PROTOTIPE SISTEM PELAPORAN GANGGUAN BESERTA POSISI GANGGUAN PADA JARINGAN DISTRIBUSI

HALAMAN JUDUL

TUGAS AKHIR – TE145561

PROTOTIPE SISTEM PELAPORAN GANGGUAN BESERTA
POSISI GANGGUAN PADA JARINGAN DISTRIBUSI
Alfian Barizi
NRP 2213038002
Moch. Yogi M
NRP 2213038021
Dosen Pembimbing
Ir. Arif Musthofa, MT.
Suwito. ST., MT.

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRO
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2016

i

FINAL PROJECT – TE145561

PROTOTYPE SYSTEM OF FAULT LOCATION DETECTION IN
DISTRIBUTION SYSTEM

Afian Barizi
NRP 2213038002
Moch. Yogi M
NRP 2213038021
Advisor
Ir. Arif Musthofa, MT.
Suwito. ST., MT.

ELECTRICAL ENGINEERING D3 STUDY PROGRAM
Faculty of Industrial Technology
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2016

iii

PERNYATAAN KEASLIAN
AKHIR

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS

Dengan ini saya menyatakan bahwa isi sebagian maupun
keseluruhan tugas akhir saya dengan judul “Prototipe Sistem
Pelaporan Gangguan Beserta Posisi Gangguan Pada Jaringan
Distribusi” adalah benar-benar hasil karya intelektual mandiri,
diselesaikan tanpa menggunakan bahan-bahan yang tidak diijinkan dan
bukan merupakan karya pihak lain yang saya akui sebagai karya sendiri.
Semua referensi yang dikutip maupun dirujuk telah ditulis secara
lengkap pada daftar pustaka.
Apabila ternyata pernyataan ini tidak benar, saya bersedia
menerima sanksi sesuai peraturan yang berlaku.
Surabaya, 2 Juni 2016

Alfian Barizi
NRP 2213038002

Moch. Yogi M
NRP 2213038021

v

HALAMAN PENGESAHAN
PROTOTIPE SISTEM PELAPORAN
GANGGUAN BESERTA POSISI GANGGUAN PADA
JARINGAN DISTRIBUSI

TUGAS AKHIR
Diajukan Guna Memenuhi Sebagian Persyaratan
Untuk Memperoleh Gelar Ahli Madya Teknik
Pada
Bidang Studi Teknik Listrik
Program Studi D3 Teknik Elektro
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Menyetujui:

Menyetujui:

Dosen Pembimbing 1

Dosen Pembimbing 2

Ir. Arif Musthofa, M.T.
NIP. 19660811 199203 1 004

Suwito, S.T., M.T.
NIP. 19810105 200501 1 004

SURABAYA
JUNI, 2016
vii

-----Halaman ini sengaja dikosongkan-----

viii

PROTOTIPE SISTEM PELAPORAN GANGGUAN BESERTA

POSISI GANGGUAN PADA JARINGAN DISTRIBUSI
Nama Mahasiswa I
NRP
Nama Mahasiswa II
NRP
Pembimbing I
NIP
Pembimbing II
NIP

: Alfian Barizi
: 2213038002
: Moch. Yogi M
: 2213038021
: Ir. Arif Musthofa, MT.
: 19660811 199203 1 004
: Suwito. ST., MT.
: 19810105 200501 1 004

ABSTRAK

Berdasarkan data dilapangan hubung singkat satu fasa ke tanah
paling sering terjadi karena menempelnya hewan atau ranting pohon
yang basah. Saat terjadi gangguan satu fasa ke tanah petugas perlu
mencari gangguan dengan inspeksi secara visual atau mengukur tahanan
penghantar di setiap section. Cara ini kurang efektif bila gangguan
terjadi di penyulang yang panjang dan memiliki banyak section. Oleh
karena itu perlu adanya sistem monitoring gangguan ke tanah dan
deteksi lokasi gangguan menggunakan sensor arus dan tegangan yang
diletakkan pada saluran fasa dan pentanahan di sisi pelanggan sebagai
pembaca arus saat terjadinya gangguan ke tanah. Keluaran sensor arus
tersebut diterjemahkan oleh ADC ke mikrokontroler (Arduino).
Untuk merealisasikan alat ini diperlukan simulasi jaringan
tegangan menengah yang dapat menghasilkan gangguan satu fasa ke
tanah, mikrokontroler nantinya akan menangkap besar arus gangguan
yang terjadi dan mengirimkan laporan berupa lokasi gangguan melaui
media SMS.
Tugas akhir ini dapat memberikan laporan berupa besar arus, jarak
lokasi gangguan, fasa yang mengalami gangguan dan waktu terjadinya
gangguan satu fasa ke tanah. Alat ini memiliki waktu pengiriman

laporan gangguan dengan rata-rata waktu 15,36 detik. Waktu
pengiriman laporan gangguan melalui SMS masih bergantung pada
kondisi sinyal provider.
Kata Kunci : Gangguan 1 fasa ke tanah, Sistem distribusi 20 kV,
Deteksi lokasi gangguan, arduino
ix

PROTOTYPE SYSTEM OF FAULT LOCATION DETECTION IN
DISTRIBUTION SYSTEM
Name
Registration Number
Name
Registration Number
Advisor
ID
Advisor
ID

: Alfian Barizi
: 2213038002

: Moch. Yogi M
: 2213038021
: Ir. Arif Musthofa, MT.
: 19660811 199203 1 004
: Suwito. ST., MT.
: 19810105 200501 1 004

ABSTRACT
Electrical distribution system, which is the largest portion of
networks, acts as a final power delivery path to the end users. Fault
classification and location is very important in power system
engineering in order to clear fault quickly and restore power supply as
soon as possible with minimum interruption. Most faults in an electrical
system occur with a network of overhead lines are single-phase to
ground faults caused due to lightning induced transient high voltage and
from falling trees.
The objective of this project is to determine the distance of
overhead line cable fault from base station in kilometers.The proposed
system is to find the exact location of the fault. The project uses the
standard concept of Ohms law i.e., when a AC voltage is applied at the

feeder end through a series resistor (Cable lines), then current would
vary depending upon the location of fault in the cable. In case there is a
short circuit (Line to Ground), the voltage across series resistors
changes accordingly, which is then fed to an ADC to develop precise
digital data which the programmed Arduino would display in kilometers
After reading the current and voltage when short circuit happen
Arduino send report message containing peak current measurement,
time when short circuit occur and distance in kilometers. The average
time for this prototype to send report is 15.36 second.
Keywords : Single Phase to Ground Fault, 20kv Distribution System,
Fault Location Detection, Arduino

xi

-----Halaman ini sengaja dikosongkan-----

xii

KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang selalu

memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga tugas akhir ini dapat
terselesaikan dengan baik. Shalawat serta salam semoga selalu
dilimpahkan kepada Rasulullah Muhammad SAW, keluarga, sahabat,
dan umat muslim yang senantiasa meneladani beliau.
Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan
guna menyelesaikan pendidikan Diploma pada Bidang Studi Teknik
Kelistrikan, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri,
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya dengan judul:
PROTOTIPE SISTEM PELAPORAN GANGGUAN BESERTA
POSISI GANGGUAN PADA JARINGAN DISTRIBUSI
Dalam tugas akhir ini dirancang Prototipe Sistem Pelaporan
Gangguan Beserta Posisi Gangguan Pada Jaringan Distribusi yang
dikhusukan pada Sistem distribusi penyulang khusus 20 kV.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu dan Bapak penulis
yang memberikan berbagai bentuk doa serta dukungan tulus tiada henti,
Bapak Ir. Arif Musthofa, MT. dan Bapak Suwito. ST., MT. atas segala
bimbingan ilmu, moral, dan spiritual dari awal hingga terselesaikannya
tugas akhir ini, yang selalu memberikan doa, semangat, dan
dukungannya kepada penulis Penulis juga mengucapkan banyak terima
kasih kepada semua pihak yang telah membantu baik secara langsung

maupun tidak langsung dalam proses penyelesaian tugas akhir ini.
Penulis menyadari dan memohon maaf atas segala kekurangan
pada tugas akhir ini. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat
bermanfaat dalam pengembangan keilmuan di kemudian hari.
Surabaya, 2 Juni 2016

Penulis

xiii

DAFTAR ISI

HALAMAN
HALAMAN JUDUL.................................................................................i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ...................................... v
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................... vii
ABSTRAK ..............................................................................................ix
ABSTRACT ..............................................................................................xi
KATA PENGANTAR ......................................................................... xiii
DAFTAR ISI .......................................................................................... xv
DAFTAR GAMBAR ............................................................................xix
DAFTAR TABEL .............................................................................. xxiii
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2 Permasalahan ................................................................................ 2
1.3 Batasan Masalah............................................................................ 2
1.4 Tujuan ........................................................................................... 3
1.5 Metodologi Penelitian ................................................................... 3
1.6 Sistematika Laporan ...................................................................... 4
1.7 Relevansi ....................................................................................... 4
BAB II TEORI DASAR ......................................................................... 5
2.1 Tinjauan Pustaka ........................................................................... 5
2.2 Jaringan Distribusi Tegangan Menengah ...................................... 6
2.2.1 Sistem Konfigurasi Jaringan Tegangan Menengah ............ 7
2.3 Arus Gangguan Hubung Singkat ................................................... 9
2.3.1 Penyebab Gangguan Hubung Singkat .............................. 10
2.3.2 Jenis-Jenis Gangguan Hubung Singkat ............................ 11
2.4 Board Arduino Mega .................................................................. 13
2.4.1 Arduino IDE ..................................................................... 13
2.5 Real Time Clock (RTC) ............................................................... 14
2.6 Sensor Arus ................................................................................. 16
2.6.1 Sensor Arus ACS712 ....................................................... 16
2.6.2 Sensor Arus CT ................................................................ 17
2.7 Sensor Tegangan ......................................................................... 19
2.8 LCD (Liquid Crystal Display) ..................................................... 20
xv

2.9 SIM900 atau GPRS dan GSM Shield ........................................ 20
2.10 MIT App Inventor ....................................................................... 21
2.10.1 Desain .............................................................................. 22
2.10.2 Blocks Editor.................................................................... 23
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT .................... 25
3.1 Perancangan Sistem Keseluruhan ............................................... 25
3.2 Perancangan Mekanik ................................................................. 28
3.2.1 Perancangan Panel Box .................................................... 28
3.2.2 Perancangan Prototipe Simulasi ....................................... 29
3.3 Perancangan Hardware ............................................................... 30
3.3.1 LCD (Liquid-Crystal Display) ......................................... 31
3.3.2 Sensor Arus ...................................................................... 32
3.3.3 Sensor Tegangan .............................................................. 34
3.3.4 Perencanaan Power Supply .............................................. 35
3.3.5 RTC (Real Time Clock).................................................... 35
3.3.6 Perancangan SIM900 ....................................................... 36
3.4 Perancangan Software ................................................................. 37
3.4.1 Pemrograman Sistem Arduino IDE ................................. 37
3.4.2 Pemrograman pada App Inventor .................................... 40
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA DATA ................................... 47
4.1 Pengujian Arduino Mega 2560 ................................................... 48
4.2 Pengujian LCD ........................................................................... 50
4.3 Pengujian Real Time Clock (RTC).............................................. 51
4.4 Pengujian Power Supply ............................................................. 53
4.5 Pengujian Sensor Arus ................................................................ 55
4.5.1 Pengujian ACS 712 .......................................................... 55
4.5.2 Pengujian CT 500:5 Ampere............................................ 59
4.6 Pengujian Sensor Tegangan ........................................................ 62
4.7 Pengujian Komunikasi dengan SIM900 ..................................... 67
4.8 Pengujian Keseluruhan ............................................................... 70
4.9 Analisa Relevansi ....................................................................... 84
BAB V PENUTUP ................................................................................ 87
5.1 Kesimpulan ................................................................................. 87
5.2 Saran ......................................................................................... 87
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................ 89
LAMPIRAN A ................................................................................... A-1

xvi

LAMPIRAN B .................................................................................... B-1
LAMPIRAN C .................................................................................... C-1
RIWAYAT HIDUP PENULIS ........................................................... D-1

xvii

DAFTAR GAMBAR

HALAMAN
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 2.4
Gambar 2.5
Gambar 2.6
Gambar 2.7
Gambar 2.8
Gambar 2.9
Gambar 2.10
Gambar 2.11
Gambar 2.12
Gambar 2.13
Gambar 2.14
Gambar 2.15
Gambar 2.16
Gambar 2.17
Gambar 2.18
Gambar 2.19
Gambar 2.20
Gambar 3.1
Gambar 3.2
Gambar 3.3
Gambar 3.4
Gambar 3.5
Gambar 3.6
Gambar 3.7
Gambar 3.8
Gambar 3.9
Gambar 3.10
Gambar 3.11

Sistem Jaringan Distribusi ............................................... 6
Konfigurasi Jaringan Radial ............................................. 7
Konfigurasi Jaringan Loop ................................................ 8
Konfigurasi Jaringan Spindel ............................................ 9
Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa dan Hubung Singkat
3 Fasa ke Tanah .............................................................. 12
Gangguan Hubung Singkat Fasa ke Fasa ........................ 12
Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa ke Tanah .................. 12
Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah .................. 12
Board Arduino Mega ...................................................... 13
Jendela Arduino IDE....................................................... 14
Modul RTC (Real Time Clock) ....................................... 15
Skematik RTC................................................................. 15
Modul ACS712 ............................................................... 16
Skematik ACS712........................................................... 17
Sensor Arus CT ............................................................... 19
Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh ...................... 20
LCD (Liquid Crystal Dysplay)........................................ 20
SIM900 atau GPRS dan GSM Shield ............................. 21
Halaman Designer Mit App Inventor ............................. 23
Halaman Blocks Editor pada MIT App Inventor ............ 24
Penyulang Banyu Urip .................................................... 25
Diagram Fungsional Sistem ............................................ 26
Panel Box ........................................................................ 29
Prototipe Gangguan Satu Fasa ke Tanah ........................ 30
Perancangan Hardware ................................................... 30
Rangkaian Skematik LCD .............................................. 31
Sensor Arus CT dan Sensor Arus ACS712 ..................... 32
Rangkaian Pengkondisi Sinyal Sensor Arus ................... 33
Rangkaian Pengkondisi Sinyal Tegangan ....................... 34
Skema Power Supply ke Arduino Mega ......................... 35
Skema Rangkaian Modul RTC dengan Arduino Mega... 36

xix

Gambar 3.12 Shield SIM900 yang Dihubungkan dengan Arduino
Mega 2560 ...................................................................... 37
Gambar 3.13 Flowchart 1 Program Arduino........................................ 38
Gambar 3.14 Flowchart 2 Program Arduino........................................ 39
Gambar 3.15 Tampilan Screen 1 pada Aplikasi ................................... 40
Gambar 3.16 Flowchart Program Block pada Screen 1 ....................... 41
Gambar 3.17 Tampilan Screen 2 pada Aplikasi ................................... 42
Gambar 3.18 Flowchart Program Block Pada Screen 2 ....................... 43
Gambar 3.19 Tampilan Screen 3 pada Aplikasi ................................... 44
Gambar 3.20 Flowchart Block pada Screen 3 ...................................... 45
Gambar 4.1 Pengujian Sistem ............................................................ 47
Gambar 4.2 Flowchart Pemrograman Pengujian Tegangan pin
Arduino pada Logika 1 dan Logika 0 ............................. 48
Gambar 4.3 Skema Pengujian Pin A/D Arduino ................................ 49
Gambar 4.4 Flowchart Program Tampilan LCD ............................... 51
Gambar 4.5 Hasil Tampilan LCD ...................................................... 51
Gambar 4.6 Flowchart Program Real Time Clock ............................ 52
Gambar 4.7 Pengujian Real Time Clock ............................................. 52
Gambar 4.8 Skema Pengujian Arus Power Supply ............................ 54
Gambar 4.9 Skema Pengujian Tegangan Power Supply .................... 54
Gambar 4.10 Diagram Pengujian Sensor Arus pada Salah Satu Fasa .. 55
Gambar 4.11 Linierisasi Sensor ACS 712 ............................................ 56
Gambar 4.12 Linierisasi Sensor Arus Fasa R ....................................... 57
Gambar 4.13 Linierisasi Sensor Arus Fasa S ....................................... 57
Gambar 4.14 Linierisasi Sensor Arus Fasa T ....................................... 58
Gambar 4.15 Hasil Pengujian Sensor Arus Fasa T beban 100 Watt .... 59
Gambar 4.16 Diagram Pengujian CT 500:5 A pada Salah Satu Fasa ... 60
Gambar 4.17 Pengujian CT 500:5 Ampere .......................................... 60
Gambar 4.18 Diagram Pengujian Sensor Tegangan pada Salah Satu
Fasa ................................................................................. 63
Gambar 4.19 Linierisasi Sensor Tegangan Fasa R ............................... 64
Gambar 4.20 Linierisasi Sensor Tegangan Fasa S ............................... 65
Gambar 4.21 Linierisasi Sensor Tegangan Fasa T ............................... 65
Gambar 4.22 Hasil Pengujian Sensor Tegangan Fasa R ...................... 67
Gambar 4.23 Flowchart Program Pengiriman SMS............................. 68
Gambar 4.24 Hasil Pengujian Komununikasi ...................................... 69
Gambar 4.25 Hasil Pengujian Waktu Pengiriman SMS ....................... 70
Gambar 4.26 Tampilan pada Keadaan Normal .................................... 71
Gambar 4.27 Gangguan pada Fasa R (Lokasi 1) .................................. 71

xx

Gambar 4.28
Gambar 4.29
Gambar 4.30
Gambar 4.31
Gambar 4.32
Gambar 4.33
Gambar 4.34
Gambar 4.35
Gambar 4.36
Gambar 4.37
Gambar 4.38
Gambar 4.39

Tampilan SMS pada Android ......................................... 72
Gangguan pada Fasa R (Lokasi 2) .................................. 73
Tampilan SMS pada Android ......................................... 74
Gangguan pada Fasa S (Lokasi 1)................................... 75
Tampilan SMS pada Android ......................................... 76
Gangguan pada Fasa S (Lokasi 2)................................... 77
Tampilan SMS pada Android ......................................... 78
Gangguan pada Fasa T (Lokasi 1) .................................. 79
Tampilan SMS pada Android ......................................... 80
Gangguan pada Fasa T (lokasi 2) .................................... 81
Tampilan SMS pada Android ......................................... 82
Database SMS Pada Aplikasi ......................................... 83

xxi

DAFTAR TABEL

HALAMAN
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 2.3
Tabel 3.1
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Tabel 4.3
Tabel 4.4
Tabel 4.5
Tabel 4.6
Tabel 4.7
Tabel 4.8
Tabel 4.9
Tabel 4.10
Tabel 4.11
Tabel 4.12
Tabel 4.13
Tabel 4.14
Tabel 4.15
Tabel 4.16
Tabel 4.17

Fungsi Pin pada ACS712 ................................................ 17
Spesifikasi Sensor Arus CT ............................................ 18
Spesifikasi SIM900 ......................................................... 21
Spesifikasi Kabel AAAC Menurut Buku PLN 1 ............ 27
Pengujian Pin Arduino Mega .......................................... 49
Pengujian Real Time Clock ............................................. 53
Pengujian Power Supply dengan Beban Arduino ........... 55
Pengujian ACS712 Fasa R, S dan T ............................... 56
Hasil Pengujian Sensor Arus .......................................... 58
Pengujian CT 500:5 Ampere (fasa R) ............................. 61
Pengujian CT 500:5 Ampere (Fasa S) ............................ 61
Pengujian CT 500:5 Ampere (fasa T) ............................. 62
Data Linierisasi Sensor Tegangan ................................... 63
Data Pengujian Sensor Tegangan ................................... 66
Hasil Pengujian SIM900 ................................................. 69
Hasil Pengujian Fasa R (Sakelar 1)................................. 73
Hasil Pengujian Fasa R (Sakelar 2)................................. 75
Hasil Pengujan Fasa S (Sakelar 1) .................................. 77
Hasil Pengujian Fasa S (Sakelar 2) ................................. 79
Hasil Pengujian Fasa T (Sakelar 1) ................................. 81
Hasil Pengujian Fasa T (Sakelar 2) ................................. 83

xxiii

-----Halaman ini sengaja dikosongkan-----

xxiv

1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam penyaluran tenaga listrik sering kali terjadi gangguan tanah
yang menyebabkan bekerjanya relai dan jatuhnya pemutus tenaga.
Gangguan ini sangat merugikan pelanggan-pelanggan listrik terutama
pelanggan tegangan menengah dengan konsumsi daya yang cukup
tinggi. Selama ini apabila terjadi gangguan pada pelanggan tegangan
menengah PLN akan melakukan penanganan setelah pelanggan tersebut
melaporkan gangguan ke PLN. Berdasarkan studi yang telah dilakukan
EPRI (Burke and Lawrence, 1984; EPRI 1209-11983) bahwa penyebab
terjadinya gangguan permanen pada jaringan distribusi paling banyak
adalah pohon dan petir [1] sedangkan untuk tipe gangguan yang paling
sering terjadi berdasarkan IJACTE adalah gangguan satu fasa ke tanah
dengan presentase sebesar 63% [2].
Oleh karena itu perlu adanya sistem monitoring gangguan ke tanah
dan deteksi lokasi gangguan menggunakan sensor arus dan sensor
tegangan yang diletakkan pada saluran fasa dan pentanahan di sisi gardu
induk sebagai pembaca arus saat terjadinya gangguan ke tanah.
Keluaran sensor arus dan tegangan tersebut dikonversikan oleh ADC ke
mikrokontroler (Arduino). Data hasil pembacaan mikrokontroler
selanjutnya dikirim melalui modem GSM dan dikirimkan melalui media
SMS.
Alat ini diharapkan juga mampu untuk mendeteksi letak gangguan
yang terjadi sepanjang sistem. Hal ini dapat mempercepat kerja operator
PLN untuk menentukan lokasi gangguan dengan lebih cepat sehingga
mampu meningkatkan keandalan dalam melakukan penanganan
gangguan pada jaringan tegangan menengah. Oleh sebab itu dengan
menggunakan prinsip hukum Ohm, dapat mempermudah dalam
penentuan lokasi gangguan. Berdasarkan hukum Ohm, ketika tegangan
AC disalurkan dari sumber menuju line (resistor), maka arus akan
berubah berdasar letak gangguan tersebut. Perubahan arus yang terjadi
tersebut diterima sebagai data oleh ADC (Analog to Digital Converter)
yang akan menghasilkan data digital yang yang akan ditampilkan dalam
besaran kilometer oleh mikrokontroler. Alat ini menggunakan beberapa
resistor yang diseri sebagai kabel fasa dan sakelar untuk menghasilkan

1

gangguan. Kemudian Arduino akan menampilkan jarak gangguan dan
fasa yang mengalami gangguan pada display HMI.
Alat tersebut akan dibuat dalam bentuk prototipe yang
menggambarkan kondisi relai yang bekerja pada pelanggan tegangan
menengah dengan pembacaan arus gangguan tanah. Alat ini diharapkan
dapat bekerja dengan baik sehingga kedepannya dapat membantu PLN
bertindak lebih cepat untuk mengatasi gangguan pada sistem distribusi
20 kV khususnya gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah.
1.2 Permasalahan
Beberapa permasalahan yang menjadi objek penulisan tugas akhir
ini adalah:
1. Dalam penyaluran tenaga listrik jaringan tegangan menengah
sering kali terjadi gangguan tanah yang menyebabkan bekerjanya
relai dan jatuhnya pemutus tenaga. Gangguan ini sangat
merugikan pelanggan-pelanggan listrik terutama pelanggan
tegangan menengah dengan konsumsi daya yang cukup tinggi.
2. Belum terdapat sistem yang mampu untuk mencatat fasa mana
yang mengalami gangguan ketika terjadi gangguan satu fasa ke
tanah pada sistem jaringan tegangan menengah.
3. Ketika terjadi gangguan pada tegangan menengah pihak PLN
juga perlu turun kelapangan untuk mencari lokasi gangguan yang
terjadi secara manual dengan menghitung tahanan dengan
Megger.
4. Dalam penanganan gangguan masih ada ketergantungan terhadap
pelaporan masyarakat.
1.3 Batasan Masalah
Dalam pembuatan tugas akhir ini, diberikan batasan permasalahan
agar pembahasan tidak meluas dan menyimpang dari tujuan. Pada tugas
akhir ini menggunakan Arduino Mega dan media komunikasi
mengunakan modem GSM pada SIM900 dan batasan masalah lainnya
sebagai berikut :
1. Ruang lingkup penggunaan alat ini hanya pada sisi pelanggan
tegangan menengah dengan tegangan 20 kV.
2. Jenis gangguan yang akan dideteksi oleh alat ini hanya gangguan
satu fasa ke tanah.

2

3.
4.
5.
6.

Media komunikasi alat ini menggunakan SMS yang nantinya
akan ditampilkan pada aplikasi handphone Android sebagai
media antar muka (interface).
Alat dapat digunakan pada penyulang khusus dimana tidak ada
percabangan pada jaringan SUTM.
Sensor arus dan tegangan yang digunakan disesuaikan dengan
kemampuan mikrokontroler yang digunakan.
Pada prototipe ini digunakan resistor 0,22 Ohm untuk mewakili
kabel saluran udara tegangan menengah.

1.4 Tujuan
Tujuan kami menuliskan tugas akhir ini adalah dengan dibuatnya
alat ini dapat mempercepat penemuan lokasi gangguan satu fasa ke
tanah pada jaringan tegangan menengah. Selain itu juga untuk
memberikan pelaporan fasa mana yang mengalami gangguan dengan
begitu waktu penanganan gangguan dapat dipersingkat lebih cepat.
1.5 Metodologi Penelitian
Dalam pelaksanaan tugas akhir prototipe sistem pelaporan
gangguan jaringan tegangan menengah berbasis Arduino dengan media
SMS, ada beberapa kegiatan yang dapat diuraikan. Tahap pertama
adalah tahap persiapan, pada tahap ini akan dilakukan studi literatur
mengenai jenis gangguan yang terjadi pada sistem JTM, metode
pendeteksian lokasi gangguan pada JTM, Mempelajari karakteristik
kerja sensor arus dan sensor tegangan. Dan yang terakhir adalah
mempelajari sistem komunikasi antara hardware (Arduino) dengan
handphone sebagai media display dengan memanfaatkan modul GSM.
Tahap kedua adalah tahap perancangan, pada tahap ini akan dilakukan
perancangan sesuai data yang telah didapatkan dari studi literatur.
Berikutnya adalah tahap pembelian dan pembuatan, Pada tahap
pembelian komponen ini akan dilakukan pembelian komponen sesuai
data yang telah dikumpulkan melalui studi literatur. Tahap pembuatan
pada tahap ini akan dilakukan pembuatan alat setelah semua komponen
telah lengkap disertai dengan data cara pembuatannya yang diperoleh
dari studi literatur. Tahap selanjutnya adalah tahap pengujian, Pada
tahap ini akan dilakukan pengujian alat yang telah dibuat. Tahap
pengujian ini meliputi pengujian hardware maupun software. Tahap
analisa pada tahap ini akan dilakukan analisa. Faktor apa saja yang
menyebabkan alat tidak bekerja sesuai dengan keinginan atau terjadi

3

error. Tahap akhir pada tahap ini akan dilakukan penyempurnaan pada
alat dan membenahi alat jika terjadi error sesuai dengan data yang telah
didapat pada analisa.
1.6 Sistematika Laporan
Pembahasan tugas akhir ini akan dibagi menjadi lima Bab dengan
sistematika sebagai berikut:
Bab I

Pendahuluan
Bab ini meliputi latar belakang, permasalahan, tujuan
penelitian, metodologi penelitian, sistematika laporan,
dan relevansi.

Bab II

Teori Dasar
Bab ini menjelaskan tentang tinjauan pustaka, konsep
dari metode yang digunakan dalam mencari lokasi
gangguan pada jaringan tegangan menengah.

Bab III

Perancangan Sistem Kontrol
Bab ini membahas desain dan perancangan software
maupun hardware dari alat deteksi lokasi gangguan
satu fasa ke tanah.

Bab IV

Pengujian dan Analisa Data
Bab ini memuat hasil simulasi dan implementasi serta
analisa dari hasil tersebut.

Bab V

Penutup
Bab ini berisi kesimpulan dan saran dari hasil
pembahasan yang telah diperoleh.

1.7 Relevansi
Hasil yang diperoleh dari tugas akhir ini diharapkan agar mampu
mempermudah petugas PLN dalam menentukan letak gangguan hubung
singkat satu fasa ke tanah yang tejadi pada jaringan distribusi. Selain itu
juga diaharapkan mampu untuk mempercepat kinerja PLN dalam
penanganan gangguan jaringan tegangan menengah.

4

2

BAB II
TEORI DASAR
Pada bab ini menjelaskan mengenai teori–teori yang mendasari
perancangan dan pembuatan tugas akhir. Teori yang mendukung
penyelesaian tugas akhir ini diantaranya adalah mengenai arus gangguan
hubung singkat pada jaringan tenaga listrik, sensor arus, sensor
tegangan, mikrokontroler, RTC, LCD, modem GSM SIM900 dan App
Inventor.
2.1 Tinjauan Pustaka
Penyelesaian masalah untuk mengetahui titik gangguan pada
jaringan tegangan menengah saat ini pada lapangan masih menggunakan
metode yang digunakan PLN dan ada 1 metode yang pernah diusulkan
untuk melokalisir titik gangguan. Metode yang di gunakan untuk
melokalisir titik gangguan pada PLN menggunakan Sectionalizer atau
LBS [3]. Dengan menggunakan Sectionalizer, satu penyulang terbagi
menjadi beberapa section. Sehingga jika terjadi gangguan maka satu
penyulang akan mati dan pelokalisiran gangguan dengan membuka
semua Sectionalizer sepanjang penyulang. Setelah itu, petugas masih
melakukan pengukuran besaran tahanan dengan menggunakan Megger
setiap section yang dilepas untuk mengetahui pada section manakah
ganguan terjadi. Pada [3] metode yang digunakan masih lama dalam
penentuan lokasi titik gangguan.
Pada [4] untuk mengetahui titik gangguan dengan memonitoring
besar arus gangguan hubung singkat menggunakan mikrokontroler.
Dengan metode yang digunakan hanya dapat menentukan section mana
yang terkena gangguan dalam satu penyulang untuk pelokalisiran titik
gangguan dan metode tersebut mempercepat pelokalisiran gangguan
tanpa membuka semua Sectionalizer dalam satu penyulang.
Pada tugas akhir ini akan dilakukan perancangan prototipe sistem
pelaporan gangguan beserta posisi gangguan. Simulasi gangguan yang
digunakan seperti pada [4] dan penentuan jarak gangguan hubung
singkat dihitung dengan menggunakan hukum Ohm. Hasil yang
diharapkan metode ini adalah dapat menentukan lokasi titik gangguan
berapa kilometer dari gardu induk dan dapat mempercepat pendeteksian
gangguan dan lokasi gangguan pada jaringan tegangan menengah.

5

2.2 Jaringan Distribusi Tegangan Menengah [5]
Sistem distribusi tenaga listrik merupakan salah satu bagian dari
suatu sistem tenaga listrik yang dimulai dari PMT incoming di gardu
induk sampai dengan Alat Penghitung dan Pembatas (APP) di instalasi
konsumen yang berfungsi untuk menyalurkan dan mendistribusikan
tenaga listrik dari gardu induk sebagai pusat pusat beban ke pelanggan
pelanggan secara langsung atau melalui gardu-gardu distribusi (gardu
trafo) dengan mutu yang memadai sesuai standar pelayanan yang
berlaku.
Dilihat dari tegangannya sistem distribusi pada saat ini dapat
dibedakan dalam 2 macam yaitu
a. Distribusi Primer, sering disebut sistem Jaringan Tegangan
Menengah (JTM) dengan tegangan operasi nominal 20 kV/
11,6 kV
b. Distribusi Sekunder, sering disebut sistem Jaringan Tegangan
Rendah (JTR) dengan tegangan operasi nominal 380 / 220
Volt
150/20 kV

JTM

20kV/380V

Trafo Step Down
di Gardu Induk

JTR

Trafo Step Down
di Gardu Distribusi

Gambar 2.1 Sistem Jaringan Distribusi

Jaringan distribusi primer (Jaringan Distribusi Tegangan
Menengah) merupakan suatu jaringan yang letaknya sebelum gardu
ditribusi yang di tunjukkan pada Gambar 2.1, berfungsi menyalurkan
tenaga listrik bertegangan menengah 20 kV. Hantaran dapat berupa
kabel dalam tanah atau saluran/kawat udara yang menghubungkan gardu
induk (sekunder trafo) dengan gardu distribusi atau gardu hubung (sisi
primer trafo distribusi).

6

2.2.1 Sistem Konfigurasi Jaringan Tegangan Menengah
Konfigurasi jaringan tegangan menengah pada suatu sistem
jaringan distribusi sangat menentukan mutu pelayanan yang akan
diperoleh khususnya mengenai kontinuitas pelayanannya. Adapun jenis
jaringan tegangan menengah yang biasa digunakan adalah:
1. Jaringan Distribusi Pola Radial.
Sistem distribusi dengan pola radial seperti Gambar 2.2
adalah jaringan yang setiap saluran primernya hanya mampu
menyalurkan daya dalam satu arah aliran daya. Jaringan ini
biasa dipakai untuk melayani daerah dengan tingkat kerapatan
beban yang rendah. Keuntungannya ada pada kesederhanaan
dari segi teknis dan biaya investasi yang rendah. Adapun
kerugiannya apabila terjadi gangguan dekat dengan sumber,
maka semua beban saluran tersebut akan ikut padam sampai
gangguan tersebut dapat diatasi.

PMT

Gambar 2.2 Konfigurasi Jaringan Radial

2. Jaringan Distribusi Pola Loop
Pada jaringan tegangan menengah struktur lingkaran
(Loop) seperti Gambar 2.3 adalah jaringan yang dimulai dari
suatu titik pada rel daya yang berkeliling di daerah beban
kemudian kembali ke titik rel daya semula. Pola ini ditandai
pula dengan adanya dua sumber pengisian yaitu sumber utama
dan sebuah sumber cadangan. Jika salah satu sumber pengisian
(saluran utama) mengalami gangguan, akan dapat digantikan
oleh sumber pengisian yang lain (saluran cadangan). Jaringan
7

dengan pola ini biasa dipakai pada sistem distribusi yang
melayani beban dengan kebutuhan kontinuitas pelayanan yang
baik (lebih baik dari pola radial)

PMT

PMT

Gambar 2.3 Konfigurasi Jaringan Loop

3.

Jaringan Distribusi Pola Spindel
Sistem spindel seperti pada Gambar 2.4 merupakan
pengembangan dari pola radial dan loop. Beberapa saluran yang
keluar dari gardu induk diarahkan menuju suatu tempat yang
disebut gardu hubung (GH), kemudian antara GI dan GH
tersebut dihubungkan dengan satu saluran yang disebut express
feeder. Sistem gardu distribusi ini terdapat disepanjang saluran
kerja dan terhubung secara seri. Saluran kerja yang masuk ke
gardu dihubungkan oleh sakelar pemisah, sedangkan saluran
yang keluar dari gardu dihubungkan oleh sebuah sakelar beban.
Jadi sistem ini dalam keadaan normal bekerja secara radial dan
dalam keadaan darurat bekerja secara loop melalui saluran
cadangan dan GH.

8

Gardu Hubung

Express Feeder

Gambar 2.4 Konfigurasi Jaringan Spindel

Keuntungan pola jaringan ini adalah :
1. Sederhana dalam hal teknis pengoperasiannya seperti
pola radial.
2. Kontinuitas pelayanan lebih baik dari pada pola radial
maupun loop.
3. Pengecekan beban masing-masing saluran lebih
mudah.
4. Penentuan bagian jaringan yang teganggu akan lebih
mudah. Dengan demikian pola proteksinya akan lebih
mudah.
5. Baik untuk dipakai di daerah perkotaan dengan
kerapatan beban yang tinggi.
2.3 Arus Gangguan Hubung Singkat [6]
Dalam operasi sistem tenaga listrik sering terjadi gangguan –
gangguan yang dapat mengakibatkan terganggunya penyaluran tenaga
listrik kekonsumen. Gangguan adalah penghalang dari suatu sistem yang
sedang beroperasi atau suatu keadaan dari sistem penyaluran tenaga listr
ik yang menyimpang dari kondisi normal. Berdasarkan ANSI/IEEE
Std.100-1992 gangguan didefenisikan sebagai suatu kondisi fisis yang
disebabkan kegagalan suatu perangkat, komponen atau suatu elemen
9

untuk bekerja sesuai dengan fungsinya. Gangguan hampir selalu
ditimbulkan oleh hubung singkat antar fasa atau hubung singkat fasa ke
tanah. Suatu gangguan hampir selalu berupa hubung langsung atau
melalui impedansi. Istilah gangguan identik dengan hubung singkat,
sesuai standar ANSI/IEEE Std. 100-1992.
Sesuai dengan SPLN No 2:1978 Pasal 9 bahwa dalam sistem
distribusi listrik tiga fasa tiga kawat menggunakan pentanahan dengan
tahanan sebagai suatu sistem distribusi yang berlaku untuk wilayah kerja
PLN di seluruh Indonesia. Dan dalam Pasal 10 dijelaskan bahwa
tanahan operasi tersebut terdiri dari tahanan rendah dan tahanan tinggi ,
untuk sistem distribusi 20 kV dengan tahanan rendah terutama wilayah
Jawa Barat dan Jakarta Raya sedangakan sistem distribusi 20 kV dengan
tahanan tinggi terdapat di Jawa Timur.
Untuk sistem Jawa Timur yang menggunakan pentanahan dengan
tahanan tingi maka nilai tahanan yang digunakan adalah 500Ω dengan
arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah maksimal 25A jika
mengunakan saluran udara. Pada sistem ini pula arus hubung singkat 2
fasa biasanya lebih kecil dari pada arus hubung singkat 3 fasa. Sedang
arus gangguan 1 fasa ketanah hampir selalu lebih kecil daripada arus
hubung singkat 3 fasa karena:
1. Umumnya impedansi urutan nolnya lebih besar dari pada
impedansi urutan positif/ negatif.
2. Gangguan tanah melalui tahanan gangguan
3. Untuk pentanahan yang menggunakan tahanan, tahanan
netralnya akan membatasi arus gangguan 1 fasa ketanah.
Kondisi sebaliknya terjadi (gangguan 1 fasa ke tanah lebih besar
dari pada arus hubung singkat 3 fasa) apabila lokasi gangguan berada di
pusat pembangkit atau dekat pusat pembangkit pada sistem dengan
pentanahan langsung (solid grounded).
2.3.1 Penyebab Gangguan Hubung Singkat
Gangguan biasanya diakibatkan oleh kegagalan isolasi di antara
penghantar fasa atau antara penghantar fasa dangan tanah. Secara nyata
kegagalan isolasi dapat menghasilkan efek pada sistem yaitu
menghasilkan arus yang cukup besar. Ada beberapa faktor yang
menyebabkan terjadinya gangguan, antara lain sebagai berikut :
a. Faktor Manusia
Faktor ini terutama menyangkut kesalahan atau kelalaian
dalam memberikan perlakuan pada sistem. Misalnya salah

10

menyambungkan rangkaian, salah dalam mengkalibrasi suatu
piranti pengaman, dan sebagainya.
b. Faktor Internal
Faktor ini menyangkut gangguan – gangguan yang
berasal dari sistem itu sendiri. Misalnya usia pakai, keausan,
dan sebagainya. Hal ini bisa mengurangi sensitivitas relai
pengaman, juga mengurangi daya isolasi peralatan listrik
lainnya.
c. Faktor Eksternal
Faktor ini meliputi gangguan – gangguan yang berasal
dari lingkungan di sekitar sistem misalnya cuaca, gempa bumi,
banjir, dan sambaran petir. Disamping itu ada kemungkinan
gangguan dari binatang, misalnya gigitan tikus, burung,
kelelawar, ular dan sebagainya.
Gangguan-gangguan tersebut menyebabkan terjadinya:
1. Interupsi kontinuitas pelayanan daya kepada para konsumen
apabila gangguan itu sampai menyebabkan terputusnya suatu
rangkaian (circuit) atau menyebabkan keluarnya satu unit
pembangkit.
2. Penurunan tegangan yang cukup besar menyebabkan
rendahnya kualitas tenaga listrik dan merintangi kerja normal
pada peralatan konsumen.
3. Pengurangan stabilitas sistem dan menyebabkan jatuhnya
generator. Dan merusak peralatan pada daerah terjadinya
gangguan itu.
2.3.2 Jenis-Jenis Gangguan Hubung Singkat
Pada dasarnya gangguan yang sering terjadi pada sistem distribusi
saluran 20 kV dapat digolongkan menjadi dua macam yaitu gangguan
dari dalam sistem dan gangguan dari luar sistem. Gangguan yang berasal
dari luar sistem disebabkan oleh sentuhan daun/pohon pada penghantar,
sambaran petir, manusia, binatang, cuaca dan lain-lain. Sedangkan
gangguan yang datang dari dalam sistem dapat berupa kegagalan dari
fungsi peralatan jaringan, kerusakan dari peralatan jaringan, kerusakan
dari peralatan pemutus beban dan kesalahan pada alat pendeteksi.
Klasifikasi gangguan yang terjadi pada jaringan distribusi sebagai
berikut, seperti pada Gambar 2.5 sampai Gambar 2.8.

11

1) Gangguan hubung singkat tiga fasa dan tiga fasa melalui
hubungan tanah
Fasa R

Fasa R

Fasa S

Fasa S

Fasa T

Fasa T

(a)

(b)

Gambar 2.5 Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa dan Hubung Singkat 3 Fasa ke
Tanah

2) Gangguan fasa ke fasa
Fasa R
Fasa S
Fasa T

Gambar 2.6 Gangguan Hubung Singkat Fasa ke Fasa

3) Gangguan dua fasa ke tanah
Fasa R
Fasa S
Fasa T

Gambar 2.7 Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa ke Tanah

4) Gangguan satu fasa ke tanah atau gangguan tanah
Fasa R
Fasa S
Fasa T

Gambar 2.8 Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah

12

2.4 Board Arduino Mega [7]
Board Arduino Mega adalah sebuah sistem minimum berbasis
mikrokontroler ATmega2560. Spesifikasi board Arduino berdasarkan
datasheet adalah sebagai berikut :
1. Tegangan aktif 5V
2. Tegangan masukan 7-12V
3. Tegangan masukan (batas) 6-20V
4. Pin Input/Output Digital 54 (6 dapat digunakan sebagai PWM)
5. Pin Input Analog 16
6. Arus DC pin I/O 40 mA
7. Arus DC pada 3,3V 50 mA
8. Flash Memory 128 KB (ATmega328), 0,5 KB digunakan
bootloader
9. SRAM 8 KB (ATmega328)
10. EEPROM 4 KB (ATmega328)
11. Clock Speed 16 MHz
Board ini dilengkapi jack DC dengan ukuran tegangan antara 6-20
V. Selain itu, board ini juga dilengkapi USB untuk komunikasi serial
sehingga dapat dengan mudah dikoneksikan dengan PC. Bentuk fisik
board Arduino seperti pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Board Arduino Mega

2.4.1 Arduino IDE
Board Arduino dapat di program menggunakan software open
source bawaan Arduino IDE. Arduino IDE adalah sebuah aplikasi
crossplatform yang berbasis Bahasa pemrograman Processing dan
Wiring. Arduino IDE di desain untuk mempermudah pemrograman
dengan adanya kode editor yang dilengkapi dengan syntax highlighting,

13

brace matching, dan indentasi otomatis untuk kemudahan pembacaan
program, serta dapat melakukan proses compile dan upload program ke
board dalam satu klik. Jendela Arduino IDE dapat dilihat pada Gambar
2.10.

Gambar 2.10 Jendela Arduino IDE

IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan
menggunakan Java. IDE Arduino terdiri dari:
1. Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna
menulis dan mengedit program dalam bahasa Processing.
2. Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program
(bahasa Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah
mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa Processing.
Yang bisa dipahami oleh mikrokontroler adalah kode biner.
Itulah sebabnya compiler diperlukan dalam hal ini.
3. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari
komputer ke dalam memory di dalam papan Arduino.
2.5 Real Time Clock (RTC) [8]
Real Time Clock (RTC) merupakan suatu chip IC yang memiliki
fungsi untuk mempertahankan detik, menit, jam, hari, tanggal, bulan,
dan informasi tahun. Tanggal pada akhir bulan secara otomatis
disesuaikan dengan bulan dengan kurang dari 31 hari, termasuk koreksi
untuk tahun. Jam beroperasi baik dalam 24 jam atau format 12 jam

14

dengan indikator AM/PM aktif ketika kondisi low. Sebuah temperatur
yang presisi dikompensasi sebagai tegangan referensi. Rangkaian
komparator memonitor status VCC untuk mendeteksi gangguan listrik,
untuk memberikan output ulang dan secara otomatis terhubung ke
sumber cadangan jika diperlukan. Selain itu, pin RST akan aktif ketika
tegangan 0 Volt yang dideteksi sebagai tombol tekan untuk
menghasilkan perintah reset.
Data-data yang tersimpan pada IC DS3231 disimpan pada register
00H untuk detik, 01H untuk menit, 02H untuk jam, 03H untuk hari, 04H
untuk tanggal, 05H untuk bulan, 06H untuk tahun, 07H untuk kontrol
dan RAM 56x8 pada register 08H-3FH. Register tersebut bisa diakses
oleh mikrokontroler melalui bus I2C.M. Modul RTC dapat dilihat pada
Gambar 2.11 dan Skematik dari RTC dapat dilihat pada Gambar 2.12.

Gambar 2.11 Modul RTC (Real Time Clock)

Gambar 2.12 Skematik RTC

15

2.6 Sensor Arus
Pengukuran atau sensing arus listrik adalah salah satu dari
parameter utama yang diperlukan dalam sistem ketenagalistrikan.
Misalkan untuk pengukuran arus yang besar, pengukuran daya dan
sebagai parameter proteksi.
2.6.1 Sensor Arus ACS712 [9]
Sensor arus adalah perangkat yang mendeteksi arus listrik (AC
atau DC) di kawat, dan menghasilkan sinyal sebanding dengan itu.
Sinyal yang dihasilkan bisa tegangan analog atau arus atau bahkan
digital. Hal ini dapat kemudian digunakan untuk menampilkan arus yang
akan diukur dalam ammeter atau dapat disimpan untuk analisa lebih
lanjut dalam sistem akuisisi data atau dapat dimanfaatkan untuk tujuan
kontrol.

Gambar 2.13 Modul ACS712

Dalam tugas akhir ini menggunakan ACS712 sebagai sensor arus
seperti pada Gambar 2.13 dan skematik ACS712 pada Gambar 2.14.
ACS712 adalah sensor arus yang bekerja berdasarkan efek medan.
Sensor arus ini dapat digunakan untuk mengukur arus AC atau DC.
Hambatan dalam penghantar sensor sebesar 1,2 mΩ dengan daya yang
rendah. Jalur terminal konduktif secara kelistrikan diisolasi dari sensor
timah mengarah (pin 5 sampai pin 8) terlihat pada Tabel 2.1. Hal ini
menjadikan sensor arus ACS712 dapat digunakan pada aplikasi-aplikasi
yang membutuhkan isolasi listrik tanpa menggunakan opto-isolator atau
teknik isolasi lainnya yang mahal.
Spesifikasi Sensor Arus ACS712:
 Waktu kenaikan perubahan luaran = 5 µs.
 Lebar frekuensi sampai dengan 80 kHz.
 Total kesalahan luaran 1,5% pada suhu kerja TA= 25°C.
 Tahanan konduktor internal 1,2 mΏ.

16

 Tegangan isolasi minimum 2,1 kVRMS antara pin1-4 dan pin
5-8.
 Sensitivitas luaran 185 mV/A.
 Mampu mengukur arus AC atau DC hingga 5 A.
 Tegangan luaran proporsional terhadap masukan arus AC atau
DC.
 Tegangan kerja 5 VDC.
 Dilengkapi dengan penguat operasional untuk menambah
sensitivitas luaran.

Gambar 2.14 Skematik ACS712
Tabel 2.1

Fungsi Pin pada ACS712

Pin Sensor
ACS712
IP +
IP GND
FILTER
Viout
Vcc

Fungsi
Terminal yang mendeteksi arus, terdapat sekring di
dalamnya
Terminal yang mendeteksi arus, terdapat sekring di
dalamnya
Terminal sinyal ground
Terminal untuk kapasitor eksternal yang berfungsi sebagai
pembatas bandwith
Terminal keluaran sinyal analog
Terminal masukan catu daya

2.6.2 Sensor Arus CT [10]
CT (Current Transformers) atau trafo arus merupakan
instrumentasi pengukuran arus, dimana keterbatasan kemampuan baca
alat ukur. Misal pada sistem saluran tegangan tinggi, arus yang mengalir
adalah 2000A sedangkan alat ukur yang ada hanya sebatas 5A hingga
60A. Maka dibutuhkan sebuah CT yang mengubah nilai 2000A di
lapangan menjadi 60A sehingga terbaca oleh alat ukur.

17

CT umumnya selain digunakan sebagai media pembacaan juga
digunakan dalam sistem proteksi sistem tenaga listrik. Sistem proteksi
dalam sistem tenaga listrik sangatlah komplek sehingga CT itu sendiri
dibuat dengan spesifikasi dan kelas yang bervariatif sesuai dengan
kebutuhan sistem yang ada.
Spesifikasi pada CT antara lain:
1. Rasio CT, rasio CT merupakan salah satu spesifikasi dasar
yang harus ada pada CT, dimana nilai arus yang ada di
lapangan akan di bandingkan dengan kemampuan CT yang
digunakan. Misal CT dengan rasio 5A/5mA, maka bila ada
arus yang melalui CT sebesar 5A akan dikeluarkan oleh CT
sebesar 5mA. Kesalahan pada perhitungan rasio ataupun
besarnya presentasi error (%eror) akan mengakibatkan
besarnya kesalahan penghitungan tarif, kesalahan pembacaan
di alat ukur, dan kesalahan operasi sistem proteksi.
2. Class, kelas CT menentukan untuk sistem proteksi jenis
apakah core CT tersebut. Misal untuk proteksi arus lebih
digunakan kelas 5P20, untuk kelas tarif metering digunakan
kelas 0,2 atau 0,5, untuk sistem proteksi busbar digunakan
Class X atau PX.
3. Burden atau nilai maksimum daya (dalam satuan VA) yang
mampu dipikul oleh CT. Nilai daya ini harus lebih besar dari
nilai yang terukur dari terminal sekunder CT sampai dengan
koil relai proteksi yang dikerjakan. Apabila lebih kecil, maka
relai proteksi tidak akan bekerja untuk menjatuhkan CB/PMT
apabila terjadi gangguan.
Jenis CT yang dipakai adalah CT-500:5A seperti pada Gambar
2.15 yang memiliki spesifikasi seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2

Spesifikasi Sensor Arus CT

Rasio CT
Arus Primer
Arus Sekunder
Class
Burden

Spesifikasi
500 : 5 A
500 A
5A
1
5 VA

18

Gambar 2.15 Sensor Arus CT

2.7 Sensor Tegangan [11]
Sensor tegangan merupakan alat yang digunakan untuk mendeteksi
besar tegangan yang melalui suatu peralatan listrik. Sensor tegangan
menggunakan trafo step down dengan rangkaian penyearah. Penggunaan
trafo step down yaitu agar dapat menurunkan tegangan pada sisi primer
terhadap sisi sekunder, sehingga pada sisi sekunder dapat digunakan
untuk peralatan pengukuran. Prinsip kerja dari sebuah trafo adalah
ketika kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolakbalik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan
magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh
adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder,
sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi.
Jika efisiensi sempurna, semua daya pada lilitan primer akan
dilimpahkan ke lilitan sekunder. Dari sebuah trafo.
Rangkaian penyearah ada 2 macam yaitu penyearah setengah
gelombang dan penyearah gelombang penuh, penyearah setengah
gelombang menggunakan 1 dioda sedangkan penyearah gelombang
penuh ada yang menggunakan 4 dioda dan 2 dioda tergantung dengan
jenis trafo yang digunakan. Pada tugas akhir ini menggunakan trafo CT
maka menggunakan 2 dioda untuk penambahan penyearah gelombang
penuh seperti terlihat pada Gambar 2.16.

19

Gambar 2.16 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh

2.8 LCD (Liquid Crystal Display) [12]
LCD (Liquid Crystal Display) bisa memunculkan gambar atau
tulisan dikarenakan terdapat banyak sekali titik cahaya yang terdiri dari
satu buah kristal cair sebagai seb