tetap, maka operasi
pemutusan tunda dari recloser akan bekerja untuk mengamankan gangguan ini
dan kemudian recloser akan lock out. Gambar 2.16 menunjukkan sebuah contoh
kurva kinerja dari koordinasi fuse dan recloser [4]. Jarak antar Ifmin dengan Ifmax
merupakan rentang koordinasi fuse dan recloser terjadi. Dimana Ifmin adalah besar
arus gangguan minimum yang terjadi dan Ifmax adalah besar arus gangguan
maksimum yang terjadi pada saluran distribusi yang dilindungi oleh recloser.

25
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.16 Kurva Arus dan Waktu dari Koordinasi Fuse dengan Recloser

2.6 Pengaruh Interkoneksi Distributed Generation terhadap Koordinasi Fuse
dan Recloser pada Jaringan Distribusi
Pengaruh Distributed Generation terhubung pada jaringan distribusi
mengakibatkan aliran daya tidak lagi mengalir pada satu arah. Berubahnya arah
aliran daya ini berpengaruh terhadap peralatan – peralatan proteksi arus lebih
dalam melindungi jaringan distribusi. Saat terjadi gangguan pada jaringan
distribusi yang terhubung dengan DG, maka tidak hanya gardu distribusi yang
menyuplai arus gangguan tetapi DG juga turut menyuplai arus gangguan pada
titik gangguan [3]. Kondisi diatas diilustrasikan oleh Gambar 2.17.

26
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.17 Titik Gangguan Disuplai Oleh Arus dari Gardu dan Arus dari DG
(G)
Kontribusi arus dari DG terhadap titik gangguan dapat merusak koordinasi
antara

fuse dan recloser dalam melindungi jaringan distribusi. Selain itu,

kontribusi arus dari gardu saat terjadi gangguan dapat berkurang akibat adanya
DG [3]. Hal ini dapat mempengaruhi selektifitas dari koordinasi fuse dan recloser
dalam mengamankan jaringan distribusi seperti yang digambarkan oleh Gambar
2.18, dimana terjadi perubahan kurva kinerja koordinasi fuse dan recloser yang
diambil dari kasus yang sama dari Gambar 2.16 [4].

Gambar 2.18 Kurva Arus dan Waktu Koordinasi Fuse dan Recloser Saat Jaringan
Distribusi Terhubung dengan Distributed Generation

27
Universitas Sumatera Utara

Gambar

2.18

menunjukkan

bahwa,

saat

Distributed

Generation

dihubungkan pada jaringan distribusi maka kurva arus dan waktu dari koordinasi
fuse dan recloser berubah. Besar dari Ifmin dan Ifmax juga berubah melewati batas
(margin) koordinasi fuse dan recloser yang sudah terlebih dahulu ditetapkan. Pada
beberapa titik gangguan di jaringan distribusi, kehadiran DG pada jaringan
distribusi juga mengakibatkan arus gangguan yang melewati recloser lebih kecil
daripada arus gangguan yang melewati fuse, sehingga fuse dapat bekerja sebelum
melewati operasi pemutusan segera dari recloser [13].
Semua masalah - masalah koordinasi fuse dan recloser yang telah
disebutkan diatas dipengaruhi oleh ukuran, tipe, dan letak dari Distributed
Generation pada penyulang [4]. Oleh karena itu, perlu dilakukan analisis terhadap
ketiga faktor tersebut sebelum menampilkan kurva waktu dan arus dari koordinasi
fuse dan recloser pada jaringan distrbusi yang terhubung dengan Distributed
Generation.

28
Universitas Sumatera Utara