PEMODELAN SISTEM DINAMIK UNTUK MENGURANGI SUSUT TEKNIS (STUDI KASUS : PLN RAYON PAMEKASAN)

Transkripsi

1 Vol 3, No 3 Desember 2013 ISSN PEMODELAN SISTEM DINAMIK UNTUK MENGURANGI SUSUT TEKNIS (STUDI KASUS : PLN RAYON PAMEKASAN) Achmad Jauhari 1), Erma Suryani 2) 1 Jurusan Teknik Informatika, Fakultas Teknik,Universitas Trunojoyo Jl. Raya Telang, PO BOX 2 Kamal, Bangkalan 2 Prodi Sistem Informasi, Fakultas Teknologi Informasi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Gedung Sistem Informasi, Jl. Raya ITS, Sukolilo, Surabaya 1 jauhariaja@gmail.com, 2 erma.suryanil@gmail.com ABSTRAK adalah suatu bentuk kehilangan energi listrik yang merupakan selisih dari jumlah energi listrik yang tersedia dengan jumlah energi listrik yang terjual. susut teknis merupakan susut yang terjadi akibat hilangnya energi listrik yang disebabkan distribusi jaringan.pln Rayon Pamekasan mengalami susut teknis sebesar 10,15 %. Dengan pendekatan sistem dinamik dibuat sebuah pemodelan untuk menganalisa susut yang terjadi. Dalam pemodelan sistem dinamik dibuat skenario untuk menekan terjadinya susut teknis. skenario yang dilakukan dalam penelitian ini adalah skenario penggantian luas penampang JTM. Berdasarkan ujicoba penggantian luas penampang JTM dapat menekan susut pada jaringan JTM sebesar 72 %, susut pada JTR sebesar 63 %, dan susut pada SR sebesar 71 %. Hasil pemodelan, analisa dan skenario penekanan susut dapat dijadikan sebagai acuan untuk melakukan kebijakan bagi pihak menajemen untuk lebih menekan terjadinya susut distribusi jaringan energi listrik. Kata Kunci :, Distribusi Jaringan Listrik, teknis, Sistem Dinamik. ABSTRACT Losses is a loss of electrical energy which is the difference of the number of electrical energy available to the number of electrical energy sold Technical are that occur due to loss of electricity caused by the distribution network.pln Pamekasan sub-district suffered technical amounted to 10.15%. A dynamic system approach created modeling to analyze the that occur. In a dynamic system modeling scenarios created to suppress the distribution from both technical. Scenarios in this research is the replacement sectional area of medium voltage networks(mvn) scenario. Based on testing some scenarios, replacement sectional area of medium voltage network scenario can suppress in the medium voltage network accounted for 72%, in the medium voltage network accounted for 63%, and in the household connections accounted for 71%. Results of modeling, analysis and the scenario emphasis can be used as reference to the policy for the management to put more pressure on the network distribution of electrical energy. Keywords: Losses, Electricity Distribution Networks, Technical Losses, Systems Dynamic 150

2 Vol 3, No 3 Desember 2013 Pendahuluan Kebutuhan akan energi listrik selama ini selalu meningkat dari tahun ke tahun sejalan dengan meningkatnya pertumbuhan ekonomi dan kesejahteraan masyarakat, permintaan energi listrik tersebut perlu diimbangi oleh infra struktur yang baik, sehingga penyaluran energi listrik ke konsumen berjalan lancar dengan kualitas yang memenuhi standar, sedangkan disisi PLN diperlukan adanya suatu mekanisme pengaturan, pengontrolan dan pendataan yang akurat. Dengan semakin bertambahnya beban dan pengguna listrik maka peranan mekanisme tersebut sangat dibutuhkan terutama dalam kontrol penyaluran dan pendataan pemakaian energi listrik, terutama dari faktor teknik. Rayon Pamekasan sebagai salah satu unit di PT. PLN (Persero) Area Pamekasan, Mempunyai metoda dan program dalam meningkatkan kualitas energi listrik kepada pelanggan dan penekanan susut teknik, teknik jaringan distribusi dapat terjadi di JTM,GTT, JTR, dan SR. teknik adalah energi yang hilang pada sistem jaringan distribusi karena faktor karakteristik dan kondisi teknik. teknik di jaringan tidak dapat dihilangkan, namun dapat ditekan seminimal mungkin dengan cara mengetahui apa permasalahannya, sehingga diperoleh solusi yang tepat. Permasalahan susut teknik di jaringan dapat disebabkan oleh jaringan yang panjang, penghantar yang terlalu kecil, pembebanan yang berlebih, maupun sambungan-sambungan yang tidak kencang. Penyebab terjadinya susut adalah tidak maksimalnya produktivitas dari unit pelayanan jaringan yang ada dan proses distribusi listrik yang banyak mengakibatkan terjadinya susut (Singgih dan Anggraini, 2008).Usaha-usaha apa saja yang dapat diambil dari permasalahan tersebut sehingga dapat menekan susut teknik. Pada penelitian ini akan diangkat faktor-faktor penyebab susut teknis terutama pada jaringan tegangan menengah dan akan dianalisis menggunakan sistem dinamik. Penelitian ini bertujuan untuk mengurangi terjadinya susut Teknis di PLN Rayon Pamekasan. Penggunaan sistem dinamik disini dapat dilakukan dalam bentuk pemodelan perhitungan susut teknis dan pengembangan skenario sebagai usaha dalam penekanan susut yang terjadi di PLN rayon Pamekasan. Metode Penelitian Dalam perhitungan susut teknis jaringan distribusi, sistem dimodelkan dengan pendekatan sistem dinamik sesuai ketersediaan data-datanya. Apabila data bisa lebih rinci lagi maka model bisa dikembangkan secara fleksibel. Dalam sistem dinamik tahap pengembangan model adalah pembuatan Causal Loop Diagram (CLD), untuk membuat CLD diperlukan pengumpulan variabel yang berpengaruh pada susut distribusi energi listrik, kemudian hasilnya dapat digunakan untuk pembuatan Causal Loop Diagram (CLD) sebagai langkah awal dalam proses pemodelan. Proses dalam CLD tersebut dapat dijadikan acuan awal dalam pembuatan diagram simulasi. Pada tahap ini dimulai dengan melakukan konversi terhadap CLD yang telah dibuat untuk dijadikan model sistem dinamik, kemudian model sistem dinamik yang dibuat dengan pengumpulan data atau eksperimen pada sistem nyata. Pada buku Sterman (2000), pengembangan model sistem dinamik dalam tahap ini perlu dilakukan proses Endogenous Explanation yaitu secara kata "endogen" berarti "timbul dari dalam." Sebuah teori endogen menghasilkan sistem dinamik melalui interaksi dari variabel yang ada dalam CLD dan sistem distribusi jaringan PLN Rayon Pamekasan. Beberapa faktor yang berpengaruh dalam susut energi listrik di PLN Rayon Pamekasan dapat dilihat dalam gambar

3 Achmad Jauhari dkk, Pemodelan Sistem Dinamik Lenght of LVN Feeder Current <Correction LVN Losses Factor> LVN Ressistance lenght of MVN Correction Factor Output Voltage MVN Ressistance Total Feeders l equivalent Power MVN Losses Cu Losses + Transformer Fe Losses Losses + Technical Losses Load Factor + Utility Factor + <Correction <l equivalent> Factor> Power Factor Transformer <Output Voltage> HHC Losses Power beban (LDF) dengan satuan Amp/kms adalah sama di sepanjang penyulang, maka perhitungan dapat didekati dengan asumsi jarak antara 2 titik beban adalah panjang penyulang dibagi jumlah trafo, seperti dapat dilihat pada gambar 2. <Total Feeders Power> HHC Ressistance Lenght of HHC Gambar 1. CLD Losses Distribusi Energi Listrik Hasil dan Pembahasan Perhitungan Jaringan Tegangan Menengah Dalam perhitungan susut energi jaringan distribusi sistem dimodelkan pada pendekatan sesuai ketersediaan data-datanya. Apabila data terperinci maka perhitungan susut dapat dikembangkan secara fleksibel. Dalam perhitungan susut teknis dibagi kedalam beberapa bagian antara lain: susut jaringan tegangan menengah (JTM), susut trafo, susut jaringan tegangan rendah (JTR), dan susut sambungan rumah (SR). Pemodelan aliran energi sistem distribusi seperti gambar 1. Gambar 3. Single Line Penyulang Utama Dengan Beberapa Titik Beban teknik jaringan tegangan menengah dipengaruhi berbagai faktor yaitu arus beban yang mengalir di jaringan, tegangan antar fasa, panjang penghantar, besarnya luas penampang,dan faktor beban seperti dilihat dalam pemodelan susut JTM pada gambar 4.. Perhitungan JTM : ( ) Tahanan JTM : current squared length of MVN Gambar.2 Aliran Energi Sistem Distribusi Energi Listrik Aliran energinya adalah sebagai berikut : E-masuk TM = E-masuk ke JTM E-masuk trafo = E-masuk JTM - susut JTM E Pelanggan TM E-masuk JTR = E-masuk trafo susut trafo E-masuk SR = E-masuk JTR susut JTR Perhitungan JTM Dalam pembuatan model perhitungan susut JTM akan dilakukan pembuatan model dasar terlebih dahulu. JTM dimodelkan menjadi suatu penyulang utama ( main feeder) dimana titik bebannya (node) adalah trafo distribusi yang terdapat pada penyulang utama tersebut.dengan asumsi kepadatan total trafo 160 total trafo 25 total trafo 50 total trafo 100 total trafo 200 power trafo 50 power trafo 100 power trafo 160 power trafo 200 total trafo 250 power trafo 250 feeder current power trafo 25 total feeder power total trafo 315 output voltage power trafo 315 Gambar 4. Model Teknis Jaringan Tegangan Menengah MVN resistance power trafo 630 total trafo 630 Perhitungan JTR Dalam perhitungan susut jaringan tegangan rendah titik beban berupa sambungan rumah yang biasanya tersambung pada tiang-tiang tegangan rendah. Jadi tiang bisa dianggap sebagai titik beban. Sama halnya pada jaringan tegangan menengah, susut teknik di MVN loss factor l equivalent correction factor 152

4 Vol 3, No 3 Desember 2013 jaringan tegangan rendah dipengaruhi oleh arus beban yang mengalir di jaringan, tegangan antar fasa, dan besarnya luas penampang penghantar, dan faktor beban. Pemodelan susut JTR dapat dilihat pada gambar 5. Panjang penghantar jaringan tegangan rendah di rayon Pamekasan sepanjang Kms. maka perhitungan susutnya sebagai berikut : Perhitungan JTM : <total feeder power> <feeder current> ( length of LVN LVN resistance <output voltage> Gambar.5. Model Teknis Jaringan Tegangan ) Rendah LVN <l equivalent> <correction factor> <loss factor> length of HHC correction factor <output voltage> <total feeder power> Gambar 6. Model Teknis Sambungan Rumah Perhitungan Trafo trafo terdiri dari susut besi dan susut tembaga, susut besi hanya tergantung tegangan dan bersifat konstan sedangkan susut tembaga sebanding dengan kuadrat dari tingkat pembebanan. energi trafo dalam tingkat pembebanan K dinyatakan : { } length of HHC HHC resistance HHC <correction factor> <loss factor> <l equivalent> Dengan terlebih dahulu menghitung faktor K yang merupakan faktor utilitas keseluruhan dari trafo terpasang kemudian menghitung susut di trafo dengan formula: Perhitungan SR Untuk sambungan rumah dipakai asumsi bahwa arus beban konsumen ada pada masing-masing ujung sambungan rumah tersebut. Sama halnya pada jaringan tegangan menengah, susut teknik di sambungan rumah dipengaruhi oleh arus beban yang mengalir di jaringan, tegangan antar fasa, dan besarnya luas penampang penghantar, dan faktor beban. Pemodelan sambungan rumah dapat dilihat pada gambar 6. Panjang penhantar jaringan tegangan rendah adalah maka perhitungan susutnya sebagai berikut : Perhitungan SR : ( ) ( ) Pemodelan pada susut trafo dengan kapasitas 25 kva dan 50 kva dapat dilihat pada gambar 7. fe 25 cu 25 fe 50 cu 50 Trafo 25 <loss factor> <correction factor> utility factor 25 <power trafo 25> Trafo 50 utility factor 50 <correction factor> <power trafo 50> <power factor> Gambar 7. Model Teknis Trafo <load factor> power factor <load factor> 153

5 Achmad Jauhari dkk, Pemodelan Sistem 154 Dinamik... Perhitungan total susut teknis merupakan pemjumlahan dari susut JTM, susut JTR, susut SR, dan susut trafo. Pemodelan total susut teknis dapat dilihat pada gambar 8. < Trafo 25> <Trafo 50> < Trafo 100> < LVN> Total Losses Trafo Gambar 8. Model Total Teknis < MVN> Simulasi Model Berdasarkan Kondisi Saat Ini Model dasar (Base Model) dari susut PLN Rayon Pamekasan perlu dijalankan untuk mengetahui tentang perilaku sistem dalam kurun waktu tertentu ketika dijalankan dalam simulasi. Dalam penelitian ini, periode simulasi model dasar diseting selama 24 bulan, mulai bulan januari tahun 2011 sampai dengan bulan desember tahun Rentang waktu ini akan memberikan pemahaman yang lebih baik dari perilaku perhitungan susut selama 24 bulan. Gambar 9 menunjukkan grafik susut teknis PLN Rayon Pamekasan dari bulan januari tahun 2011 sampai bulan desember 2012 dimana besaran susut teknis cenderung fluktuatif dengan ratarata KWH per bulan. Gambar 9. Grafik Teknis PLN Rayon Pamekasan Periode Januari 2011 Sampai Desember 2012 TL < Trafo 250> < Trafo 160> < Trafo 200> < Trafo 630> < Trafo 315> Teknis < HHC> Teknis Validasi Model yang telah disimulasikan hasilnya dibandingkan dengan data yang diperoleh pada saat pengambilan data di PLN Rayon Pamekasan. Proses perbandingan ini disebut dengan validasi. Dalam pembuatan model tidak ada model yang seratus persen benar, maka dengan adanya validasi ini dimaksudkan untuk mengetahui apakah model yang dibuat sudah sesuai dengan dunia nyata dalam hal ini adalah membandingkan susut yang terjadi di PLN Rayon Pamekasan dengan susut dari model yang dikembangkan. Menurut Barlas dalam Aan, (2010) ada dua macam proses validasi, yaitu perbandingan rata-rata (Means Comparison) dan perbandingan variasi amplitude (Amplitude Variations Comparison). Validasi Teknis Validasi data susut teknis PLN Rayon Pamekasan dengan hasil simulasi susut teknis dapat dilihat pada grafik yang ada pada gambar Gambar 10. Grafik Perbandingan Teknis PLN Rayon Pamekasan Dengan Hasil Simulasi Periode Januari 2011 Sampai Desember 2012 Validasi hasil simulasi susut teknis sebagai berikut : a) Perbandingan rata-rata (Means Comparison) Dimana : Data Teknis Hasil Simulasi Teknis 154

6 Vol 3, No 3 Desember 2013 Menurut Barlas, (1989) model dianggap valid apabila Error rate 5%. S = A = E1 = / = Maka model susut teknis valid, karena E1 5% b) Perbandingan variasi amplitude (Amplitude Variations Comparison) Dapat juga dikatakan % error variance dengan formula sebagai berikut: Dimana: Model tersebut dikatakan valid, apabila E2 30% S s = S a = E2 = / = 0.15 Maka model susut teknis valid, karena E2 30%. Pengembangan Skenario Model Pada tahap pengembangan skenario merupakan pengembangan dari model dasar yang telah divalidasi dengan menambahkan beberapa loop umpan balik, menambahkan parameter baru, mengubah struktur loop umpan balik (skenario struktur), ataupun mengubah parameter model untuk melihat dampak ke variabel lain (skenario parameter). Menurut Suryani (2010), pengembangan skenario adalah metode prognosis dimana data ini digunakan untuk mengembangkan berbagai kemungkinan, skenario masa depan yang bisa terjadi berdasarkan data awal yang dimiliki. Pada penelitian ini, dibuat skenario. dengan memperbesar diameter atau luas penampang penghantar jaringan tegangan menengah Skenario Penggantian luas penampang JTM Penghantar berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik dari pusat pembangkit atau gardu induk pada satu tempat ketempat lainnya. Karena pada penyaluran tenaga listrik akan timbul rugi tegangan, besarnya kerugian tersebut tergantung dari jenis penghantar, luas penampang kawat dan panjang saluran yang digunakan.untuk mengurangi rugi tegangan yang ditimbulkan oleh resistansi penghantar, perlu diperhatikan dalam pemilihan jenis penghantar sebagai penyalur tenaga listrik. Untuk pemilihan penghantar yang akan digunakan pada saluran transmisi maupun distribusi harus memperhatikan beberapa faktor antara lain : 1. Daya hantar dari penghantar. 2. Besar / luas penampang penghantar 3. Resistansi penghantar per satuan panjang. 4. Kuat tarik 5. Ekonomis Ukuran penampang hantaran berpengaruh terhadap besar kecilnya nilai jatuh tegangan maupun rugi daya yang terjadi. Oleh karena itu dalam perencanaan saluran distribusi harus diperhitungkan besar kecilnya penampang hantaran yang akan dipasang, dan harus disesuaikan dengan pembebanan program jangka panjang. Memperbesar penampang penghantar saluran berarti mengurangi besarnya nilai impedansi saluran tersebut. Sehingga untuk beban yang sama pada masing masing phasa, nilai susut tegangannya akan menjadi semakin kecil. Jenis penghantar dan luas penampang yang digunakan PLN Rayon Pamekasan dapat dilihat pada tabel

7 Achmad Jauhari dkk, Pemodelan Sistem Dinamik Tabel 1.Daftar Penghantar Jaringan Tegangan Menengah PLN Rayon Pamekasan JNS_AMAN JUMLAH TM PJ_HANT A3C 3X A3C 3X A3C 3X A3C 3X A3C 3X A3COC 3X A3COC 3X A3COC 3X XLPE 3X Dalam skenario yang dikembangkan dengan memperhatikan faktor luas penampang maka mengganti luas penampang dibawah 3x150 mm2 dengan luas penampang 3x150 mm2. Dengan mengganti luas penampang menjadi 3x150 mm2 maka daya hambat penghantar akan berkurang. Pada saat daya penghantar berkurang secara otomatis susut pada jaringan tegangan menengah akan berkurang, pemodelan pada skenario ini dapat dilihat pada gambar pada pengurangan susut yang terjadi di JTM, JTR, dan SR. pengurangan susut pada JTM yang dihasilkan dengan adanya penggantian luas penampang JTM dapat dilihat pada gambar Gambar 12.Grafik Perbandingan JTM PLN Rayon Pamekasan Dengan Hasil Simulasi Skenario Penggantian Luas Penampang JTM Pengurangan susut pada JTR yang dihasilkan dengan adanya penggantian luas penampang pada JTM dapat dilihat pada gambar JTM JTM Skenario JTR current squared feeder current length of MVN MVN l equivalent Cu inhibitory cs area JTM Gambar 11. Model Skenario Penggantian Luas Penampang JTM MVN ressistance loss factor correction factor Pada pemodelan pengantian luas penampang ini yang berubah adalah daya hambat atau tahanan jaringan tegangan menengah yang model matematisnya dapat ditulis pada persamaan berikut : Gambar 13. Grafik Perbandingan JTR PLN Rayon Pamekasan Dengan Hasil Simulasi Skenario Penggantian Luas Penampang JTM Pengurangan susut pada SR yang dihasilkan dengan adanya penggantian luas penampang pada JTM dapat dilihat pada gambar 14 MVN Resistance = Cu inhibitory*length of MVN /cs area JTM Dengan adanya penggantian luas penampang JTM ini akan berdampak 156

8 Vol 3, No 3 Desember Gambar 14. Grafik Perbandingan SR PLN Rayon Pamekasan Dengan Hasil Simulasi Skenario penggantian Luas Penampang JTM Keuntungan yang didapat dari skenario penggantian luas penampang menjadi 3x150 mm2 ini adalah : 1. Pengurangan susut JTM, rata rata susut JTM yang semula kwh menjadi kwh Dengan adanya skenario ini Pln Rayon Pamekasan akan mengurangi susut pada JTM sebesar = kwh atau 72 % susut JTM. 2. Pengurangan susut JTR, rata rata susut JTR yang semula kwh menjadi kwh Dengan adanya skenario ini Pln Rayon Pamekasan akan mengurangi susut pada JTR sebesar = kwh atau 63 % susut JTR. 3. Pengurangan susut SR, rata rata susut SR yang semula kwh menjadi kwh Dengan adanya skenario ini Pln Rayon Pamekasan akan mengurangi susut pada SR sebesar = kwh atau 71 % susut SR. Total penekanan susut dengan skenario penggantian luas penampang JTM adalah = kwh Kesimpulan SR Berikut ini adalah kesimpulankesimpulan yang dapat diambil berdasarkan penelitian yang telah dilakukan. 1. Dalam mengembangkan model sistem dinamik, diperlukan pemahaman sistem untuk menjamin terciptanya model yang valid serta mampu menyelesaikan permasahan yang ada. 2. Salah satu penyebab susut teknis adalah konfigurasi jaringan seperti panjang jaringan yang cenderung terus bertambah serta beban yang melebihi standard yang ditetapkan PLN. 3. Dari hasil uji coba kebenaran atau validasi dapat disimpulkan bahwa model sistem dinamik yang digunakan untuk mengevaluasi perhitungan susut teknis telah memenuhi ukuran Error Rate dan Standard Deviasi, sehingga model yang dibangun telah valid. 4. Dari hasil ujicoba skenario pengantian luas penampang JTM di bawah 150 dengan luas penampang 150 dapat menekan terjadinya susut pada JTM sebesar 72 %, susut pada JTR sebesar 63 %, dan susut pada SR sebesar 71 %. Daftar Pustaka Amir Handoyo (2011) Analisa Perhitungan PT. PLN UPJ Semarang Tengah Teknik Elektro Universitas Diponegoro Erma Suryani (2010) Konsep Dasar Sistem Simulasi Diktat Kuliah Pemodelan simulasi. Moses L. Singgih dan Erlin Tri Anggraini (2008) Analisa Efisiensi Distribusi listrik Mennggunakan Analisa Risiko Operasional (Studi Kasus PT. PLN APJ Pasuruan) Laboratorium Sistem Manufaktur Jurusan Teknik Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember,Surabaya Indonesia, Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi 2008 IST AKPRIND Yogyakarta 157