ANALISIS KEDIP TEGANGAN AKIBAT GANGGUANG HUBUNG SINGKAT PADA PENYULANG ABANG DI KARANGASEM.

SKRIPSI

ANALISIS KEDIP TEGANGAN AKIBAT GANGGUAN
HUBUNG SINGKAT PADA PENYULANG ABANG
DI KARANGASEM

I MADE YOGA DWIPAYANA

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
BUKIT JIMBARAN
2016

SKRIPSI

ANALISIS KEDIP TEGANGAN AKIBAT GANGGUAN
HUBUNG SINGKAT PADA PENYULANG ABANG
DI KARANGASEM

I MADE YOGA DWIPAYANA
1104405084

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
BUKIT JIMBARAN
2016

i

ANALISIS KEDIP TEGANGAN AKIBAT GANGGUAN
HUBUNG SINGKAT PADA PENYULANG ABANG
DI KARANGASEM

Skripsi Ini Diajukan Sebagai Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana S1 (Starata1)
Pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana

I MADE YOGA DWIPAYANA
NIM 1104405084

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN
2016

ii

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS

Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri,
dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk
telah saya nyatakan dengan benar.

Nama

: I Made Yoga Dwipayana

NIM

: 1104405084

Tanda Tangan

:

Tanggal

: 26 Februari 2016

iii

KATA PENGANTAR
Pertama-tama puji dan syukur penulis panjatkan Kepada Tuhan Yang
Maha Esa atas berkat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan
Skripsi berjudul “Analisis Kedip Tegangan Akibat Gangguan Hubung
Singkat Pada Penyulang Abang Di Karangasem”. Skripsi ini disusun untuk
memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu
(S1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana.
Pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada:
1.

Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT., Ph.D. Dekan
Fakultas Teknik Universitas Udayana.

2.

Bapak Wayan Gede Ariastina,S.T., M.Eng.Sc., Ph.D. Ketua Jurusan
Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana.

3.

Bapak Ir. I Wayan Rinas, MT. pembimbing I yang dengan penuh
perhatian telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan dan saran
selama penulis menyusun skripsi ini.

4.

Bapak I Made Suartika, ST. pembimbing II yang dengan penuh perhatian
telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan dan saran selama penulis
menyusun skripsi ini.

5.

Kedua orang tua saya yang telah mengasuh dan membesarkan penulis yang
memberikan dasar-dasar berpikir logik.

6.

Teman-teman mahasiswa Teknik Elektro 2011 yang tidak dapat disebutkan
satu persatu yang telah banyak memberikan bantuan kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna,

oleh karena itu penulis membuka diri untuk menerima segala saran dan masukan
yang membangun.
Bukit Jimbaran, Februari 2016

Penulis
v

ABSTRAK
Penyulang Abang merupakan penyulang dengan konfigurasi sistem

distribusi tipe radial dengan suplai tenaga listrik dari GI Amlapura dan PLTS
Karangasem. Gangguan hubung singkat pada penyulang dengan konfigurasi
sistem radial menyebabkan kedip tegangan yang akan dirasakan oleh pelanggan
yang disuplai dari transformator yang sama. Kedip tegangan adalah penurunan
nilai rms tegangan pada frekuensi daya selama durasi waktu dari 0,01 detik
sampai 1 menit dengan rentang perubahan dari 0,1 sampai 0,9 pu pada harga rms
besaran tegangan.
Penelitian ini menganalisis besar gangguan hubung singkat dan kedip
tegangan yang terjadi dengan asumsi lokasi gangguan 25%,50%,75%, dan 100%
dari panjang penyulang Abang. Simulasi pemulihan kedip tegangan akibat
gangguan 1 fasa ke tanah dan 3 fasa menggunakan dynamic voltage restore dan PI
controller yang terpasang pada salah satu beban dalam program Matlab-Simulink.
Hasil analisis penelitian dengan titik lokasi gangguan 25%, 50%, 75% dan
100% adalah perhitungan gangguan hubung singkat 1 fasa ke tanah yaitu sebesar
3,7A 32,70, 2,6A 45,50, 1,9A 52,20, 1,5 56,40 dan perhitungan gangguan
hubung singkat tiga fasa sebesar 13,8A 590, 7,1A 580, 4,6A 570, 3,5A 560.
Hasil perhitungan kedip tegangan 1 fasa ke tanah adalah sebesar 114V, 169V,
229V, 287V dan perhitungan kedip tegangan 3 fasa adalah sebesar 98V, 194V,
279V, 376V. Hasil simulasi pemulihan kedip tegangan 1 fasa ke tanah dengan
dynamic voltage restorer dapat memulihkan kedip tegangan sebesar 0,2053pu

dengan waktu pemulihan 0,01s. Sedangkan untuk simulasi pemulihan kedip
tegangan 3 fasa dengan dynamic voltage restorer dapat memulihkan kedip
tegangan fasa A sebesar 0,0736pu, fasa B sebesar 0,0507pu dan fasa C sebesar
0,0866pu dengan waktu pemulihan 0,01s.
Kata kunci : Gangguan Hubung Singkat, Kedip Tegangan, Dynamic Voltage
Restorer, Matlab-Simulink.

vi

ABSTRACT
Abang feeder is a feeder with a radial distribution system configuration
with power supply of GI Amlapura and PLTS Karangasem. Short circuit on the
feeder with a radial system configuration causes the voltage sag will be perceived
by customers supplied from the same transformer. Voltage sag is a decrease in the
value of the rms voltage at power frequency over the duration of 0,01 second to 1
minute to change the range of 0.1 to 0.9 pu in rms voltage magnitude price.
This study analyzes the substantial short circuit and voltage sag that
occurs with the assumption of fault location 25%, 50%, 75%, and 100% of the
length of feeder Abang. Simulation recovery voltage sag due to interference 1
phase to ground and 3-phase using dynamic voltage restore and PI controller

mounted on one load in program Matlab-Simulink.
Results of analysis to point fault location 25%, 50%, 75% and 100% is
the calculation of short circuit 1 phase to ground is equal to 3,7A 32,70, 2,6A
45,50, 1,9A 52,20, 1,5 56,40 and calculation of short circuit three phase that is
equal to 13,8A 590, 7,1A 580, 4,6A 570, 3,5A 560. The result of the calculation
voltage sag 1 phase to ground is equal to 114V, 169V, 229V, 287V and voltage
sag 3 phase calculation is equal to 98V, 194V, 279V, 376V. The simulation results
recovery voltage sag 1 phase to ground is the dynamic voltage restorer recover
voltage sag of 0,2053pu with recovery time 0,01s. As for the recovery voltage sag
3 phase is the dynamic voltage restorer recover voltage sag in pshase A of
0,0736pu, phase B of 0,0507pu and phase C of 0,0866pu with recovery time
0,01s.
Keywords: Short Circuit, Voltage Sag, Dynamic Voltage Restorer, MatlabSimulink

vii

DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL......................................................................................... i
LEMBAR PRASYARAT GELAR .................................................................. ii

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ............................................... iii
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iv
KATA PENGANTAR ..................................................................................... v
ABSTRAK ..................................................................................................... vi
ABSTRACT.................................................................................................. vii
DAFTAR ISI................................................................................................. viii
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xi
DAFTAR TABEL......................................................................................... xii
DAFTAR SINGKATAN ............................................................................. xiii
DAFTAR LAMPIRAN................................................................................ xiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ...................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................. 2
1.3 Tujuan Penelitian................................................................................... 2
1.4 Manfaat Penelitian................................................................................. 3
1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ................................................... 3
1.6 Sistematika Penulisan............................................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Mutakhir ................................................................................. 5
2.2 Tinjauan Pustaka ................................................................................... 6

2.2.1 Kualitas Daya Listrik ....................................................................... 6
2.2.2 Sistem Distribusi .............................................................................. 7
2.2.3 Sistem Radial ................................................................................... 7
2.2.4 Kedip Tegangan ............................................................................... 8
2.2.4.1 Penyebab Kedip Tegangan ......................................................... 9
viii

2.2.4.2 Toleransi Kedip Tegangan Pada Sistem Distribusi.................. 9
2.2.4.3 Perhitungan Kedip Tegangan ..................................................10
2.2.5 Gangguan Hubung Singkat ............................................................ 12
2.2.5.1 Perhitungan Gangguan Hubung Singkat .................................. 13
2.2.5.2 Perhitungan Impedansi, Resistansi dan Induktansi Sumber ..... 14
2.2.5.3 Perhitungan Reaktansi Transformator ...................................... 16
2.2.5.4 Perhitungan Impedansi Penyulang ........................................... 16
2.2.5.5 Perhitungan Impedansi Ekivalen Jaringan................................ 17
2.2.5.6 Perhitungan Daya Listrik .......................................................... 18
2.2.6 Dynamic Voltage Restorer............................................................. 18
2.2.6.1 Metode Kompensasi Kedip Tegangan Pada DVR.................... 20
2.2.6.2 Teknik Deteksi Kedip Tegangan Pada DVR ............................ 22

BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................. 23
3.2 Sumber dan Jenis Data Penelitian ....................................................... 23
3.2.1 Sumber Data................................................................................... 23
3.2.2 Jenis Data ....................................................................................... 23
3.3 Instrumen Penelitian............................................................................ 23
3.4 Tahapan Penelitian .............................................................................. 24
3.5 Alur Analisis........................................................................................ 24

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Sistem Distribusi Penyulang Abang.................................................... 26
4.1.1 Spesifikasi Transformator Tenaga ................................................. 27
4.1.2 Data Penyulang Abang................................................................... 27
4.2 Perhitungan Impedansi Sumber........................................................... 27
4.3 Perhitungan Reaktansi Transformator................................................. 28
4.4 Perhitungan Impedansi Penyulang ...................................................... 29
4.5 Perhitungan Impedansi Ekivalen Jaringan .......................................... 30

ix

4.6 Perhitungan Gangguan Hubung Singkat ............................................. 31
4.6.1 Perhitungan Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa Ke Tanah............ 31
4.6.2 Perhitungan Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa ............................ 31
4.7 Perhitungan Kedip Tegangan .............................................................. 33
4.7.1 Perhitungan Kedip Tegangan Gangguan 1 Fasa Ke Tanah ........... 33
4.7.2 Perhitungan Kedip Tegangan Gangguan 3 Fasa ............................ 34
4.8 Simulasi Pemulihan Kedip Tegangan Pada Matlab Simulink..............35
4.8.1 Penentuan Resistansi Sumber dan Induktansi Sumber ...................36
4.8.2 Penentuan Beban Jaringan Pada Simulasi ..................................... 37
4.8.3 Parameter-Parameter Untuk Simulasi............................................ 39
4.8.4 Implementasi Struktur Dynamic Voltage Restorer ........................ 39
4.8.5 Pemulihan Kedip Tegangan 1 Fasa Ke Tanah ............................... 40
4.8.6 Pemulihan Kedip Tegangan 3 Fasa................................................ 43

BAB V PENUTUP
5.1 Simpulan.............................................................................................. 48
5.2 Saran .................................................................................................... 48
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 49
LAMPIRAN................................................................................................... 50

x

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Komponen Utama Dalam Penyaluran Tenaga Listrik ................ 7
Gambar 2.2 Konfigurasi Jaringan Radial ........................................................ 8
Gambar 2.3 Kedip Tegangan .......................................................................... 8
Gambar 2.4 Model Pembagi Tegangan Pada Sistem Distribusi Radial ........ 10
Gambar 2.5 Gelombang Terjadinya Kedip Tegangan .................................. 11
Gambar 2.6 Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah ...................... 13
Gambar 2.7 Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa ....................................... 14
Gambar 2.8 Impedansi Penghantar ................................................................ 14
Gambar 2.9 Segitiga Daya ............................................................................ 18
Gambar 2.10 Rangkaian Dasar DVR ............................................................ 20
Gambar 2.11 Teknik Kompensasi Pre-Sag ................................................... 21
Gambar 2.12 Teknik Kompensasi In-Phase .................................................. 22
Gambar 3.1 Flowchart Urutan Analisis ........................................................ 25
Gambar 4.1 Single Line Diagram Penyulang Abang .................................... 26
Gambar 4.2 Lokasi Gangguan Pada Penyulang Abang ................................ 29
Gambar 4.3 Model Simulasi Pemulihan Kedip Tegangan ............................ 36
Gambar 4.4 Input Data Sumber .................................................................... 37
Gambar 4.5 Inputan Parameter Pada Beban ................................................. 38
Gambar 4.6 Implementasi Pengendalian DVR Pada Simulasi ..................... 40
Gambar 4.7 Hasil Simulasi Pemulihan Kedip Tegangan 1 Fasa Ke Tanah... 41
Gambar 4.8 FFT Analysis Gelombang Keluaran Beban Tanpa DVR ........... 42
Gambar 4.9 FFT Analysis Gelombang Keluaran Beban Terpasang DVR .... 42
Gambar 4.10 Hasil Simulasi Pemulihan Kedip Tegangan 3 Fasa ................. 43
Gambar 4.11 FFT Analysis Beban Tanpa DVR Fasa A ............................... 44
Gambar 4.12 FFT Analysis Beban Terpasang DVR Fasa A ........................ 44
Gambar 4.11 FFT Analysis Beban Tanpa DVR Fasa B ............................... 45
Gambar 4.12 FFT Analysis Beban Terpasang DVR Fasa B ......................... 45
Gambar 4.11 FFT Analysis Beban Tanpa DVR Fasa C ............................... 46
Gambar 4.12 FFT Analysis Beban Terpasang DVR Fasa C ......................... 46

i

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Definisi Kualitas Daya Listrik Sesuai Standar IEEE ...................... 6
Tabel 2.2 Tipikal Rentang Kualitas Daya Input dan Parameter Beban ........ 10
Tabel 4.1 Spesifikasi Trafo Penyulang Abang .............................................. 27
Tabel 4.2 Data Penyulang Abang ................................................................. 27
Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa Ke Tanah .. 31
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa .................. 32
Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Gangguan Hubung Singkat ............................. 32
Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Kedip Tegangan 1 Fasa Ke Tanah ................... 34
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Kedip Tegangan 3 Fasa ................................... 35
Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Kedip Tegangan .............................................. 35
Tabel 4.9 Hasil Simulasi Kedip Tegangan 3 Fasa ........................................ 47

✁ii

DAFTAR SINGKATAN
PLC

= Programmable Logic Controller

DVR

= Dynamic Voltage Restore

THD

= Total Harmonic Distortion

IEC

= International Electrotechnical Commision

IEEE

= Institute of Electrical and Electronics Engineers

HZ

= Hertz

KV

= Kilo Volt

V

= Volt

RMS

= Root Mean Square

PCC

= Point Common Coupling

SUTM

= Saluran Udara Tegangan Menengah

PMT

= Pemutus Tenaga

CB

= Circuit Breaker

HID

= High Intensity Discharge

PLN

= Perusahaan Listrik Negara

ANSI

= American National Standards Institute

GI

= Gardu Induk

PLTS

= Pembangkit Listrik Tenaga Surya

✂ iii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Single Line Diagram Penyulang Abang ............................................ 51
Lampiran 2 Data Spesifikasi Trafo Dan Penyulang Abang .................................. 52
Lampiran 3 Model Simulasi Pemulihan Kedip Tegangan .................................... 53
Lampiran 4 Hasil Simulasi Pemulihan Kedip Tegangan 1 Fasa Ke Tanah .......... 54
Lampiran 5 FFT Analysis Beban Tanpa DVR dan Terpasang DVR.................... 55
Lampiran 6 Hasil Simulasi Pemulihan Kedip Tegangan 3 Fasa........................... 57
Lampiran 7 FFT Analysis Beban Tanpa DVR dan Terpasang DVR Fasa A........ 58
Lampiran 8 FFT Analysis Beban Tanpa DVR dan Terpasang DVR Fasa B........ 60
Lampiran 9 FFT Analysis Beban Tanpa DVR dan Terpasang DVR Fasa C........ 62

xiv

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Perkembangan teknologi dan meningkatnya permintaan serta penggunaan
energi listrik dalam segala sektor, perusahaan penyedia energi listrik dituntut
mampu

menyediakan

pasokan

energi

listrik

secara

kontinyu.

Dalam

pendistribusian energi listrik menuju beban seringkali mengalami gangguan,
sehingga perlu dilakukan antisipasi terhadap gangguan yang dapat menurunkan
kualitas daya listrik. Permasalahan kualitas daya listrik disebabkan oleh gangguan
di jaringan, baik gangguan hubung singkat pada sistem dan kenaikan arus beban
secara mendadak.
Gangguan hubung singkat terjadi akibat faktor internal dan faktor
eksternal. Faktor internal, yaitu kerusakan pada alat, switching dan kerusakan
pada pembangkit. Faktor eksternal, yaitu saluran/kabel putus karena angin, badai,
petir dan pepohonan. Gangguan hubung singkat 1 fasa ke tanah dan 3 fasa (yang
bersifat sementara) adalah gangguan hubung singkat yang sering terjadi dalam
sistem distribusi dan menyebabkan penurunan tegangan dalam waktu yang relatif
singkat.
Penyulang Abang merupakan penyulang dengan konfigurasi sistem
distribusi tipe radial dengan suplai tenaga listrik dari GI Amlapura dan PLTS
Karangasem. Gangguan hubung singkat pada penyulang dengan konfigurasi
sistem radial menyebabkan kedip tegangan pada busbar gardu induk. Kedip
tegangan akan dirasakan oleh pelanggan yang disuplai dari transformator
tegangan menengah dan tegangan rendah yang sama. Kedip tegangan berlangsung
dalam waktu singkat dan menyebabkan trip peralatan-peralatan pengaman yang
peka terhadap perubahan tegangan. (Dugan, 2003)
Kedip tegangan tidak dapat dihindari karena saat terjadi gangguan tidak
dapat diketahui dengan pasti, sehingga perlu dilakukan antisipasi apabila terjadi
kedip tegangan pada sisi sumber agar tidak mengakibatkan terganggunya
tegangan pada sisi beban. Sesuai standar IEEE 1159-1995 definisi kedip tegangan
1

2

adalah penurunan nilai rms tegangan pada frekuensi daya selama durasi waktu
dari 0,5 cycles (0,01detik) sampai 1 menit. Rentang perubahan dari 0,1 sampai 0,9
pu pada harga rms besaran tegangan. (IEEE 1159-1995)
Pada penelitian akan dibahas “Analisis Kedip Tegangan Akibat
Gangguan Hubung Singkat Pada Penyulang Abang Di Karangasem”. Untuk
menentukan dan menghitung besar kedip tegangan yang terjadi pada penyulang
Abang, terlebih dahulu dihitung nilai gangguan arus hubung singkat yang terjadi
pada saat gangguan 1 fasa ke tanah dan 3 fasa dengan memperhitungkan nilai
batas maksimum dan minimum dari gangguan yang terjadi. Penelitian ini
diharapkan

dapat

memberikan

manfaat

dalam

mengurangi

permasalah-

permasalahan yang terjadi khususnya untuk meningkatkan kualitas daya listrik.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini yang dapat diangkat
berdasarkan latar belakang, yaitu :
1. Berapa besar arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah dan tiga fasa
pada penyulang Abang?
2. Berapa besar kedip tegangan akibat adanya gangguan hubung singkat pada
penyulang Abang?
3. Bagaimana solusi untuk mengantisipasi apabila terjadi kedip tegangan di
penyulang Abang?
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah sebagi berikut:
1. Untuk mengetahui besar nilai arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah
dan tiga fasa pada penyulang Abang.
2. Untuk mengetahui besar kedip tegangan akibat gangguan hubung singkat pada
penyulang Abang.
3. Untuk mengetahui bagaimana solusi mengantisipasi apabila terjadi kedip
tegangan di penyulang Abang.

3

1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mempelajari, mamahami dan
mengevaluasi gangguan kedip tegangan akibat gangguan hubung singkat yang
terjadi di penyulang Abang.

1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah
Untuk lebih mengarahkan pokok pembahasan dalam penelitian ini, maka
penulis membuat batasan masalah sebagai berikut:
1.

Gangguan yang dibahas pada penelitian ini adalah gangguan hubung singkat
1 fasa ke tanah dan 3 fasa.

2.

Perhitungan manual digunakan untuk mengetahui besar kedip tegangan akibat
gangguan hubung singkat yang terjadi di penyulang Abang.

3.

Lokasi gangguan yang terjadi diasumsikan memiliki kelipatan 25% dari
panjang saluran.

4.

Program Matlab Simulink digunakan untuk menampilkan bentuk gelombang
serta proses pemulihan kedip tegangan yang terjadi di penyulang Abang.

1.6 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
BAB I

PENDAHULUAN
Meliputi: latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat
penelitian, ruang lingkup dan batasan masalah serta sistematika
penulisan.

BAB II

KAJIAN PUSTAKA
Meliputi: tinjauan muthakir dan tinjauan pustaka yang digunakan
sebagai penunjang penelitian.

BAB III

METODE PENELITIAN
Meliputi: tempat dan waktu penelitian, sumber dan jenis data
penelitian, instrumen penelitian, tahapan penelitian dan alur analisis.

4

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN
Membahas analisis kedip tegangan akibat gangguan hubung singkat
pada penyulang Abang di Karangasem yang meliputi: perhitungan
reaktansi sumber, reaktansi trafo, impedansi penyulang, penentuan
impedansi ekivalen jaringan, perhitungan gangguan hubung singkat,
perhitungan kedip tegangan dan simulasi pemulihan kedip tegangan.

BAB V

PENUTUP
Mencakup simpulan yang menjawab permasalahan yang telah
dirumuskan dan analisis yang telah dilakukan serta memberikan saran
yang direkomendasikan baik pada pengembangan ilmu pengetahuan
atau pihak terkait untuk melakukan pengembangan lebih lanjut.

BAB II
KAJIAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Mutakhir
Penelitian dengan judul “Analisis kedip tegangan akibat gangguan hubung
singkat pada penyulang Abang di Karangasem” memiliki keterkaitan dengan
beberapa penelitian yang pernah dilakukan sebelumnya. Penelitian terdahulu
dijadikan penunjang untuk menentukan batasan-batasan masalah yang akan
dilakukan pada penelitian ini. Adapun penunjang yang digunakan dalam
penelitian ini adalah sebagai berikut:
Penelitian yang dilakukan oleh Sinar Terang Sembiring dan Golfrid
Gultom (2012) dengan judul Analisis Pemulihan Kedip Tegangan Akibat
Gangguan Satu Fasa Ke Tanah Dengan Menggunakan Dynamic Voltage Restore
Pada Sistem Tiga Fasa Dengan Beban Bervariasi. Metode yang digunakan adalah
simulasi Matlab-Simulink untuk mengatasi adanya kedip tegangan oleh gangguan
satu fasa ke tanah. Hasil dari penelitian ini adalah pengujian terhadap suatu
jaringan yang mengalami gangguan satu fasa ke tanah diperoleh hasil bahwa
Dynamic Voltage Restorer dengan model yang diusulkan sudah dapat
memulihkan tegangan menjadi 1 pu. Waktu pemulihan kedip tegangan selama 0,1
mili detik dan tidak mengganggu fasa yang tidak terganggu dan filter pasif yang
digunakan pada DVR tiga fasa dapat mengurangi THD tegangan keluaran inverter
menjadi 4,06 % atau lebih kecil dari 5%.
Penelitian yang dilakukan oleh Ryan Firdaus (2014) dengan judul Analisa
Kedip Tegangan Pada Sistem Distribusi 20KV Akibat Arus Hubung Singkat Di
Bandar Udara Sultan Iskandar Muda. Metode yang digunakan adalah metode
observasi dan studi literatur untuk menghitung arus gangguan hubung singkat dan
kedip tegangan pada Penyulang Khusus Bandara SIM dengan menggunakan
metode komponen simetris. Hasil dari penelitian ini adalah besarnya arus
gangguan hubung singkat tergantung pada impedansi saluran yang tergantung
pada panjang saluran, jenis konduktor, dan luas penampang konduktor. Semakin
panjang saluran semakin kecil arus gangguan.
5

6

2.2 Tinjauan Pustaka
Adapun tinjauan pustaka di dalam penelitian ini, antara lain mencakup:
2.2.1 Kualitas daya listrik
Kualitas daya listrik merupakan konsep yang memberikan gambaran
tentang baik atau buruknya mutu daya listrik akibat adanya beberapa jenis
gangguan yang terjadi pada sistem kelistrikan. Sesuai dengan standar IEEE 11591995, beberapa fenomena gangguan dalam sistem tenaga listrik telah
diidentifikasi, dimana merupakan gangguan yang sering terjadi dan tidak
termasuk gangguan seperti medan elektromagnetik atau interferensi frekuensi
radio. Tiga kategori pertama dianggap fenomena intermiten (sementara/sebentar),
sedangkan empat terakhir (ketidakseimbangan, distorsi, fluktuasi dan variasi
frekuensi) adalah steady state atau gangguan kontinyu. Dari tabel di bawah ini
dapat dilihat beberapa jenis gangguan dalam sistem tenaga listrik.
Tabel 2.1 Defenisi kualitas daya listrik sesuai standar IEEE 1159-1995
No

1

2

Kategori
Gangguan

5

6

Waktu

Penyebab

Less than 1

Impulsive

cycle

Short duration

Sags, Swells,

Less than 1

Faults, Motor starting, Utility

Variations

Interruptions

minute

Protective Equipment

duration
variations

4

Rentang

Oscilatory,

Transient

Long
3

Tipe Gangguan

Voltage
Imbalance

Undervoltages,
Over 1

incorrect Transformer tap

Sustained

minute

setting, Overloaded feeder,

Interruptions
Harmonics,

Distortion

Notching, Noise

Fluctuations

Poor Voltage regulation,

Overvoltages,

Waveform

Voltage

Lightning, Switching loads

Utility Equipment
Steady state

Steady state

-

Steady state

-

Steady state

Unbalance loads,
Equipment failure
Electronic loads
Arcing load, Loose
Connections

Power
7

frequency
variations

Sumber: Standar IEEE 1159-1995, Power Quality Monitoring

Poor generator Control

7

2.2.2 Sistem distribu
busi
Sistem tenaga
ga listrik tediri dari beberapa komponen da
dasar, yaitu pusat
pembangkit listrik,
k, tr
transmisi tenaga listrik, sistem distribusi da
dan beban. Pusat
kali dibangkitkan,
pembangkit listrikk m
merupakan tempat energi listrik pertama ka
an generator yang
dimana terdapat turbin
bin sebagai penggerak mula (prime mover) dan
membangkitkan listri
strik. Energi listrik yang dibangkitkan akan
an melalui proses
trik melalui sistem
transmisi dari pemban
bangkit sampai pada konsumen pengguna listrik
distribusi.
Sistem distribusi
ribusi memiliki subsistem yang terdiri dari
ri pusat pengatur
(Distribution Control
rol Center), saluran tegangan menengah (6k
(6kV dan 20kV),
gardu distribusi yang
ng terdiri dari panel-panel pengatur tegangan
gan menengah dan
panel-panel distribusi
busi tegangan rendah (380V/220V).

Gamba
bar 2.1 Komponen utama dalam penyaluran tenaga listrik
trik
Sumber: Hasan, 1997

2.2.3 Sistem radial
al
Sistem jaringa
ngan distribusi primer adalah bagian dari siste
stem tenaga listrik
diantara gardu induk
nduk dan gardu distribusi. Jaringan distribusi pr
primer terdiri dari
uran tenaga listrik
jaringan tiga fasa den
dengan jumlah kawat tiga atau empat. Penyalur
pada jaringan distribusi
ibusi primer menggunakan hantaran udara yan
ang dibentangkan
sepanjang daerah yyang disuplai tenaga listrik sampai pada pusat beban
ujung akhir.

8

Sistem radial adalah jaringan dengan saluran primer yang menyalurkan
daya dalam satu arah aliran daya. Sistem radial dipakai untuk melayani daerah
dengan tingkat kerapatan beban yang rendah. Keuntungan sistem radial adalah
kesederhanaan dari segi teknis dan biaya investasi yang rendah. Kerugian sistem
radial adalah apabila terjadi gangguan dekat dengan sumber, maka semua beban
saluran akan padam sampai gangguan dapat diatasi.

Gambar 2.2 Konfigurasi jaringan radial
Sumber : Suswanto, 2009

2.2.4 Kedip tegangan
Kedip tegangan adalah penurunan nilai tegangan efektif (rms) pada
frekuensi daya selama durasi waktu dari 0,01detik sampai 1menit. Rentang
perubahan dari 0,1 sampai 0,9 pu pada harga rms besaran tegangan. Kedip
tegangan menyebabkan trip peralatan-peralatan pengaman yang peka terhadap
perubahan tegangan.

Gambar 2.3 Kedip tegangan
Sumber : IEEE 1159-1995

9

2.2.4.1 Penyebab kedip tegangan
Kedip tegangan disebabkan oleh faktor-faktor sebagai berikut :
1.

Starting motor berdaya besar
Motor memiliki pengaruh yang sangat merugikan ketika start awal, yaitu
timbul arus beban penuh dengan nilai yang sangat besar. Arus yang memiliki
nilai sangat besar akan mengalir melalui impedansi sistem, sehingga
menimbulkan kedip tegangan yang dapat menyebabkan kedip pada lampu,
kontaktor tidak dapat berfungsi, dan mengganggu peralatan listrik yang
sensitif terhadap variasi tegangan.

2.

Pembebanan yang besar pada sistem
Sistem yang diberikan beban besar akan mengalirkan arus yang melebihi arus
yang mengalir pada saat sistem beban normal. Suplai dan pemasangan kabel
di awal untuk mengalirkan arus pada kondisi normal, maka dengan mengalir
arus yang sangat besar akan mengakibatkan tegangan jatuh antara titik
sumber dengan titik pembebanan. Besar nilai dari tegangan jatuh yang
diakibatkan oleh kedip tegangan tergantung dari besar nilai impedansi titik
pakai bersama (PCC=Point Common Coupling).

3.

Gangguan hubung singkat pada sistem distribusi
Kedip tegangan 70% terjadi akibat gangguan hubung singkat satu fasa ke
tanah yang terjadi di suatu titik pada sistem. Gangguan hubung singkat satu
fasa ke tanah menyebabkan kedip tegangan pada penyulang yang lain dari
gardu induk yang sama. Kedip tegangan akibat gangguan hubung singkat dua
fasa disebabkan oleh cabang pohon yang menyentuh saluran SUTM, cuaca
yang kurang baik, dan benturan hewan pada saluran SUTM. Kedip tegangan
akibat gangguan hubung singkat tiga fasa terjadi karena peristiwa switching
atau tripping dari circuit breaker (PMT) tiga fasa.

2.2.4.2 Toleransi kedip tegangan pada sistem distribusi
Nilai dari kedip tegangan (voltage sag) harus diperhatikan agar tidak
mempengaruhi kerja dari peralatan-peralatan elektronik ataupun peralatanperalatan kontrol yang lain.

10

Tabel 2.2 Tipikal rentang kualitas daya input dan parameter beban
Parameter

Batasan tegangan (steady state)

Rentang

+6 %, 13 %
Surge+15 % - maks 0,5 s

Gangguan tegangan

Sag -18 % - maks 0,5 detik
Transient overvoltage150-200 %
- 0,2 s

Harmonik

Maks 5% (peralatan beroperasi)

Kompatibilitas elektromagnetik

Maks 1 V/m

Batasan frekuensi

60 Hz ± 0,5

Perubahan frekuensi

1 Hz/s

Tegangan tiga-fasa tak imbang

2,5 %

Beban tiga-fasa tak imbang

5 – 20 %

Faktor daya

0,8 – 0,9

Load demand

0,75 – 0,85 (dari beban tersambung)

Sumber : IEEE std 446-1995

2.2.4.3 Perhitungan kedip tegangan
Kedip tegangan terjadi akibat gangguan hubung singkat pada sistem.
Gangguan hubung singkat pada penyulang dengan konfiguasi sistem radial
menyebabkan kedip tegangan pada busbar gardu induk. Kedip tegangan akan
dirasakan oleh pelanggan yang disuplai dari transformator tegangan menengah
dan tegangan rendah yang sama. Perhitungan kedip tegangan pada sistem radial
dapat disederhanakan dengan menggunakan model pembagi tegangan.

Gambar 2.4 Model pembagi tegangan pada sistem distribusi radial
Sumber : IEEE 1159-1995

11

Perhitungann kkedip tegangan pada sistem distribusi tegan
gangan menengah
harus menggunakann metode komponen simetri karena ganggu
gguan yang terjadi
adalah gangguan tida
idak seimbang. Gelombang saat terjadi tegang
gangan kedip dapat
dilihat pada gambarr di
dibawah ini :

G
Gambar 2.5 Gelombang terjadinya kedip tegangan
Sumber : IEEE 1159-1995

Perhitungan ke
kedip tegangan akibat gangguan hubung singkat pada
penyulang digunakan
kan ppersamaan sebagai berikut:

Kedip tegangann untuk gangguan 3 Fasa :
V= (n.Z)2 x If3

...........................................................................
.............................. (2.1)

Keterangan:
V

= Kedipp teg
tegangan 3 fasa (Volt)

Z

= Impedansi
nsi penyulang (Ohm)

n

= Lokasi ga
gangguan (%)

If3Φ = Gangguan
uan hubun
hubung singkat 3 fasa (Ampere)
Kedip Tegangann untuk ga
gangguan 1 Fasa ke tanah :
1.

Tegangan Urutan
an P
Positif.
V+ riel = Vbus+ − (If1Φ/3) × Z+penyulang x Cos(α)

...................................
....................................... (2.2)

V+ imj = 0 − (If1 Φ //3) × Z+penyulang x Sin(α)

....................................... (2.3)
..................................

12

Keterangan:
V+

= Tegangan urutan positif riel dan imajiner (Volt)

Vbus+

= Tegangan urutan di bus positif (Volt)

If1 Φ

= Arus hubung singkat 1 fasa ke tanah (Ampere)

Zpenyulang = Impedansi penyulang sesuai lokasi gangguan yang dipilih (Ω )
α
2.

= Penjumlahan sudut arus dan impedansi.

Tegangan Urutan Negatif.
V- riel = 0 − (If1Φ/3) × Z-penyulang x Cos(α) ................................................... (2.4)
V- imj = 0 − (If1Φ/3) × Z-penyulang x Sin(α) ................................................... (2.5)
Keterangan:
V-

= Tegangan urutan negatif riel dan imajiner (Volt)

If1 Φ

= Arus hubung singkat 1 fasa ke tanah (Ampere)

Zpenyulang = Impedansi penyulang sesuai lokasi gangguan yang dipilih (Ω )
α
3.

= Penjumlahan sudut arus dan impedansi.

Tegangan Urutan Nol.
V0 riel = 0 − ( If1 Φ/3) × Z0penyulang x Cos(α)

....................................... (2.6)

V0 imj = 0 − ( If1Φ/3) × Z0penyulang x Sin(α)

....................................... (2.7)

Keterangan:
Vo

= Tegangan urutan nol (Volt)

If1 Φ

= Arus hubung singkat 1 fasa ke tanah (Ampere)

Zpenyulang = Impedansi penyulang sesuai lokasi gangguan yang dipilih (Ω )
α

= Penjumlahan sudut arus dan impedansi.

Kedip tegangan untuk gangguan 1 fasa ke tanah adalah:
V = (V1riel+V2riel+Voriel)2 +(V1imj+V2imj+Voimj)2 arc tan (Voimj / Voriel )

................(2.8)

2.2.5 Gangguan hubung singkat
Hubung singkat merupakan suatu hubungan abnormal pada impedansi
yang terjadi antara dua titik yang mempunyai potensial yang berbeda. Gangguan
hubung singkat menyebabkan interupsi kontinuitas pelayanan daya kepada
konsumen. Gangguan terdiri dari gangguan temporer dan permanen. Gangguan

13

temporer diamankan dengan circuit breaker (CB) dan peralatan-peralatan
pengaman pada sistem. Gangguan permanen adalah gangguan yang menyebabkan
kerusakan permanen pada sistem, seperti: kegagalan isolator, kerusakan
penghantar, kerusakan pada transformator atau kapasitor.
Standar IEC 909 mengklasifikasikan arus hubung singkat dengan besaran
(maksimum dan minimum) dari jarak titik lokasi. Arus hubung singkat maksimum
menentukan rating peralatan, sementara arus hubung singkat minimum
menentukan pengaturan peralatan proteksi. Standar IEC 909 adalah kalkulasi dari
hubung singkat dan rating peralatan dengan rating tegangan sistem sampai 240kV
dan frekuensi dari 50-60Hz yang meliputi gangguan 3 fasa, gangguan fasa-fasa,
dan 1 fasa ke tanah.
2.2.5.1 Perhitungan gangguan hubung singkat
Tujuan perhitungan gangguan hubung singkat adalah untuk menghitung
arus maksimum dan minimum gangguan, sehingga rancangan pengaman, relai
dan pemutus yang tepat bisa dipilih untuk melindungi sistem dari kondisi yang
tidak normal dalam waktu yang singkat.
Perhitungan arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah digunakan
persamaan:
I=

V
Z

....................................................................................................(2.9)

Keterangan:
V = 3 × tegangan fasa – netral
Z = impedansi ( Z1+ Z2+ Z0)ekivalen

Gambar 2.6 Gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah
Sumber : Dugan, 1996

14

Perhitungan arus gangguan tiga fasa digunakan persamaan:
I=

V
Z

................................................................................................. (2.10)

Keterangan:
V = tegangan fasa – netral
Z = impedansi Z1ekivalen

Gambar 2.7 Gangguan hubung singkat tiga fasa
Sumber : Dugan, 1996

2.2.5.2 Perhitungan impedansi, resistansi dan induktansi sumber
Impedansi terdiri dari tiga macam impedansi urutan, yaitu:
1. Impedansi urutan positif (Z1), yaitu impedansi yang hanya dirasakan oleh arus
urutan positif.
2. Impedansi urutan negatif (Z2), yaitu impedansi yang hanya dirasakan oleh arus
urutan negatif.
3. Impedansi urutan nol (Z0), yaitu impedansi yang hanya dirasakan oleh arus
urutan nol.
Perhitungan nilai impedansi yang terdapat pada penghantar di jaringan
terlebih dahulu dihitung nilai impedansi ohm per kilometer dari jenis penghantar
yang dipakai pada jaringan.

Gambar 2.8 Impedansi penghantar
Sumber : Suswanto, 2009

Untuk menentukan nilai Rs (Resistansi Sumber) terlebih dahulu harus
diketahui nilai dari impedansi sumber (Zs). Untuk mencari nilai dari impedansi
sumber dapat dilihat pada persamaan berikut:

15

Zs =

kV2
MVA

x Z(%)

..........................................................................(2.11)

Keterangan:
Zs

= Impedansi sumber (Ohm)

MVA = Kapasitas trafo (MVA)
kV

= Tegangan primer (KV)

Z

= Impedansi (%)

Setelah

didapatkan

nilai

Zs, dapat ditentukan

nilai

Xs

dengan

menggunakan persamaan dibawah ini:
Xs =

X
R

x Rs

......................................................................................(2.12)

Keterangan:
Xs = Reaktansi sumber (Ohm)
X

= Reaktansi trafo (%)

R

= Resistansi trafo (%)

Maka dengan diketahui nilai Xs dan Zs sumber maka nilai Rs
dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan dibawah ini:
2

2

2

Zs = Xs + Rs

..........................................................................(2.13)

Keterangan:
Xs

= Reaktansi sumber (Ohm)

Zs

= Impedansi sumber (Ohm)

Rs

= Resistansi sumber (Ohm)

Setelah mendapatkan nilai Rs dapat ditentukan nilai Ls dengan
menggunakan persamaan dibawah ini :
Ls =

Xs
2πf

.....................................................................................(2.14)

Keterangan:
Ls = Induktansi sumber (Henry)
Xs = Reaktansi sumber (Ohm)
f

= Frekuensi (Hz)

16

2.2.5.3 Perhitungan reaktansi transformator
Perhitungan nilai reaktansi transformator dalam ohm dihitung dengan cara
mencari nilai ohm pada 100% untuk transformator dengan menggunakan rumus:
Xt (pada 100%)=

kV2

..............................................................(2.15)

MVA

Keterangan:
Xt

= Reaktansi transformator (Ohm)

kV2

= Tegangan trafo tenaga (kV)

MVA = Kapasitas trafo tenaga (MVA)
Persamaan diatas digunakan untuk mencari nilai reaktansi trafo, yaitu
sebagi berikut:
1. Untuk menghitung raeaktansi urutan positif dan negatif (Xt1 = Xt2) dihitung
dengan menggunakan rumus : Xt = % yang diketahui x Xt (pada 100%)
2. Nilai reaktansi urutan nol (Xt0) dapat dicari dengan terlebih dahulu diketahui
data dari kapasitas belitan delta yang ada dalam trafo.
- Untuk trafo tenaga hubungan belitan ∆Y dimana kapasitas belitan delta
sama besar dengan kapasitas belitan Y, maka Xt0 = Xt1
- Untuk trafo tenaga dengan hubungan belitan Yyd dimana kapasitas belitan
delta (d) biasanya adalah sepertiga dari kapasitas belitan Y (belitan yang
dipakai untuk menyalurkan daya, sedangkan belitan delta tetap ada didalam
tetapi tidak dikeluarkan kecuali satu terminal delta untuk ditanahkan), maka
nilai Xt0 = 3× Xt1.
- Untuk trafo tenaga dengan hubungan belitan YY dan tidak mempunyai
belitan delta di dalamnya, maka untuk menghitung besarnya Xt0 berkisar
antara 9 sampai dengan 14 × Xt1
2.2.5.4 Perhitungan impedansi penyulang
Perhitungan impedansi penyulang tergantung dari besar impedansi per km
dari penyulang yang akan dihitung.
Z=(R+jX) Ω /Km

......................................................................... (2.16)

17

Perhitung impedansi penyulang pada titik gangguan yang terjadi pada
lokasi gangguan % panjang penyulang digunakan rumus:
Zn= n x L x Z/Km

......................................................................... (2.17)

Keterangan:
Zn

= Impedansi penyulang sejauh % panjang penyulang (ohm)

n

= Lokasi gangguan dalam % panjang penyulang

L

= Panjang penyulang (Km)

Z/km = Impedansi penyulang tiap Km

2.2.5.5 Perhitungan impedansi ekivalen jaringan
Perhitungan yang dilakukan adalah perhitungan besaran nilai impedansi
ekivalen positif, negatif dan nol dari titik gangguan sampai kesumber. Perhitungan
Z1eki dan Z2eki dapat langsung dengan cara menjumlahkan impedansi. Perhitungan
Z0eki dimulai dari titik gangguan sampai ke trafo tenaga dengan titik netral
ditanahkan.
Perhitungan impedansi ekivalen urutan positif dan urutan negatif
menggunakan persamaan:
Z1eki = Z2eki = ZS1 + Xt1 + Z1penyulang

................................................. (2.18)

Perhitungan impedansi ekivalen urutan nol digunakan persamaan sebagai
berikut:
Z0penyulang = % panjang × Z0total
Z0eki = Xt0 + 3 RN+ Z0penyulang

............................................................. (2.19)

Keterangan:
Z1eki

= Impedansi ekivalen jaringan urutan positif dan negatif (ohm)

ZS1

= Impedansi sumber (ohm)

Xt1

= Reaktansi trafo tenaga urutan positif dan negatif (ohm)

Z1

= Impedansi urutan positif dan negatif (ohm)

Z0eki

= Impedansi ekivalen jaringan urutan nol (ohm)

Xt0

= Reaktansi trafo tenaga urutan nol (ohm)

RN

= Tahanan tanah trafo tenaga (ohm)

Z0

= Impedansi urutan nol (ohm)

18

2.2.5.6 Perhitungan daya listrik
Hubungan antar daya dapat ditunjukkan dengan segitiga daya dan dapat
dilihat pada gambar dibawah ini:

Gambar 2.9 Segitiga daya
Sumber: Dugan, 2003

Gambar di atas menunjukkan hubungan antara daya pada sistem tenaga
listrik, yang pada umumnya terdiri dari daya nyata (S), daya aktif (P), dan daya
reaktif (Q). Berikut ini merupakan perumusan yang berkaitan dengan daya listrik:
S V I

….………………………...........……………..(2.20)

P  V  I  cos φ

…………….…………………….....................(2.21)

Q  V  I  sin φ

…………......……………...................….……(2.22)

QL  V

……….…...………................................……..(2.23)

I V

2

X

X

QC  I 2  X

……………………………………..................(2.24)
…………………....……….................……….(2.25)

Dengan S adalah daya nyata dalam VA, P adalah daya aktif dalam Watt, Q adalah
daya reaktif dalam VAR, V adalah tegangan dalam Volt, I adalah arus dalam
Ampere, cos φ adalah faktor daya, X adalah reaktansi dalam Ohm.

2.2.6 Dynamic voltage restorer
Dynamic Voltage Restorer (DVR) adalah suatu peralatan yang berguna
untuk mengatasi kedip tegangan. DVR dirangkai seri dengan sistem distribusi
untuk melindungi peralatan sensistif terhadap terjadinya kedip tegangan. DVR
pada dasarnya mempunyai suatu power circuit dan suatu control circuit. Control

19

circuit atau rangkaian kendali berfungsi untuk mengatur parameter-parameter dari
sinyal kendali yang harus diinjeksikan oleh DVR pada sistem antara lain: besaran,
frekuensi, dan pergeseran fasa. Berdasarkan sinyal kendali yang diperoleh dari
control circuit maka dihasilkan tegangan yang akan diinjeksikan pada power
circuit. Pada umumnya DVR mempunyai sumber energi DC, PWM inverter, filter
dan transformator penginjeksi tegangan. Fungsi dasar dari DVR adalah
mendeteksi terjadinya kedip tegangan yang terjadi pada saluran sistem tenaga,
kemudian menginjeksikan tegangan DVR untuk mengkompensasi kedip tegangan
yang terjadi. Berikut adalah elemen-elemen dasar pada sebuah DVR:
1.

Unit penyimpanan energi DC
Berfungsi untuk menyediakan kebutuhan daya aktif selama terjadi
kompensasi oleh DVR. Biasanya dapat digunakan batere Lead Acid, flywheel,
super conducting magnetic energy storage (SMES) dan super capacitor.

2.

Voltage Source Inverter (VSI)
Pada dasarnya VSI berfungsi untuk mengkonversi tegangan DC yang
dihasilkan oleh unit penyimpanan energi DC menjadi tegangan AC. VSI
dikopling dengan suatu transformator terhadap sistem. Pada inverter satu fasa
biasanya digunakan Full Bridge Inverter yang menggunakan empat buah
switching.

3.

Filter Pasif
Low Pass Filter terdiri dari induktor dan kapasitor, yang dapat diletakkan
pada sisi tegangan rendah dari transformator penginjeksi tegangan. Dengan
menempatkan filter pada sisi inverter, harmonisa yang terjadi bersumber dari
VSI dapat dicegah untuk masuk pada transformator.

4.

Transformator Injeksi Tegangan
Fungsi dasarnya adalah untuk menaikkan tegangan supply AC yang
dihasilkan oleh VSI menjadi tegangan yang dibutuhkan. Rating pada inverter
dan transformator injeksi menjadi suatu batasan untuk menentukan kedip
tegangan maksimum yang dapat dikompensasi. Apabila arus pada jaringan
lebih besar dari arus DVR maka suatu switch by pass akan aktif untuk
mencegah arus dengan nilai yang cukup besar mengalir melalui DVR.

20

Gambar 2.10 Rangkaian dasar DVR
Sumber: ISSN 0853-0203

Suatu DVR dapat bekerja pada beberapa kondisi yaitu:
a. Keadaan Normal
Apabila unit penyimpanan energi DC terisi penuh, DVR akan bekerja pada
keadaan stand by. Pada kondisi stand by DVR tidak menginjeksikan tegangan
pada jaringan.
b. Keadaan terjadi kedip tegangan
DVR akan mensupply daya aktif dari energi yang disimpan bersama dengan
daya reaktif yang dibutuhkan untuk kompensasi tegangan.
c. Keadaan terjadi gangguan.
Pada kondisi ini terdapat resiko terjadinya arus dengan nilai yang cukup besar
mengalir menuju rangkaian DVR, akibatnya dapat merusak komponenkomponen sensitif pada DVR. Karena DVR adalah suatu kompensator seri,
maka apabila terjadi gangguan hubung singkat pada sisi beban, maka arus
gangguan akan mengalir ke arah inverter. Sehingga untuk melindungi inverter
tersebut diletakkan switch by pass.

2.2.6.1 Metode kompensasi kedip tegangan pada DVR
Kompensasi dilakukan dengan menginjeksikan daya aktif dan daya
reaktif tergantung tingkat kompensasi yang dibutuhkan oleh beban. Terdapat dua
jenis metode kompensasi yaitu: kompensasi pre-sag dam kompensasi in-phase.

21

1.

Kompensasi Pre-Sag
Strategi kompensasi ini direkomendasikan pada beban-beban non linier,

dimana membutuhkan kompensasi terhadap besaran tegangan dan sudut fasa
tegangan. Pada teknik kompensasi ini DVR akan mensupply perbedaan yang
terjadi antara Vpre sag dan Vsag, sehingga akan mengembalikan semua nilai besaran
dan sudut fasa kepada nilai sebelum terjadi kedip tegangan.
Pada kondisi normal (Vpre-sag) tegangan sistem akan sama dengan tegangan
beban (V

Load)

dimana keduanya mempunyai nilai sebesar 1 pu. Selama terjadi

kedip tegangan, maka tegangan sistem akan menurun dengan nilai yang lebih
kecil dari nilai Vpre-sag, pengurangan nilai tegangan ini akan berakibat terjadinya
pergeseran fasa. DVR akan bereaksi terhadap terjadinya kedip tegangan dan akan
menginjeksikan tegangan kompensasi VDVR untuk mengembalikan nilai besaran
tegangan menjadi nilai tegangan sebelum terjadinya kedip tegangan.
Pada gambar 2.18 ditunjukkan bahwa Ѳ

load

adalah sudut antara Iload dengan

Vpre-sag. Akibat terjadinya kedip tegangan, maka akan terjadi perubahan sudut fasa
antara Iload dengan Vsag dalam hal ini adalah Ѳ

sag.

diinjeksikan oleh DVR akan mempunyai sudut fasa (Ѳ

Tegangan yang akan

DVR)

sebesar sudut yang

timbul antara Iload dengan tegangan injeksi DVR (VDVR).

DV
Lo
sa

Ilo

Gambar 2.11 Teknik kompensasi pre-sag
Sumber: ISSN 0853-0203

2.

Teknik Kompensasi In-Phase
Pada metode kompensasi ini hanya besaran tegangan yang dikompensasi,

tegangan yang dikompensasi sefasa dengan kedip tegangan yang terjadi. Oleh
karena itu pada teknik kompensasi ini, tegangan yang diinjeksikan oleh DVR
dapat diminimalkan.

22

Lo

\
sag

ILoa

DVR

Gambar 2.12 Teknik kompensasi in-phase
Sumber: ISSN 0853-0203

Pada gambar diatas dapat dilihat tidak terdapat perbedaan sudut fasa antara
Vsag dengan VDVR, dimana VDVR adalah tegangan yang diinjeksikan untuk
mencapai Vpre-sag sebesar 1 pu.

2.2.6.2 Teknik deteksi kedip tegangan pada DVR
Fungsi utama dari kontroller pada DVR adalah mendeteksi terjadinya
kedip tegangan pada sistem. Untuk mengatur kontroller pada DVR tersebut
digunakan transformasi dqo atau transformasi Park. Metode dqo tersebut akan
memberikan informasi kedalaman kedip dan pergeseran fasa disertai titik awal
dan titik akhir kedip tegangan tersebut. Teknik pendeteksian dibuat berdasarkan
perbandingan tegangan referensi terhadap tegangan hasil pengukuran (Va, Vb dan
Vc). Metode dqo memberikan informasi kedalaman tegangan yang jatuh (d) dan
pergeseran dari fasa tegangan (q).