Makalah Analisis Short Sircuit Indonesia
MAKALAH
ANALISIS SHORT CIRCUIT
1 FASA DAN 3 FASA
DISUSUN OLEH :
SADEWA AJI WASKITHA
(11501241027)
PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2013
BAB I
PENDAHULUAN
Tenaga Listrik disalurkan ke konsumen melalui Sistem Tenaga Listrik. Sistem Tenaga Listrik
terdiri dari beberapa subsistem, yaitu Pembangkitan, Transmisi, dan Distribusi. Tenaga listrik
disalurkan ke masyarakat melalui jaringan distribusi. Oleh karena itu, jaringan distribusi merupakan
bagian jaringan listrik yang paling dekat dengan masyarakat.
Jaringan distribusi dikelompokkan menjadi dua, yaitu jaringan distribusi primer dan jaringan
distribusi sekunder. Tegangan distribusi primer yang dipakai PLN adalah 20 kV, 12 kV, 6 KV. Pada
saat ini, tegangan distribusi primer yang cenderung dikembangkan oleh PLN adalah 20 kV. Tegangan
pada jaringan distribusi primer, diturunkan oleh gardu distribusi menjadi tegangan rendah yang
besarnya adalah 380/220 V, dan disalurkan kembali melalui jaringan tegangan rendah kepada
konsumen.
Dalam operasi sistem tenaga listrik sering terjadi gangguan – gangguan yang dapat
mengakibatkan terganggunya penyaluran tenaga listrik ke konsumen. Gangguan adalah penghalang
dari suatu sistem yang sedang beroperasi atau suatu keadaan dari sistem penyaluran tenaga listrik
yang menyimpang dari kondisi normal. Suatu gangguan di dalam peralatan listrik didefinisikan
sebagai terjadinya suatu kerusakan di dalam jaringan listrik yang menyebabkan aliran arus listrik
keluar dari saluran yang seharusnya.
Berdasarkan ANSI/IEEE Std. 100-1992 gangguan didefinisikan sebagai suatu kondisi fisis
yang disebabkan kegagalan suatu perangkat, komponen, atau suatu elemen untuk bekerja sesuai
dengan fungsinya. Gangguan hampir selalu ditimbulkan oleh hubung singkat antar fase atau hubung
singkat fase ke tanah. Suatu gangguan hampir selalu berupa hubung langsung atau melalui impedansi.
Istilah gangguan identik dengan hubung singkat, sesuai standart ANSI/IEEE Std. 100-1992.
Gangguan hubung singkat fasa ke tanah dan fasa-fasa merupakan salah satu
permasalahan yang mungkin timbul dalam pengoperasian transformator daya dalam sebuah
Gardu Induk. Gangguan yang disebabkan oleh adanya hubung singkat menimbulkan banyak
kerugian, kerugian pada sistem transmisi kelistrikan maupun kerugian di pihak konsumen
energi listrik. Salah satu cara untuk mengatasi gangguan ini adalah dengan cara memasang
peralatan pengaman pada transformator. Relai arus lebih merupakan relai proteksi yang
bekerja dengan Pemutus Tenaga (Circuit Breaker). Gangguan hubung singkat fasa ke tanah
dan fasa-fasa menimbulkan arus gangguan hubung singkat yang besarnya melebihi setting
arus pada relai arus lebih, sehingga relai arus lebih memicu Pemutus Tenaga bekerja sesuai
dengan setting waktu yang diterapkan, sehingga resiko kerusakan pada sistem kelistrikan
dapat dihindari.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian Gangguan Hubung Singkat
Hubung singkat merupakan suatu hubungan abnormal (termasuk busur api)
pada impedansi yang relatif rendah terjadi secara kebetulan atau disengaja antara dua
titik yang mempunyai potensial yang berbeda. Istilah gangguan atau gangguan
hubung singkat digunakan untuk menjelaskan suatu hubungan singkat. Untuk
mengatasi gangguan tersebut, perlu dilakukan analisis hubung singkat sehingga sistem
Proteksi yang tepat pada Sistem Tenaga Listrik dapat ditentukan. Analisis hubung
singkat adalah analisis yang mempelajari kontribusi arus gangguan hubung singkat
yang mungkin mengalir pada setiap cabang didalam sistem (di jaringan distribusi,
transmisi, trafo tenaga atau dari pembangkit) sewaktu gangguan hubung singkat yang
mungkin terjadi di dalam sistem tenaga listrik.
Hubung singkat terjadi akibat dari faktor internal dan faktor eksternal. Faktor
internal dari gangguan adalah rusaknya peralatan listrik. Faktor eksternal adalah
antara lain cuaca buruk, seperti badai, hujan, dingin; bencana, seperti gempa bumi,
angin ribut, kecelakaan kendaraan, runtuhnya pohon, petir;,aktivitas konstruksi, ulah
manusia, dan lain-lain. Sebagian besar gangguan terjadi karena cuaca buruk, yaitu
hujan atau badai, dan pohon.
Gangguan hubung singkat menyebabkan terjadinya interupsi kontinuitas
pelayanan daya kepada para konsumen apabi1a gangguan itu sampai menyebabkan
terputusnya suatu rangkaian (sircuit) atau menyebabkan keluarnya satu unit
pembangkit, penurunan tegangan yang cukup besar menyebabkan rendahnya kualitas
tenaga listrik dan merintangi kerja normal pada peralatan konsumen, pengurangan
stabilitas sistem dan menyebabkan jatuhnya generator, dan merusak peralatan pada
daerah terjadinya gangguan tersebut.
Gangguan dapat terdiri dari gangguan temporer atau permanent. Kebanyakan
gangguan temporer di amankan dengan circuit breaker (CB) atau pengaman lainnya.
Gangguan permanent adalah gangguan yang menyebabkan kerusakan permanent pada
sistem. Seperti kegagalan isolator, kerusakan penghantar, kerusakan pada peralatan
seperti transformator atau kapasitor. Pada saluran bawah tanah hampir semua
gangguan adalah gangguan permanen. Kebanyakan gangguan peralatan akan
menyebabkan hubung singkat. Gangguan permanen hampir semuanya menyebabkan
pemutusan/gangguan pada konsumen. Untuk melindungi jaringan dari gangguan
digunakan fuse, recloser atau CB.
B. Komponen Simetris
Metode komponen simetris digunakan dalam perhitungan yang berhubungan
dengan keadaan yang tak seimbang pada perangkat listrik tiga fasa, dan secara khusus
untuk perhitungan hubung singkat yang tidak seimbang pada perangkat listrik.
Komponen-komponen yang seimbang ini dinamakan menjadi tiga komponen
urutan :
1. Komponen urutan positif
Yang terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya dan berbeda sudut fasanya
120̊ dan mempunyai urutan yang sama dengan fasa aslinya.
2. Komponen urutan negatif
Yang terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya dan berbeda sudut fasanya
120̊ dan mempunyai urutan yang berlawanan dengan fasa aslinya
3. Komponen urutan nol
Yang terdiri dari tiga fasor yang sama simetris besarnya dan berbeda fasa
nol derajat.
Impedansi urutan dapat didefinisikan sebagai suatu impedansi yang dirasakan
oleh arus urutan bila tegangan urutannya dipasang pada peralatan atau sistem tersebut.
Seperti juga tegangan dan arus di dalam metode komponen simetris dan tidak
simetris.
Impedansi yang dikenal ada 3 macam 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.
C. Jenis Gangguan Hubung Singkat
1. Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah
Pada gangguan satu fasa ke tanah misal fasa A mengalami gangguan
akan menyebabkan kenaikan arus pada fasa A dan drop tegangan di phasa A
(menjadi nol) sedangkan arus pada phasa yang lain menjadi nol yang diikuti
dengan kenaikan tegangan fasa yang lain (phasa B dan Phasa C tidak sama
dengan nol sedangkan arus phasa B sama besarnya dengan phasa C yaitu nol
ampere) (Tjahjono, 2000).
Gangguan tidak simetris menyebabkan arus tidak seimbang dalam
sistem,sehingga dibutuhkan komponen simetris
untuk perhitungannya
sebagaimana uraian di atas. Rangkaian gangguan satu fasa ke tanah:
Gambar Rangkaian Gangguan 1 Fasa
Dari persamaan arus untuk gangguan tidak simetris maka di peroleh
persamaan sebagai berikut ini :
Jurnal Sains dan Teknologi 9 (1), Maret 2010: 26-34
Kondisi dititik gangguan :
Ib = Ic = 0
Va = 0 dan Ia = 0
Sehingga :
Pada gangguan satu fasa ke tanah, rangkaian urutan positif, negatif dan
urutan nol terhubung seri, seperti ditunjukkan pada rangkaian di bawah ini.
Gambar Rangkaian Urutan pada Gangguan 1 Fasa ke Tanah
Dimana :
Mengingat :
Maka diperoleh :
Sehingga :
2. Gangguan Hubung Singkat Fasa-Fasa ke Tanah
Pada gangguan antar fasa fasa B dan fasa C mengalami gangguan akan
menyebabkan kenaikan arus pada fasa B dan C, sedangkan tegangan untuk
fasa tersebut menjadi drop (menjadi nol). Diagram rangkaian untuk gangguan
antar fasa ditunjukkan dalam gambar di bawah ini (Stevenson, 1984).
Gambar Diagram Rangkaian Gangguan Fasa-Fasa
Kondisi pada saat gangguan adalah sebagai berikut :
Vb = Vc
Ia = 0
dan
Ib = -Ic
Dengan VB = VC komponen-komponen simetri tegangan adalah sebagai
berikut :
Karena IB = -IC dan Ia = 0 , komponen-komponen simetri arus
diperoleh dari persamaan berikut ini :
Sehingga Ia0 = 0 dan Ia2 = - Ia1 , dimana :
3. Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa ke Tanah
Misalnya gangguan terjadi pada fasa a, fasa b dan fasa c seperti
gambar di bawah ini :
Gambar Gangguan 3 Fasa
Misalnya gangguan terjadi pada fasa a dan fasa b seperti berikut ini :
Ia+Ib+Ic = 0
Ia = 0
E = Eb = Ec
Karena sistemnya seimbang maka urutan negatif dan urutan nol tidak
ada, sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut ini :
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
Dari uraian materi yang telah dijelaskan pada makalah ini, maka kita dapat
mengambil kesimpulan seperti berikut ini :
1. Hubung singkat merupakan suatu hubungan abnormal (termasuk busur api) pada
impedansi yang relatif rendah terjadi secara kebetulan atau disengaja antara dua
titik yang mempunyai potensial yang berbeda. Istilah gangguan atau gangguan
hubung singkat digunakan untuk menjelaskan suatu hubungan singkat.
2. Metode komponen simetris digunakan dalam perhitungan yang berhubungan
dengan keadaan yang tak seimbang pada perangkat listrik tiga fasa, dan secara
khusus untuk perhitungan hubung singkat yang tidak seimbang pada perangkat
listrik.
3. Terdapat 3 jenis gangguan hubung singkat yaitu : gangguan hubung singkat 1 fasa
ke tanah, gangguan hubung singkat fasa-fasa ke tanah dan gangguan hubung
singkat 3 fasa ke tanah.
ANALISIS SHORT CIRCUIT
1 FASA DAN 3 FASA
DISUSUN OLEH :
SADEWA AJI WASKITHA
(11501241027)
PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2013
BAB I
PENDAHULUAN
Tenaga Listrik disalurkan ke konsumen melalui Sistem Tenaga Listrik. Sistem Tenaga Listrik
terdiri dari beberapa subsistem, yaitu Pembangkitan, Transmisi, dan Distribusi. Tenaga listrik
disalurkan ke masyarakat melalui jaringan distribusi. Oleh karena itu, jaringan distribusi merupakan
bagian jaringan listrik yang paling dekat dengan masyarakat.
Jaringan distribusi dikelompokkan menjadi dua, yaitu jaringan distribusi primer dan jaringan
distribusi sekunder. Tegangan distribusi primer yang dipakai PLN adalah 20 kV, 12 kV, 6 KV. Pada
saat ini, tegangan distribusi primer yang cenderung dikembangkan oleh PLN adalah 20 kV. Tegangan
pada jaringan distribusi primer, diturunkan oleh gardu distribusi menjadi tegangan rendah yang
besarnya adalah 380/220 V, dan disalurkan kembali melalui jaringan tegangan rendah kepada
konsumen.
Dalam operasi sistem tenaga listrik sering terjadi gangguan – gangguan yang dapat
mengakibatkan terganggunya penyaluran tenaga listrik ke konsumen. Gangguan adalah penghalang
dari suatu sistem yang sedang beroperasi atau suatu keadaan dari sistem penyaluran tenaga listrik
yang menyimpang dari kondisi normal. Suatu gangguan di dalam peralatan listrik didefinisikan
sebagai terjadinya suatu kerusakan di dalam jaringan listrik yang menyebabkan aliran arus listrik
keluar dari saluran yang seharusnya.
Berdasarkan ANSI/IEEE Std. 100-1992 gangguan didefinisikan sebagai suatu kondisi fisis
yang disebabkan kegagalan suatu perangkat, komponen, atau suatu elemen untuk bekerja sesuai
dengan fungsinya. Gangguan hampir selalu ditimbulkan oleh hubung singkat antar fase atau hubung
singkat fase ke tanah. Suatu gangguan hampir selalu berupa hubung langsung atau melalui impedansi.
Istilah gangguan identik dengan hubung singkat, sesuai standart ANSI/IEEE Std. 100-1992.
Gangguan hubung singkat fasa ke tanah dan fasa-fasa merupakan salah satu
permasalahan yang mungkin timbul dalam pengoperasian transformator daya dalam sebuah
Gardu Induk. Gangguan yang disebabkan oleh adanya hubung singkat menimbulkan banyak
kerugian, kerugian pada sistem transmisi kelistrikan maupun kerugian di pihak konsumen
energi listrik. Salah satu cara untuk mengatasi gangguan ini adalah dengan cara memasang
peralatan pengaman pada transformator. Relai arus lebih merupakan relai proteksi yang
bekerja dengan Pemutus Tenaga (Circuit Breaker). Gangguan hubung singkat fasa ke tanah
dan fasa-fasa menimbulkan arus gangguan hubung singkat yang besarnya melebihi setting
arus pada relai arus lebih, sehingga relai arus lebih memicu Pemutus Tenaga bekerja sesuai
dengan setting waktu yang diterapkan, sehingga resiko kerusakan pada sistem kelistrikan
dapat dihindari.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian Gangguan Hubung Singkat
Hubung singkat merupakan suatu hubungan abnormal (termasuk busur api)
pada impedansi yang relatif rendah terjadi secara kebetulan atau disengaja antara dua
titik yang mempunyai potensial yang berbeda. Istilah gangguan atau gangguan
hubung singkat digunakan untuk menjelaskan suatu hubungan singkat. Untuk
mengatasi gangguan tersebut, perlu dilakukan analisis hubung singkat sehingga sistem
Proteksi yang tepat pada Sistem Tenaga Listrik dapat ditentukan. Analisis hubung
singkat adalah analisis yang mempelajari kontribusi arus gangguan hubung singkat
yang mungkin mengalir pada setiap cabang didalam sistem (di jaringan distribusi,
transmisi, trafo tenaga atau dari pembangkit) sewaktu gangguan hubung singkat yang
mungkin terjadi di dalam sistem tenaga listrik.
Hubung singkat terjadi akibat dari faktor internal dan faktor eksternal. Faktor
internal dari gangguan adalah rusaknya peralatan listrik. Faktor eksternal adalah
antara lain cuaca buruk, seperti badai, hujan, dingin; bencana, seperti gempa bumi,
angin ribut, kecelakaan kendaraan, runtuhnya pohon, petir;,aktivitas konstruksi, ulah
manusia, dan lain-lain. Sebagian besar gangguan terjadi karena cuaca buruk, yaitu
hujan atau badai, dan pohon.
Gangguan hubung singkat menyebabkan terjadinya interupsi kontinuitas
pelayanan daya kepada para konsumen apabi1a gangguan itu sampai menyebabkan
terputusnya suatu rangkaian (sircuit) atau menyebabkan keluarnya satu unit
pembangkit, penurunan tegangan yang cukup besar menyebabkan rendahnya kualitas
tenaga listrik dan merintangi kerja normal pada peralatan konsumen, pengurangan
stabilitas sistem dan menyebabkan jatuhnya generator, dan merusak peralatan pada
daerah terjadinya gangguan tersebut.
Gangguan dapat terdiri dari gangguan temporer atau permanent. Kebanyakan
gangguan temporer di amankan dengan circuit breaker (CB) atau pengaman lainnya.
Gangguan permanent adalah gangguan yang menyebabkan kerusakan permanent pada
sistem. Seperti kegagalan isolator, kerusakan penghantar, kerusakan pada peralatan
seperti transformator atau kapasitor. Pada saluran bawah tanah hampir semua
gangguan adalah gangguan permanen. Kebanyakan gangguan peralatan akan
menyebabkan hubung singkat. Gangguan permanen hampir semuanya menyebabkan
pemutusan/gangguan pada konsumen. Untuk melindungi jaringan dari gangguan
digunakan fuse, recloser atau CB.
B. Komponen Simetris
Metode komponen simetris digunakan dalam perhitungan yang berhubungan
dengan keadaan yang tak seimbang pada perangkat listrik tiga fasa, dan secara khusus
untuk perhitungan hubung singkat yang tidak seimbang pada perangkat listrik.
Komponen-komponen yang seimbang ini dinamakan menjadi tiga komponen
urutan :
1. Komponen urutan positif
Yang terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya dan berbeda sudut fasanya
120̊ dan mempunyai urutan yang sama dengan fasa aslinya.
2. Komponen urutan negatif
Yang terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya dan berbeda sudut fasanya
120̊ dan mempunyai urutan yang berlawanan dengan fasa aslinya
3. Komponen urutan nol
Yang terdiri dari tiga fasor yang sama simetris besarnya dan berbeda fasa
nol derajat.
Impedansi urutan dapat didefinisikan sebagai suatu impedansi yang dirasakan
oleh arus urutan bila tegangan urutannya dipasang pada peralatan atau sistem tersebut.
Seperti juga tegangan dan arus di dalam metode komponen simetris dan tidak
simetris.
Impedansi yang dikenal ada 3 macam 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.
C. Jenis Gangguan Hubung Singkat
1. Gangguan Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah
Pada gangguan satu fasa ke tanah misal fasa A mengalami gangguan
akan menyebabkan kenaikan arus pada fasa A dan drop tegangan di phasa A
(menjadi nol) sedangkan arus pada phasa yang lain menjadi nol yang diikuti
dengan kenaikan tegangan fasa yang lain (phasa B dan Phasa C tidak sama
dengan nol sedangkan arus phasa B sama besarnya dengan phasa C yaitu nol
ampere) (Tjahjono, 2000).
Gangguan tidak simetris menyebabkan arus tidak seimbang dalam
sistem,sehingga dibutuhkan komponen simetris
untuk perhitungannya
sebagaimana uraian di atas. Rangkaian gangguan satu fasa ke tanah:
Gambar Rangkaian Gangguan 1 Fasa
Dari persamaan arus untuk gangguan tidak simetris maka di peroleh
persamaan sebagai berikut ini :
Jurnal Sains dan Teknologi 9 (1), Maret 2010: 26-34
Kondisi dititik gangguan :
Ib = Ic = 0
Va = 0 dan Ia = 0
Sehingga :
Pada gangguan satu fasa ke tanah, rangkaian urutan positif, negatif dan
urutan nol terhubung seri, seperti ditunjukkan pada rangkaian di bawah ini.
Gambar Rangkaian Urutan pada Gangguan 1 Fasa ke Tanah
Dimana :
Mengingat :
Maka diperoleh :
Sehingga :
2. Gangguan Hubung Singkat Fasa-Fasa ke Tanah
Pada gangguan antar fasa fasa B dan fasa C mengalami gangguan akan
menyebabkan kenaikan arus pada fasa B dan C, sedangkan tegangan untuk
fasa tersebut menjadi drop (menjadi nol). Diagram rangkaian untuk gangguan
antar fasa ditunjukkan dalam gambar di bawah ini (Stevenson, 1984).
Gambar Diagram Rangkaian Gangguan Fasa-Fasa
Kondisi pada saat gangguan adalah sebagai berikut :
Vb = Vc
Ia = 0
dan
Ib = -Ic
Dengan VB = VC komponen-komponen simetri tegangan adalah sebagai
berikut :
Karena IB = -IC dan Ia = 0 , komponen-komponen simetri arus
diperoleh dari persamaan berikut ini :
Sehingga Ia0 = 0 dan Ia2 = - Ia1 , dimana :
3. Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa ke Tanah
Misalnya gangguan terjadi pada fasa a, fasa b dan fasa c seperti
gambar di bawah ini :
Gambar Gangguan 3 Fasa
Misalnya gangguan terjadi pada fasa a dan fasa b seperti berikut ini :
Ia+Ib+Ic = 0
Ia = 0
E = Eb = Ec
Karena sistemnya seimbang maka urutan negatif dan urutan nol tidak
ada, sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut ini :
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
Dari uraian materi yang telah dijelaskan pada makalah ini, maka kita dapat
mengambil kesimpulan seperti berikut ini :
1. Hubung singkat merupakan suatu hubungan abnormal (termasuk busur api) pada
impedansi yang relatif rendah terjadi secara kebetulan atau disengaja antara dua
titik yang mempunyai potensial yang berbeda. Istilah gangguan atau gangguan
hubung singkat digunakan untuk menjelaskan suatu hubungan singkat.
2. Metode komponen simetris digunakan dalam perhitungan yang berhubungan
dengan keadaan yang tak seimbang pada perangkat listrik tiga fasa, dan secara
khusus untuk perhitungan hubung singkat yang tidak seimbang pada perangkat
listrik.
3. Terdapat 3 jenis gangguan hubung singkat yaitu : gangguan hubung singkat 1 fasa
ke tanah, gangguan hubung singkat fasa-fasa ke tanah dan gangguan hubung
singkat 3 fasa ke tanah.