ESTIMASI RUGI-RUGI ENERGI PADA SISTEM DISTRIBUSI RADIAL 20 KV (STUDI KASUS : PENYULANG KI.4-MAWAS GI. KIM)

Transkripsi

1 ESTIMASI RUGI-RUGI ENERGI PADA SISTEM DISTRIBUSI RADIAL 20 KV (STUDI KASUS : PENYULANG KI.4-MAWAS GI. KIM) Jhon Palmer Sitorus Zulkarnaen Pane Konsentrasi Teknik Energi Listrik Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU) Jl. Almamater Kampus USU Medan INDONESIA jhon.palmer@students.usu.ac.id or jhon.palmer@yahoo.com Abstrak Pendekatan empiris terdahulu mengenai konstanta pada formula faktor rugi-rugi telah ditemukan oleh M.W. Gustafson dari tahun 1983 s.d Gustafson mengubah koefisien dan menyediakan konstanta pada formula faktor rugi-rugi. Tulisan ini membahas observasi data riil terkini pengukuran rugi-rugi estimasi rugi-rugi pada penyulang distribusi radial 20 kv dan membandingkan hasil estimasi dengan formula faktor rugi-rugi yang ditemukan oleh Gustafson. Metode estimasi yang digunakan untuk memperkirakan rugi-rugi adalah dengan metode loss factor. Berdasarkan hasil pengukuran (aktual) diperoleh nilai rugi-rugi pada penyulang KI.4-Mawas sebesar kwh atau 111 % sedangkan dengan menggunakan metode estimasi (konstanta A = 0146 dan B = 0843) didapatkan nilai rugi-rugi sebesar kwh atau %. Dengan formula faktor rugirugi Gustafson I (konstanta A = 008 dan B = 092) didapatkan nilai rugi-rugi sebesar kwh atau %. sedangkan dengan formula faktor rugi-rugi Gustafson II (konstanta pangkat 1912) didapatkan nilai rugi-rugi sebesar kwh atau %. Nilai rugi-rugi dengan menggunakan konstanta pada formula faktor rugi-rugi estimasi memberikan hasil yang lebih akurat terhadap nilai pengukuran dibandingkan dengan menggunakan konstanta formula faktor rugi-rugi referensi. Kata Kunci: Faktor beban (load factor) faktor rugi-rugi (loss factor) kurva beban harian (load daily curve) estimasi rugi-rugi. 1. Pendahuluan Pada umumnya pemantauan rugi-rugi teknis pada tingkat pembangkit dan saluran transmisi tidak menjadi masalah karena adanya fasilitas pengukuran yang dapat memantau dengan baik. Hal yang sama juga terdapat pada gardu induk (GI) sehingga rugi-rugi teknis dari GI tidak menjadi masalah besar karena disinipun pengukuran dan pemantauan berjalan baik. Lain halnya pada sisi distribusi rugi-rugi teknis lebih kompleks dan sulit diketahui besarannya. Pada GI setiap penyulang yang keluar dari GI dilengkapi dengan alat pengukuran begitu pula pada sisi primer trafo tenaganya. Selepas ini tidak terdapat lagi alat pengukuran kecuali pada meteran pelanggan. Oleh karena itu sangatlah sulit menentukan rugi-rugi secara tepat pada sistem distribusi[1]. Ada dua sumber kesalahan pokok dalam perhitungan rugi-rugi yaitu : 1. Selisih kwh () yang disalurkan GI dan kwh yang terjual atau yang terpakai oleh pelanggan tidak menggambarkan keadaan sebenarnya. Karena ada yang tidak terukur seperti meteran rusak kesalahan pembacaan meter dan sebagainya. Dari sini jelaslah selisih yang sebenarnya tidak dapat diukur secara pasti. 2. Pembacaan meteran pada GI tidak dilakukan pada jam menit dan hari yang sama dengan demikian kwh () yang diukur tidak benar-benar merupakan kwh yang disalurkan DTE FT USU

2 sehingga hal ini akan menjadi kesalahan dalam analisis selanjutnya. Metode estimasi rugi-rugi yang ada saat ini banyak menggunakan asumsi-asumsi akibat keterbatasan sumber daya yang tersedia. Tugas akhir ini menerapkan metode yang dikembangkan oleh Kriengkrai Jamnarn dan Pakorn[2] untuk memperkirakan rugi-rugi pada penyulang distribusi. Hasil estimasi digunakan sebagai perbandingan terhadap hasil estimasi dengan menggunakan formula faktor rugi-rugi referensi[3]. 2. Metode Estimasi Rugi-rugi Energi 2.1. Sistem Distribusi Radial Pada sistem distribusi radial listrik mengalir dari sumber tenaga utama ke gardugardu distribusi. Sistem radial ini sangat sederhana dan memiliki biaya instalasi yang relatif murah akan tetapi nilai kelangsungan pelayanan terhadap pelanggan juga sangat rendah hal ini dikarenakan penempatan bebanbeban yang ada hanya disambungkan pada satu sumber tenaga saja sehingga jika terjadi gangguan pada jalur sumber tenaga tersebut maka seluruh sistem bisa ikut padam termasuk mungkin beberapa daerah pada sistem yang tidak ikut mengalami gangguan. Walaupun demikian di Indonesia sistem distribusi radial masih banyak digunakan mengingat nilai ekonomisnya yang lebih terjangkau. Selain itu sistem ini juga masih digunakan untuk menyuplai beban-beban dengan jangkauan jarak yang pendek yang memiliki sedikit kemungkinan gangguan pada saluran[4] Karakteristik Beban Beban listrik yang ada bisa diklasifikasikan berdasarkan karakter umum pelanggan dari beban tersebut yaitu : beban rumah tangga beban industri beban komersial dan fasilitas umum. Karakteristik perubahan besarnya daya yang diterima oleh beban sistem tenaga listrik dalam suatu satuan interval tertentu dikenal sebagai kurva beban. Penggambaran kurva ini dilakukan dengan mencatat besar beban tiap jam. Sumbu vertikal menyatakan skala beban sedangkan sumbu horizontal menyatakan skala waktu. Faktor beban (load factor) adalah rasio perbandingan antara beban rata-rata selama suatu periode tertentu ( ) terhadap permintaan maksimum atau beban puncak selama jangka waktu periode tertentu ( ) yang disederhanakan melalui persamaan berikut[4] : = 2.3. Pengukuran Rugi-rugi Energi Rugi-rugi pada penyulang jaringan tegangan menengah (JTM) dapat ditentukan berdasarkan pengukuran menggunakan AMR (Automatic Meter Reading) yang ditunjukkan pada Gambar 1 yaitu selisih yang dikirimkan penyulang dengan jumlah yang terukur pada masing-masing gardu distribusi[5]. Gambar 1. Letak AMR Untuk Pengukuran Rugi-Rugi Energi Pada Jaringan Tegangan Menengah (JTM) Maka rugi-rugi pengukuran pada JTM dapat dihitung dengan persamaan : = % = % : Rugi-rugi JTM h : Energi yang dikirimkan penyulang h : Total pada gardu distribusi % : persentase rugi-rugi 2.4. Estimasi Rugi-rugi Energi (2) (1) (3) Dalam mengestimasi besarnya rugi-rugi yang terjadi terlebih dahulu perlu dihitung dan DTE FT USU

3 = (4) : Perbandingan antara beban yang terukur terhadap beban puncak dalam satu periode waktu tertentu : Banyaknya beban yang terukur : Load Factor (Faktor beban) Tabel 1. Formula faktor rugi-rugi referensi Formula Faktor Penemu Rugi-rugi (Fs) ² M.W. Gustafson 3. Hasil dan Pembahasan 3.1. Pengukuran Rugi-rugi Energi = : Loss Factor (Faktor rugi-rugi) (5) Hasil dari pengukuran rugi-rugi Penyulang KI.4-Mawas merupakan selisih dari pengukuran pada AMR penyulang di Tabel 2 terhadap total pengukuran pada AMR gardu distribusi di Tabel 3. Setelah diperoleh nilai dan maka selanjutnya dilakukan estimasi konstanta A dan B dengan menggunakan software statistika SPSS[6]. Hubungan antara dan adalah[7-9]: Tabel 2. Data penyulang KI.4-Mawas Stand Stand Nama Faktor kwh kwh Penyulang kali Akhir Awal KI.4 Mawas Energi = ( ) + ( )² + = (6) (7) Hasil pengukuran rugi-rugi penyulang KI.4-Mawas dari tanggal 1 Oktober 2013 sampai dengan 31 Oktober 2013 ditunjukkan pada Tabel 4. Setelah diperoleh konstanta A dan B maka rugi-rugi energy dapat diestimasi dengan menggunakan rumus[1011] : = : Rugi-rugi total estimasi : Rugi-rugi daya pada saluran (kw) : Periode waktu estimasi (jam) Untuk menghitung rugi-rugi daya pada saluran ( ) dapat disimulasikan menggunakan software ETAP[12] Formula Faktor Rugi-rugi Referensi (8) Ada banyak formula faktor rugi-rugi pendekatan. Sebagai perbandingan penulis hanya memilih dua saja sebagai referensi seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1[3]. Tabel 3. Data gardu-gardu penyulang KI.4- Mawas No Gardu Stand ID Faktor kwh Energi AMR Kali (akhir Gardu awal) 1 ML ML ML ML ML ML ML ML ML Total DTE FT USU

4 Data pengukuran direkam oleh AMR setiap 1 jam selama 24 jam. Dengan menggunakan Persamaan (2) dan (3) maka diperoleh rugi-rugi pengukuran pada JTM. Besar rugi-rugi Penyulang KI.4-Mawas berdasarkan hasil pengukuran ditunjukkan pada Tabel 4. Tabel 4. Data rugi-rugi pada penyulang KI.4- Mawas % Energi Σ Energi Rugi-rugi penyulang gardu Estimasi Rugi-rugi Energi Data kurva beban harian (load duration curve) selama bulan Oktober digunakan untuk menghitung nilai dan. Nilai dan selama bulan Oktober ditunjukkan pada Tabel 5. Tabel 5. Nilai dan bulan Oktober Dengan data pada Tabel 5 selanjutnya dilakukan estimasi konstanta A dan B menggunakan software SPSS. SPSS memberikan nilai konstanta A = 0146 dan B = Sedangkan untuk menghitung rugi-rugi daya pada saluran dilakukan simulasi studi aliran daya pada software ETAP. ETAP memberikan nilai rugi-rugi daya sebesar 875 kw. Dengan menggunakan Persamaan (8) maka diperoleh nilai estimasi rugi-rugi harian dengan A = 0146 dan B = 0843 selama 1 bulan. Data hasil estimasi ditunjukkan pada Tabel 6. Tabel 6. Hasil estimasi rugi-rugi menggunakan dan (A = 0146 dan B = 0843) (A=0146 & B=0843) (kw) (jam) DTE FT USU

5 (A=0146 & B=0843) (kw) (jam) Hasil Perbandingan Untuk mendapatkan hasil perbandingan maka dihitung pula estimasi rugi-rugi dengan menggunakan formula faktor rugi-rugi Gustafson I seperti yang ditunjukkan pada Tabel 7 dan dengan menggunakan formula faktor rugi-rugi Gustafson II seperti yang ditunjukkan pada Tabel 8. Hasil perbandingan nilai pengukuran terhadap estimasi rugi-rugi ditunjukkan pada Tabel 9. Tabel 7. Hasil estimasi rugi-rugi menggunakan dan (A = 008 dan B = 092) (A=008 & (kw) (jam) B=092) (A=008 & B=092) (kw) (jam) Tabel 8. Hasil estimasi rugi-rugi menggunakan dan ( ) ( ) (kw) (jam) DTE FT USU

6 ` ( ) (kw) (jam) Tabel 9. Hasil perbandingan pengukuran terhadap estimasi rugi-rugi Perbandingan Fs rata-rata % % Error Pengukuran Estimasi Gustafson I ² ² Gustafson II Dari hasil perbandingan antara rugi-rugi hasil pengukuran dan estimasi menunjukan selisih yang tidak terlalu jauh yaitu dengan tingkat kesalahan sebesar 245 %. Formula Kesimpulan Dari hasil penelitian dan pembahasan yang dilakukan diperoleh kesimpulan sebagai berikut: 1. Rugi-rugi penyulang KI.4 Mawas pada bulan Oktober 2013 berdasarkan hasil pengukuran diperoleh sebesar kwh atau 111 %. 2. Rugi-rugi penyulang KI.4 Mawas pada bulan Oktober 2013 berdasarkan hasil estimasi diperoleh sebesar kwh atau %. 3. Perbandingan antara rugi-rugi hasil estimasi dan rugi-rugi dengan menggunakan formula faktor rugi-rugi referensi hasilnya menunjukkan konstanta pada formula faktor rugi-rugi estimasi memberikan hasil yang lebih akurat. Referensi [1]. usut Teknis Pada Sistem Distribusi Tenaga Listrik/diakses tanggal 28 September [2]. Bunluesak K.; Horkierti J.; Kaewtrakulpong P. Power Loss Estimation in Distribution System. A Case Study of PEA Central Area I King Mongkut s University of Technology Thonburi & Kasetsart University. faktor rugi-rugi Gustafson I memiliki tingkat kesalahan sebesar 282 % dan Gustafson II sebesar 286 %. [3]. Dickert J.;Hable M.; Schegner Energy Loss Estimation in Distribution Networks for Planning Purposes IEEE Bucharest Power Tech Conference 28 June 2 July [4]. Suswanto Daman Sistem Distribusi Tenaga Listrik Untuk Mahasiswa Teknik Elektro Edisi Pertama Universitas Negeri Padang Press: Padang. [5]. Ramadhianto Danang Studi Susut Energi Pada Sistem Distribusi Tenaga Listrik Melalui Analisis Pengukuran dan Perhitungan Universitas Indonesia : Jakarta. [6]. Shenkman A.L. Energy Loss Computation By Using Statistical Techniques IEEE Trans. on Power Delivery Vol. 5 No [7]. Buller F.H.; Woodrow C.A. Load Factor- Equivalent Hour Value Compared Electrical World July [8]. Hoebel H.F. Cost of Electric Distribution Losses Electric Light and Power March [9]. Kau S.W.; Cho M.Y. Distribution Feeder Loss Computation By Artificial Neural network IEEE. Trans [10]. Ferreyra R.O.; Paoletich P.J. Model For Losses Calculation And Breakdown In Distribution Systems Conference Publication No.482 CIRED [11]. Gustafson M.W.; Baylor J.S. The Equivalent Hours Loss Factor Revisited IEEE Trans. on Power Systems Vol. 3 No [12]. Ramadhianto Danang Studi Susut Energi Pada Sistem Distribusi Tenaga Listrik Melalui Analisis Pengukuran dan Perhitungan Universitas Indonesia : Jakarta DTE FT USU