STUDI PERHITUNGAN DAN ANALISA RUGI RUGI JARINGAN DISTRIBUSI (STUDI KASUS: DAERAH KAMPUNG DOBI PADANG)

Transkripsi

1 PPM-POTEKNK BENGKAS STUD PERHTUNGAN DAN ANASA RUG RUG JARNGAN DSTRBUS (STUD KASUS: DAERAH KAMPUNG DOB PADANG) Adri Senen Dosen Program Studi Teknik Elektro Politeknik Bengkalis Jl. Bathin Alam, Sei. Alam Bengkalis Riau Abstrak Kontinuitas pelayanan dan sistem tenaga listrik yang handal merupakan dambaan semua pihak, baik konsumen maupun produsen tenaga listrik. PT PN (Persero) berkewajiban menjaga mutu keandalan sistem dan pelayanan terhadap gangguan-gangguan yang mungkin terjadi pada gardu induk, dan saluran transmisi dan distribusi. Dengan adanya distribusi yang baik, kerugian yang disebabkan oleh adanya rugi-rugi daya dapat dikurangi sehingga daya yang hilang tidak terlalu besar, dan dengan sendirinya kerugian yang harus ditanggung oleh PT. PN menjadi lebih kecil. Masalah distribusi merupakan masalah operasi sistem tenaga listrik yang perlu mendapat penanangan tersendiri. Oleh karena itu, penulis mencoba melakukan studi perhitungan dan analisa terhadap salah satu jaringan distribusi daya listrik yang berada dikota Padang Kata kunci : Kontinuitas pelayanan, keandalan sistem, distribusi daya listrik, rugi-rugi jaringan, rugi-rugi daya, analisa jaringan.. SSTM TENAGA STRK Sistem tenaga listrik adalah sekumpulan pusat listrik (pembangkit) dan gardu induk (pusat beban) yang satu sama lain dihubungkan oleh jaringan transmisi sehingga merupakan sebuah kesatuan interkoneksi. Tujuan utama dari sistem tenaga listrik ini adalah mengusahakan penyediaan dan pengiriman tenaga listrik yansg serendah mungkin dan tetap memperhatikan mutu serta keandalan diukur dengan frekuensi, tegangan dan jumlah gangguan. Dalam proses penyediaan dan pengiriman tenaga listrik ini tidak dapat lagi dihindari timbulnya rugi-rugi dalam jaringan (saluran transmisi dan distribusi) disamping adanya,tenaga listrik yang harus digunakan untuk pemakaian sendiri pada pusat listrik dan gardu induk. Elemen pokok sistem tenaga terdiri atas : a. Pusat pembangkit Berfungsi untuk mengkonversi energi primer menjadi energi listrik. b. Sistem transmisi Berfungsi menyalurkan energi listrik ke pusat beban (gardu induk) dengan tegangan tinggi ( 7 kv). c. Sistem distribusi Berfungsi untuk menyalurkan energi listrik ke konsumen dengan tegangan rendah ( kv, 38 V, V). Elemen pokok sistem tenaga ini dapat digambarkan seperti gambar.. Gambar. Elemen pokok sistem tenaga Turbi n Genera tor Pusat Pembangkit Trafo penaik Tenaga listrik 3 fasa Sistem transmisi tegangan tinggi Trafo penurun Beban listrik Beban listrik Beban listrik Sistem distribusi tegangan rendah Disampaikan pada Seminar Nasional ndustri dan Teknologi [SNT] Bengkalis, 6-7 Mei

2 PPM-POTEKNK BENGKAS. SSTEM DSTRBUS.. Fungsi Sistem Distribusi Sistem distribusi berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik dari gardu induk ke gardu distribusi (saluran distribusi primer) dan mendistribusikan tenaga listrik dari gardu distribusi ke konsumen (saluran distribusi sekunder) dengan mutu yang memadai. Pada umumnya saluran distribusi primer adalah saluran tegangan menengah kv dan saluran distribusi sekunder adalah saluran tegangan rendah 38 V atau V. Mutu sistem distribusi sangat ditentukan oleh tingkat kontinuitas pelayanan, dimana kontinuitas pelayanan tergantung pada : a. tipe saluran distribusi primer b. mutu peralatan yang digunakan c. pengaturan operasi saluran distribusi.. Tipe Saluran Distribusi Primer Untuk memenuhi tingkat kontinuitas pelayanan, dikenal 4 jenis tipe saluran distribusi primer, yaitu : a. Radial Kebaikan utama dari tipe radial adalah sederhana, sehingga biaya konstruksi dan operasi lebih rendah dibandingkan dengan tipe yang lain. Keburukannya adalah apabila salah satu seksi (bagian) dari salah satu feeder terputus, maka semua seksi dari feeder tersebut juga tidak dapat menyuplai tenaga listrik. Gambar. Saluran distribusi primer tipe radial G b. oop / Open oop Tipe ini lebih andal daripada tipe radial, tetapi biaya konstruksi dan operasinya lebih mahal A B Feeder Feeder Gambar 3. Saluran distribusi primer tipe loop Mesh / Grid Tipe ini memungkinkan gardu distribusi disuplai dari dua atau lebih gardu induk. Tipe ini membutuhkan lebih banyak ABS dibandingkan dengan tipe loop. Gambar 4. Saluran distribusi primer tipe mesh/grid G A G c. Spindle Tipe spindle adalah tipe radial yang dilengkapi dengan gardu hubung dan express feeder,. sehingga memungkinkan gardu distribusi salah satu feeder disuplai dari express feeder. Gambar 5. Saluran distribusi primer tipe spindle G ABS A X X ABS B ABS. PERHTUNGAN RUG-RUG ABS C 3.. Perhitungan Rugi-rugi Saluran Udara Dalam melakukan perhitungan rugi-rugi saluran udara maka terlebih dahulu diplot kurva beban harian, untuk menentukan arus beban puncak ( ) dan menghitung arus ratarata harian ( ) sehingga dapat ditentukan faktor beban ( ) dan losses faktor ( ) dengan persamaan : A Express Feeder G B Gardu hubung Disampaikan pada Seminar Nasional ndustri dan Teknologi [SNT] Bengkalis, 6-7 Mei 3

3 PPM-POTEKNK BENGKAS (),3,7 () Setelah itu dihitung arus maksimum dalam fungsi jarak dengan rumus Arus maksimum dalam fungsi jarak : ( ) m C (3) dimana adalah panjang total seluruh kabel konstanta C sehingga didapat gradien m: m (4) Panjang dihitung untuk total tiap jalur. Dengan demikian didapat persamaan arus dalam fungsi jarak, maka dapat dihitung dengan mengintegralkannya (, d ) (5) saluran utama (tiang ke tiang) dengan menggunakan rumus P. R. (6) dimana R adalah resistansi kabel yang digunakan untuk saluran tersebut. 3.. Perhitungan Rugi-rugi Sambungan Rumah Untuk menghitung rugi-rugi saluran rumah diperlukan data sampel dari sambungan rumah-rumah tersebut, yang dihitung dengan persamaan. Sehingga dapat diketahui n total sambungan rumah : ( ) x( R m) R SR / (7) dimana: R/m adalah resistansi dari kabel sambungan rumah ke rumah yang dapat dilihat pada spesifikasi kabelnya. Dalam melakukan perhitungan rugi-rugi rumah ke rumah juga perlu dilakukan plot kurva beban harian, untuk menentukan arus beban puncak ( ) dan menghitung arus ratarata harian ( ) untuk menentukan faktor beban ( ) dengan persamaan (8) Sehingga Rugi rugi total sambungan rumah ini dihitung tipa jalurnya dengan persamaan P SR R (9) Dimana : adalah arus maksimum yang dapat didekati dengan jumlah total MCB R adalah resistansi total saluran rumah dapat dicari dengan spesifikasi kabel sambungan rumah adalah faktor beban Untuk total rugi-rugi sambungan rumah adalah P Tot P SR.A P SR.B P SR.C () 3.3. Perhitungan Rugi-Rugi Total Untuk rugi-rugi total saluran secara teknis dapat dihitung dari total rugi-rugi saluran udara dan sambungan rumah. E total E SU E SR () Dimana : E SU adalah rugi-rugi saluran E SR adalah rugi-rugi sambungan rumah V. HAS DAN PEMBAHASAN Pada daerah Kampung Dobi sistem distribusinya mempunyai tiga jalur utama yakni jalur A, Jalur B, dan Jalur C yang merupakan keluaran trafo distribusi tegangan rendah kv : Volt dengan nomor gardu 359 T. Disampaikan pada Seminar Nasional ndustri dan Teknologi [SNT] Bengkalis, 6-7 Mei 4

4 PPM-POTEKNK BENGKAS 4.. Perhitungan Rugi-Rugi Saluran Udara 4.. Jalur A 4... Fasa R Berdasarkan data pengukuran arus (pada lampiran), maka dapat kita plot kurva beban harian Jalur A fasa R sebagai berikut: Gambar 6. Kurva beban harian fasa R Kurva Beban Harian Jalur A Fasa R Waktu (jam) Dari kurva diatas diketahui beban puncak ( ) 53 A. Sedangkan arus rata-rata harian ( ), A Sehingga dapat dihitung faktor beban ( ):,, Sedangkan losses faktor ( ):,3,7,3x,89,7x,89,8 Arus maksimum dalam fungsi jarak : ( ) m C Gradien m: m 53 A 53 m,876a/ m 6,5 Sedangkan konstanta C, sehingga C 53 dengan demikian didapat persamaan arus dalam fungsi jarak : ( ), Akhirnya dapat dihitung : (, d ) [,438 ],438 6,5 53 ( ) 53 6,5A Resistansi saluran udara dengan asumsi penggunaan kabel pilin udara VTC alumunium dengan spesifikasi kabel : Arus maksimum 85 A Kabel pilin 9 buah kawat dengan diameter kawat,5 mm Diameter konduktor 9,9 mm s/d,7 mm Resistansi,499 Ω/km R T,499 Ω/km x 6,5. -3 km,3 Ω saluran utama (tiang ke tiang) pada fasa R, dengan menggunakan rumus P. R. P R 6,5 x,3x,8,76 Watt 3... Fasa S Berdasarkan data pengukuran arus (pada lampiran), maka dapat kita plot kurva beban harian Jalur A fasa S sebagai berikut: m Panjang dihitung untuk total seluruh jalur A sehingga : Disampaikan pada Seminar Nasional ndustri dan Teknologi [SNT] Bengkalis, 6-7 Mei 5

5 PPM-POTEKNK BENGKAS Gambar 7. Kurva beban harian fasa S Kurva Beban Harian Jalur A Fasa S Waktu (jam) Dari kurva diatas dapat diketahui beban puncak ( ) 3,4 A. Sedangkan arus rata-rata harian ( ),6 A. Sehingga dapat dihitung faktor beban ( ) :,6,75 3,4 Sedangkan losses faktor ( ):,3,7,3x,75,7x,75,584 Arus maksimum dalam fungsi jarak: ( ) m C Gradien m : m Panjang dihitung untuk total seluruh jalur A sehingga : 3,4 m,5a/ m 6,5 Sedangkan konstanta C, sehingga didapat C 3, dengan demikian didapat persamaan arus dalam fungsi jarak : ( ),5 3,4 Akhirnya dapat dihitung : (,5 3,4 d ) [,5 ] 3, 4,5 6,5 3, 5,A ( ) 4 Dengan perhitungan resistansi yang sama dengan fasa S, maka didapat resistansi kabel : R T,499 Ω/km x 6,5. -3 km,3 Ω saluran utama (tiang ke tiang) pada Jalur B fasa S, dengan menggunakan rumus: P. R. P S 5, x,3x,584 4,53 Watt Fasa T Berdasarkan data pengukuran arus (pada lampiran), maka dapat kita plot kurva beban harian Jalur A fasa T sebagai berikut : Gambar 8. Kurva beban harian fasa T.5.5 Kurva Beban Harian Jalur A Fasa T Waktu (jam) Dari kurva diatas dapat diketahui beban puncak ( ),78 A. Sedangkan arus rata-rata harian ( ),93 A Disampaikan pada Seminar Nasional ndustri dan Teknologi [SNT] Bengkalis, 6-7 Mei 6

6 PPM-POTEKNK BENGKAS Sehingga dapat dihitung faktor beban ( ) :,93,5,78 Sedangkan losses faktor ( ) :,3,7,3x,5,7x,5,6 Arus maksimum dalam fungsi jarak : ( ) m C Gradien m: m Panjang dihitung untuk total seluruh jalur A sehingga : m,78 A,78 m,9a/ m 6,5 Sedangkan konstanta C, sehingga didapat C,78 dengan demikian didapat persamaan arus dalam fungsi jarak : ( ),9,78 Akhirnya dapat dihitung : (,9,78) d [,4 ],,4 6,5 78 ( ), 78,933A Dengan perhitungan resistansi yang sama dengan fasa T, maka didapat resistansi kabel : R T,499 Ω/km x 6,5. -3 km,3 Ω saluran utama (tiang ke tiang) pada Jalur B, dengan menggunakan rumus P. R. P T,933 x,3x,6, 4 Watt Fasa N Berdasarkan data pengukuran arus (pada lampiran), maka dapat kita plot kurva beban harian Jalur A fasa N sebagai berikut : Gambar 9. Kurva beban harian fasa N 3 Kurva Beban Harian Jalur A Fasa N Waktu (Jam) Dari kurva diketahui beban puncak ( ) 7,9 A. Sedangkan arus rata-rata harian ( ) 9,593 A. Sehingga dapat dihitung faktor beban ( ) : 9,593,7 7,9 Sedangkan losses faktor ( ) :,3,7,3x,7,7x,7,554 Arus maksimum dalam fungsi jarak : ( ) m C Disampaikan pada Seminar Nasional ndustri dan Teknologi [SNT] Bengkalis, 6-7 Mei 7

7 PPM-POTEKNK BENGKAS Gradien m : m Panjang dihitung untuk total seluruh jalur A sehingga : 7,9 m,46a / m 6,5 Sedangkan konstanta C, sehingga didapat C 7,9 dengan demikian didapat persamaan arus dalam fungsi jarak : ( ),46 7,9 Akhirnya dapat dihitung : (,46 7,9 d ) [,3 ] 7,9,3 6,5 ( ) 7,9 3,985A Dengan perhitungan resistansi yang sama dengan fasa R, maka didapat resistansi kabel : R T,499 Ω/km x 6,5. -3 km,3 Ω saluran utama (tiang ke tiang) pada Jalur B, dengan menggunakan rumus P. R. P N 3,985 x,3x,554 P 3,5 Watt N Jadi total rugi rugi saluran untuk Jalur A P TOT P R P S P T P N,76 4,53,4 3,5 9,94watt dan untuk energi E P TOT x T T dihitung dari selang waktu pemadaman pertama dengan pemadaman kedua E 7,88 watt x 36 8,88 Wh,8 kwh 4... Jalur B Dengan proses perhitungan yang sama dengan jalur A maka didapat total rugi rugi saluran untuk Jalur B P TOT P R P S P T P N 99, ,63 543,66 83, watt dan untuk energi E P TOT x T T dihitung dari selang waktu pemadaman pertama dengan pemadaman kedua E watt x ,6Wh 64,986 kwh Jalur C Total rugi rugi saluran untuk Jalur C (Proses perhiungan sama dengan Jalur A) P TOT P R P S P T P N , 497 7, 8 385,65 Watt dan untuk energi E P TOT x T T dihitung dari selang waktu pemadaman pertama dengan pemadaman kedua E 385,65 watt x ,44 Wh 9,45 kwh Jadi total rugi-rugi saluran adalah : 39. kwh 64,986 kwh 9,45 kwh 433,364 kwh 4.. Perhitungan rugi-rugi sambungan rumah Untuk menghitung rugi-rugi saluran rumah diperlukan data sampel. Untuk itu diambil sampel 3 tiang, dengan jumlah pelanggan 3 rumah. n Disampaikan pada Seminar Nasional ndustri dan Teknologi [SNT] Bengkalis, 6-7 Mei 8

8 n ( ) 3 4 8m / rumah n 3 PPM-POTEKNK BENGKAS Dimana : dapat didekati dengan jumlah total MCB/Pelanggan, dimana MCB 54 A Pelanggan 499 adalah 54/ A Sehingga dapat diketahui total sambungan rumah : SR ( 8m / rumah) x(499rumah) 399 m Resistansi total saluran rumah dapat dicari dengan spesifikasi kabel sambungan rumah adalah alumunium dengan ukuran x 6 mm dan resistansi,333 Ω/km. ( ) x( R m) R SR / R 399 x,333 x Ω Dari data pengukuran beban harian maka dapat diplot kurvanya sebagai berikut : Gambar. Kurva beban harian fasa N 4 3 Kurva Beban Harian Beban 3 Fasa 6: 8: : : : : 4: 6: 8: : : 4: Waktu (Jam) Dari kurva diatas dapat diketahui beban puncak ( ) 86 A. Sedangkan arus ratarata harian ( ) 7,6A. Sehingga dapat dihitung faktor beban ( ) : Rugi rugi total sambungan rumah rata-rata dicari dengan persamaa : Jadi rugi-rugi total sambungan rumah adalah: P SR 3,4 x 5.3x watt dan untuk energi E P TOT x T T dihitung dari selang waktu pemadaman pertama dengan pemadaman kedua E 9.47 watt x Wh 9,79 kwh 4.3. Perhitungan Rugi-Rugi Total Rugi-rugi total saluran secara teknis dapat dihitung dari total rugi-rugi saluran udara dan sambungan rumah. E total E SU E SR 433,364 kwh 9,79 kwh 443,54 kwh V. ANASA Dari hasil pemakaian trafo dilapangan diperoleh penunjukan data-data pada trafo sebagai berikut : Awal : 4949, Kwh Akhir : 5564, Kwh Akhir-Awal : 65, kwh Dikarenakan trafo menggunakan CT dengan rasio 5: maka : Kwh Trafo 65, Kwh x Kwh, Jadi, rugi-rugi trafo Kwh Trafo - ΣKwh rumah 3755 kwh 78,4 kwh 357,7 kwh Atau besar rugi dalam persen adalah : P SR R Disampaikan pada Seminar Nasional ndustri dan Teknologi [SNT] Bengkalis, 6-7 Mei Rugi - rugi % Rugi - rugi x% KWH terpakai 9

9 PPM-POTEKNK BENGKAS % Rugi - rugi x% % Jika kita bandingkan rugi-rugi secara teori dengan rugi-rugi hasil pendataan maka terdapat selisih : ( , 54) kwh 9,546 kwh Beberapa hal yang mungkin menjadi penyebab terjadinya selisih tersebut diperkirakan sebagai berikut :. Rugi-rugi teknis lain a. Rugi-rugi yang disebabkan renggang pada persambungan antar kabel b. Arus maksimum yang melalui kabel cukup besar bahkan melebihi kapasitas kabel. Pada kabel pilin udara VTC kapasitas arus maksimumnya adalah 85 A, tetapi kenyataanya kabel ini dialiri arus sampai 3 A. hal ini akan menyebabkan terjadinya peningkatan rugi-rugi R. Rugi-rugi non teknis a. Kesalahan peneraan b. Adanya indikasi pencurian c. Tidak semua rumah yang teridentifikasi data kwh meter V. KESMPUAN DAN SARAN 6.. Kesimpulan. Hasil pengukuran dan pengolahan data didapatkan : a. Rugi-rugi total saluran udara adalah 9,583 kwh b. Rugi-rugi total sambungan rumah adalah 4,978 kwh c. Rugi-rugi total saluran secara teknis adalah 35,56 kwh d. Rugi-rugi trafo sebesar 94,7 kwh. Selisih rugi-rugi secara teori dengan rugirugi hasil pendataan diperoleh sebesar 69,39 kwh,ini dimungkinkan karena adanya : a) Rugi-rugi teknis lain - Rugi-rugi yang disebabkan renggang pada persambungan antar kabel - Arus maksimum yang melalui kabel cukup besar bahkan melebihi kapasitas kabel akan menyebabkan terjadinya peningkatan rugi-rugi R b) Rugi-rugi non teknis - Kekurangtelitian dalam pengukuran dan peneraan - Adanya indikasi pencurian - Tidak semua rumah teridentifikasi data kwh meter 6..Saran Dari hasil studi yang telah dilakukan ada beberapa hal yang perlu untuk disarankan pada pihak PN, yaitu : a. Perlunya untuk menaikkan kapasitas trafo karena pada saat beban puncak, trafo mengalami overload. b. Karena pada saat beban puncak melebihi kapasitas salur kabel maka perlu diganti dengan kapasitas yang lebih besar. c. Untuk mengurangi rugi-rugi lain, PN perlu memperhatikan kualitas penyambungan, menindak pelanggan yang memasang kwh meter didalam rumah serta pemakaian lampu-lampu jalan illegal. d. PN perlu memperhatikan pemasangan instalasi baru sehingga dapat diusahakan beban masing-masing fasa seimbang DAFTAR PUSTAKA []. Rina rawati, Analisa Aliran Daya Jaringan Distribusi Radial, paper, SSTE, []. William H K, Distributin Sistem Modeling and Analysis, CRC press, [3]. X. Wang, Modern Power System Planning, Mc Graw Hill. [4]. Gonen, Turan. Electric Power Distribution System Engineering. McGraw-Hill nt. Ed [5]. P.K. Dash, S.K Panda, A.C. iew, B. Mishra, R.K. Jena. A new approach to monitoring electric power quality. Electric Power Systems Research Disampaikan pada Seminar Nasional ndustri dan Teknologi [SNT] Bengkalis, 6-7 Mei 3