S TE 0902151 Chapter3

BAB III

METODE PENELITIAN A. Metode Penelitian

Metodologi yang digunakan dalam penelitian Skripsi ini antara lain adalah :

1. Studi literatur, yaitu cara menelaah, menggali, serta mengkaji teorema-teorema yang mendukung dalam pemecahan masalah yang diteliti. Teorema-teorema tersebut didapat baik dari jurnal ilmiah, hasil penelitian sebelumnya, maupun dari buku-buku referensi yang mendukung penelitian ini. Selain itu, studi literatur pun dilakukan untuk mendapatkan data-data yang diinginkan.

2. Observasi, yaitu mengumpulkan data - data yang yang diperlukan untuk penelitian yang didapatkan dari lapangan. Data – data tersebut didapat dari hasil survey yang dilakukan di Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd..

3. Diskusi, yaitu melakukan konsultasi dan bimbingan dengan dosen, pembimbing di Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. dan pihak-pihak lain yang dapat membantu terlaksananya penelitian ini. 4. Program ETAP 6.0, yaitu melakukan analisis gangguan hubung singkat

dengan menggunakan simulasi program ETAP 6.0 untuk mendapatkan arus dan titik gangguan yang mungkin terjadi setelah penambahan beban dilakukan.

B. Waktu dan Lokasi Penelitian

Pelaksanaan penelitian Skripsi ini berlangsung selama 3 (tiga) bulan, yaitu dari 3 Maret 2012 s/d 3 juni 2013. Lokasi penelitian ini pada Feeder 52SGF4 Area SAGS (Steam Above Ground System) yang merupakan wilayah kerja Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. yang beralamat di Jalan PTPN Kertamanah VIII Pangalengan.

C. Data Penelitian

Dalam melakukan penelitian analisis gangguan hubung singkat pada feeder 52SGF4 SAGS area ini, penulis menentukan dua titik gangguan hubung singkat yang mungkin terjadi saat penambahan beban dilakukan pada feeder 52SGF4 SAGS Area PLTP Wayang Windu. Data-data penelitian yang digunakan merupakan data-data yang ada sepanjang tahun 2013. Data-data yang dibutuhkan dalam analisis gangguan hubung singkat pada feeder 52SGF4 SAGS Area PLTP Wayang Windu adalah sebagai berikut :

1. Data Single Line Diagram

Data diagram satu garis jaringan (single line diagram) penyulang, yaitu peta jaringan beserta beban-beban yang digunakan pada feeder 52SGF4 SAGS Area PLTP Wayang Windu. Diagram satu garis ini dapat dilihat di lampiran single line diagram penyulang.

50 A 50 A _{50 A}

TP PUMP 1

PERMANENT VILLAGE A

200 A

51 50

TP PUMP 2 (52SGF4) THERMAL POND

Gambar 3.1. Diagram Satu Garis Feeder 52SGF4 SAGS Area Keterangan :

TP PUMP 1 = Pompa 1 untuk Thermal Pond TP PUMP 2 = Pompa 2 untuk Thermal Pond

A A

M

M [1H2] 6.3 KV , 400

A 3Ph

VCB 200 A

NYSEFGbY 1(3x 70 mm2)

750 m

50 A 50 A 50 A

NYSEFGbY 1(3x 3 mm2) 100 m NYSEFGbY

1(3x 3 mm2) 100 m MCC MCC DCS DCS ATD ATD KWH NFA2SEY

1(3x 35 +50 mm2) 400 m

NFA2SEY 1(3x 35 +50 mm2)

800 m 6.3/1.7 : 0.1/1.73

Class 1.5 50/5 A Class 1.5

500 KVA 6.3 kV/400 V

MCCB 400 A MCCB 100 A PERMANENT VILLAGE WH-2 DISTRIBUTION BOARD 160 kW

380 V Cos ϕ = 0,8

160 kW 380 V Cos ϕ = 0,8

Gambar 3.2. Diagram Satu Garis Feeder 52SGF4 SAGS Area dengan Penambahan Beban di WareHouse-2

Keterangan :

MCC = Motor Circuit Controller DCS = Distributed Control System MCCB = Moulded Case Circuit Breaker

VCB = Voltage Circuit Breaker

Permanent Village = Penginapan atau Villa untuk karyawan WH-2 = Ware House 2

NFA2SEY 3 x 35 + 50 = ESB-RMU Cable Thermal Pond NYSEFGbY 3 x 3.. = ESB-RMU Cable Thermal Pond

RMU Thermal Pond

NFA2XSEY 3x35+50mm2

(400m) 6.3 kV overhead cable New RMU PV

PV Loads DB STP

Pump 1 Pump 2

Spare

NFA2XSEY 3x35+50mm2

(800m) 6.3 kV overhead

cable

DB WH-2

DB Drilling Camp WH-2 Main Drilling

Camp Area

6.3 kV/380 V 200KVA

6.3 kV/380 V 500KVA

Gambar 3.3. Diagram Satu Garis Feeder 52SGF4 SAGS Area dengan Penambahan Beban yang Direncanakan

Keterangan :

RMUThermal Pond = Ring Main Unit Thermal Pond PUMP 1 = Pompa 1

RMUPV = Ring Main Unit Thermal Pond PV Loads = Permanent Village Loads

WH-2 = Ware House 2 / Main Drilling Camp Area DB WH-2 = Distribution Board Ware House 2

DB STP = Distribution Board STP

DB Drilling Camp = Distribution Board Drilling Camp

NFA2SEY 3 x 35 + 50 = ESB-RMU Cable Thermal Pond 2. Data peralatan :

a. Spesifikasi motor listrik

- Motor required voltage : 6,3 kV

- Motor power rating : 160 kW = 188 kVA

- Power factor : 85%

- Current Rating : 17,40 A

b. Spesifikasi Transformator

- Trannsformer voltage 1 : 6,3 kV / 400 V - Trannsformer capacity 1 : 500 kVA - Trannsformer winding 1 : Dyn11

- Trannsformer voltage 2 : 6,3 kV / 380 V - Trannsformer capacity 2 : 200 kVA - Trannsformer winding 2 : Dyn11 c. Spesifikasi Fuse

- RMU Pump 1 : 50 A

- RMU Pump 2 : 50 A

- RMU Permanent Village : 50 A

- New RMU WH-2 : 50 A

d. ESB-RMU Cable Thermal Pond : 400 m (NFA2SEY 3 x 35 + 50 )

e. ESB-RMU Cable Thermal Pond : 800 m (NFA2SEY 3 x 35 + 50 )

3. Pengaturan Kerja Sistem Pengaman

Sistem pengaman yang digunakan pada feeder 52SGF4 SAGS Area adalah menggunakan rele arus lebih dengan tipe IDMT (Inverse Defenite Minimum Time. Berikut ini merupakan pengaturan kerja rele tersebut :

Tabel 3.1. Pengaturan Rele Arus Lebih IDMT pada Feeder 52SGF4

D. Langkah - Langkah Penelitian

Langkah - langkah yang sistematis dalam penelitian harus diperhatikan. Hal tersebut berguna untuk memberikan arahan yang untuk mempermudah pemahaman tujuan yang ingin dicapai dalam proses penelitian. Langkah-langkah penelitian tersebut diperlihatkan pada gambar bagan alir penelitian dibawah ini :

No Description Min Current

Inverse Definite Time protection relay setting (51) 1 Current Transformer

Ratio

100/5 A 2 Current setting 6 (A), (120 A)

3 Times setting 3 times

4 Type of curve SI

Definite time protection relay setting (50) 1 Current Transformer

Ratio

100/5 A 2 Current setting 50 (A), (1000 A) 3 Definite time setting 0,1 s

Mulai

Pengambilan Data di lapangan

Selesai Data Lengkap

Verifikasi Data

T

Y

T

Lakukan Perhitungan Manual

Lakukan Simulasi ETAP 6.0

Lakukan Analisis

Berhasil

Mulai

Menentukan Nilai Komponen Simetris

Selesai

Y

Lakukan Analisis

Berhasil

Menghitung Impedansi Sumber

Menghitung Impedansi Transformator

Menghitung Impedansi Penyulang

Menghitung Impedansi Ekivalen Jaringan

T

1. Perhitungan Secara Manual

Persamaan rumus yang digunakan sebagai berikut (Fuji Electric, 2007): a. Gangguan tiga fasa :

Isc = Idasar / Z1………...……….(3.1) Dimana

Isc = Arus hubung singkat saat terjadi gangguan tiga fasa (Ampere) Idasar = Arus dasar sebelum terjadi gangguan (Ohm)

Z1 = Impedansi ekivalen urutan positif (Ohm) b. Gangguan satu fasa ke tanah :

Isc = 3 x Idasar / (Z1 + Z2 + Z0 ) ………...….(3.2) Dimana

Isc = Arus hubung singkat saat terjadi gangguan satu fasa ke tanah (Ampere)

Idasar = Arus dasar sebelum terjadi gangguan (Ohm) Z1 = Impedansi ekivalen urutan positif (Ohm) Z2 = Impedansi ekivalen urutan negaitif (Ohm) Z0 = Impedansi ekivalen urutan nol (Ohm) c. Gangguan fasa ke fasa :

Isc = √3/2 x (Idasar / Z1) ………...………….(3.3) Dimana

Isc = Arus hubung singkat saat terjadi gangguan fasa ke fasa (Ampere)

Idasar = Arus dasar sebelum terjadi gangguan (Ohm) Z1 = Impedansi ekivalen urutan positif (Ohm) 2. Perhitungan Menggunakan ETAP 6.0

Perhitungan analisis gangguan hubung singkat dengan menggunakan ETAP 6.0 memiliki langkah-langkah pada gambar 3.5 dibawah ini. Data-data yang diperlukan seperti kVdasar, KVAdasar, Zdasar, dan Idasar. Selain itu juga dibutuhkan data-data lainnya yang lebih spesifik dari peralatan-peralatan yang digunakan pada feeder 52SGF4 SAGS Area seperti nilai r, x.dan y pada penghantar atau kabel yang

digunakan, pengaturan pengaman yang digunakan seperti fuse, circuit breaker, dan rele arus lebih juga transformator arus yang digunakan pada feeder 52SGF4 SAGS Area. Maka bagan alir simulasi analisis gangguan hubung singkat pada feeder 52SGF4 SAGS Area dengan menggunakan program ETAP 6.0 dapat dilihat pada gambar 3.6 dibawah ini.

Mulai

Masukan Data-data kVdasar,KVAdasar, Zdasar

dan Idasar dari peralatan. Selain itu juga

dibutuhkan data nilai r, x dan y pada penghantar atau kabel yang digunakan,

pengaturan pengaman yang digunakan seperti fuse, circuit breaker, dan rele arus

lebih juga trafo arus

Selesai

Tampilkan Hasil Simulasi pada Report Manager, Analisis

Berhasil

Jalankan Simulasi Short Circuit Analysis

T

Y

Jalankan Program ETAP 6.0

3. Perbandingan Hasil Perhitungan Manual dengan ETAP 6.0

Pada langkah ini penulis menganalisis perbandingan hasil perhitungan manual dengan ETAP 6.0. Seberapa besar perbedaan hasil gangguan hubung singkat yang mungkin terjadi setelah penambahan beban dilakukan dengan perhitungan secara manual dan hasil simulasi program ETAP 6.0. Manakah hasil gangguan dari kedua metode tersebut yang lebih cepat, tepat, dan akurat untuk digunakan mengantisipasi gangguan yang akan terjadi setelah penambahan beban dilakukan pada feeder 52SGF4 SAGS area PLTP Wayang Windu.

3. Pengaturan Kerja Sistem Pengaman

Sistem pengaman yang digunakan pada feeder 52SGF4 SAGS Area adalah menggunakan rele arus lebih dengan tipe IDMT (Inverse Defenite Minimum Time. Berikut ini merupakan pengaturan kerja rele tersebut :

Tabel 3.1. Pengaturan Rele Arus Lebih IDMT pada Feeder 52SGF4

D. Langkah - Langkah Penelitian

Langkah - langkah yang sistematis dalam penelitian harus diperhatikan. Hal tersebut berguna untuk memberikan arahan yang untuk mempermudah pemahaman tujuan yang ingin dicapai dalam proses penelitian. Langkah-langkah penelitian tersebut diperlihatkan pada gambar bagan alir penelitian dibawah ini :

No Description Min Current

Inverse Definite Time protection relay setting (51)

1 Current Transformer

Ratio

100/5 A

2 Current setting 6 (A), (120 A)

3 Times setting 3 times

4 Type of curve SI

Definite time protection relay setting (50)

1 Current Transformer

Ratio

100/5 A

2 Current setting 50 (A), (1000 A)

Mulai

Pengambilan Data di lapangan

Selesai Data Lengkap Verifikasi Data

T

Y

T

Lakukan Perhitungan Manual

Lakukan Simulasi ETAP 6.0

Lakukan Analisis

Berhasil

Mulai

Menentukan Nilai Komponen Simetris

Selesai Y

Lakukan Analisis

Berhasil

Menghitung Impedansi Sumber

Menghitung Impedansi Transformator

Menghitung Impedansi Penyulang

Menghitung Impedansi Ekivalen Jaringan

T

1. Perhitungan Secara Manual

Persamaan rumus yang digunakan sebagai berikut (Fuji Electric, 2007): a. Gangguan tiga fasa :

Isc = Idasar / Z1………...……….(3.1)

Dimana

Isc = Arus hubung singkat saat terjadi gangguan tiga fasa (Ampere)

Idasar = Arus dasar sebelum terjadi gangguan (Ohm)

Z1 = Impedansi ekivalen urutan positif (Ohm)

b. Gangguan satu fasa ke tanah :

Isc = 3 x Idasar / (Z1 + Z2 + Z0 ) ………...….(3.2)

Dimana

Isc = Arus hubung singkat saat terjadi gangguan satu fasa ke

tanah (Ampere)

Idasar = Arus dasar sebelum terjadi gangguan (Ohm)

Z1 = Impedansi ekivalen urutan positif (Ohm)

Z2 = Impedansi ekivalen urutan negaitif (Ohm)

Z0 = Impedansi ekivalen urutan nol (Ohm)

c. Gangguan fasa ke fasa :

Isc = √3/2 x (Idasar / Z1) ………...………….(3.3)

Dimana

Isc = Arus hubung singkat saat terjadi gangguan fasa ke fasa

(Ampere)

Idasar = Arus dasar sebelum terjadi gangguan (Ohm)

Z1 = Impedansi ekivalen urutan positif (Ohm)

2. Perhitungan Menggunakan ETAP 6.0

Perhitungan analisis gangguan hubung singkat dengan menggunakan ETAP 6.0 memiliki langkah-langkah pada gambar 3.5 dibawah ini. Data-data yang diperlukan seperti kVdasar, KVAdasar, Zdasar,

dan Idasar. Selain itu juga dibutuhkan data-data lainnya yang lebih

spesifik dari peralatan-peralatan yang digunakan pada feeder 52SGF4 SAGS Area seperti nilai r, x.dan y pada penghantar atau kabel yang

digunakan, pengaturan pengaman yang digunakan seperti fuse, circuit breaker, dan rele arus lebih juga transformator arus yang digunakan pada feeder 52SGF4 SAGS Area. Maka bagan alir simulasi analisis gangguan hubung singkat pada feeder 52SGF4 SAGS Area dengan menggunakan program ETAP 6.0 dapat dilihat pada gambar 3.6 dibawah ini.

Mulai

Masukan Data-data kVdasar,KVAdasar, Zdasar dan Idasar dari peralatan. Selain itu juga

dibutuhkan data nilai r, x dan y pada penghantar atau kabel yang digunakan,

pengaturan pengaman yang digunakan seperti fuse, circuit breaker, dan rele arus

lebih juga trafo arus

Selesai

Tampilkan Hasil Simulasi pada Report Manager, Analisis

Berhasil

Jalankan Simulasi Short Circuit Analysis

T

Y

Jalankan Program ETAP 6.0

3. Perbandingan Hasil Perhitungan Manual dengan ETAP 6.0

Pada langkah ini penulis menganalisis perbandingan hasil perhitungan manual dengan ETAP 6.0. Seberapa besar perbedaan hasil gangguan hubung singkat yang mungkin terjadi setelah penambahan beban dilakukan dengan perhitungan secara manual dan hasil simulasi program ETAP 6.0. Manakah hasil gangguan dari kedua metode tersebut yang lebih cepat, tepat, dan akurat untuk digunakan mengantisipasi gangguan yang akan terjadi setelah penambahan beban dilakukan pada feeder 52SGF4 SAGS area PLTP Wayang Windu.