DAFTAR ISI JUDUL... LEMBAR PRASYARAT GELAR... LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS... LEMBAR PENGESAHAN... UCAPAN TERIMAKASIH... ABSTRAK...

Transkripsi

1 DAFTAR ISI JUDUL... LEMBAR PRASYARAT GELAR... LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS... LEMBAR PENGESAHAN... UCAPAN TERIMAKASIH... ABSTRAK... ABSRACT... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... i ii iii iv v vii viii ix xii xiii xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Ruang Lingkup & Batasan Masalah... 3 BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Mutakhir Sistem Ketenagalistrikan Distribusi Tenaga Listrik Pengelompokan jaringan distribusi tenaga listrik Menurut susunan rangkaiannya Tegangan Sistem Distribusi Sekunder Sistem distribusi tiga fasa empat kawat tegangan 120/240 Volt Sistem distribusi tiga fasa empat kawat tegangan 120/208 Volt Sistem distribusi tiga fasa dengan empat kawat 220/380 Volt i

2 2.5 Gardu Distribusi Gardu distribusi pasangan luar Transformator Distribusi Jenis-Jenis Transformator Konstruksi Transformator Prinsip Kerja Transformator Beban pada transformator Kawat penghantar Impedansi Saluran Resistansi Reaktansi Jaringan distribusi tegangan rendah Ketidakseimbangan beban Ketidakseimbangan tegangan sejak pada sumbernya Ketidakseimbangan tegangan pada salurannya Ketidakseimbangan pada resistansi bebannya Tidak sama besar faktor daya dari bebannya Arus Netral Rugi-rugi pada jaringan distribusi Jatuh tegangan Elemen-elemen di ETAP Bus Transformator BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Data Sumber data Jenis Data Teknik pengumpulan data Metode Analisis Data ii

3 3.4 Alur Analisis BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Gambaran Umum JTR KA Data Sistem Kelistrikan di JTR KA Perhitungan Persentase Pembebanan Transformator Perhitungan Ketidakseimangan Beban pada Transformator Analisis Rugi-rugi Daya Pada JTR KA Analisis Rugi-rugi Daya Beban Seimbang Perhitungan Rugi-rigu Daya pada JTR Perhitungan Rugi-rugi Daya pada Penghantar SR Analisis Rugi-rugi Daya Beban Tidak Seimbang Perhitungan Rugi-rugi Daya Pada Penghantar JTR Perhitungan Rugi-rugi Daya Pada Penghantar SR Total Rugi-rugi Daya seluruh Penghantar BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA iii

4 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Penandaan kode pengenal Tabel 4.1 Data Pelanggan PT. PLN (Persero) Tegangan Rendah KA Tabel 4.2 Klasifikasi jumlah pelanggan menurut daya kontrak terpasang Tabel 4.3 Data Penghantar JTR dan SR KA Table 4.4 Data Hasil Pengukuran Beban masing-masing pelanggan Tabel 4.5 Rekapitulasi Beban masing-masing jurusan Tabel 4.6 Total Beban keseluruhan Gardu Distribusi KA Table 4.7 Rugi-rugi Daya beban seimbang pada Penghantar JTR Table 4.8 Rugi-rugi Daya beban seimbang pada penghantar SR Table 4.9 Total Rugi-rugi Daya beban Seimbang Tabel 4.10 Beban JTR Seimbang Tabel 4.11 Rugi-rugi Daya beban Tidak Seimbang pada Penghantar JTR Tabel 4.12 Rugi-rugi Daya beban Tidak Seimbang pada Penghantar SR Tabel 4.13 Total Rugi-rugi Daya beban Tidak Seimbang Tabel 4.14 Beban JTR Tidak Seimbang Tabel 4.15 Total Rugi-rugi Daya dan Persentase Rugi-rugi Daya iv

5 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Ruang Lingkup Sistem Tenaga Listrik... 6 Gambar 2.2 Komponen Sistem Distribusi... 9 Gambar 2.3 Sistem satu fasa dua kawat tegangan 120 Volt Gambar 2.4 Sistem distribusi tiga fasa empat kawat tengangan 120/240 Volt Gambar 2.5 Sistem distribusi tiga fasa empat kawat tegangan 120/208 Volt 11 Gambar 2.6 Sistem distribusi tiga besi empat kawat tegangan 220/380 Volt 11 Gambar 2.7 Bagan satu garis Gardu Distribusi Portal Gambar 2.8 Kontruksi Dasar Transformator Gambar 2.9 Transformator Tipe Inti (Core Form) Gambar 2.10 Transformator tipe cangkang (shell Form) Gambar 2.11 Vektor diagram arus Gambar 2.12 Kabel Pilint NFA2X-T (TC=Twested Cable) Gambar 2.13 Kabel Pilint NF2X (TC=Twested Cable) Gambar 2.14 Elemen elemen yang ada di ETAP Gambar 2.15 Simbol Transformator di ETAP Gambar 2.16 Simbol Generator di ETAP Gambar 2.17 Simbol beban statis dan dinamis di ETAP Gambar 2.18 Simbol Pemutus Rangkaian di ETAP Gambar 2.19 Simbol bus di ETAP Gambar 2.20 Data Busbar pada ETAP Gambar 2.21 Data Transformator yang diperlukan pada ETAP Gambar 2.22 Toolbar load flow di ETAP Gambar 3.1 Alur Analisis Gambar 4.1 Gambar Konfigurasi JTR Dan SR Gardu Distribusi KA v

6 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Data Impedansi Penghantar JTR dan SR Lampiran 2 Complete Report ETAP 12.6 Waktu Beban Puncak beban Seimbang Lampiran 3 Complete Report ETAP 12.6 Waktu Beban Puncak Beban Tidak Seimbang vi

7 ABSTRAK Perbedaan nilai arus yang mengalir di tiap penghantar fasa pada suatu jaringan disribusi tenaga listrik, menyebabkan keadaan tidak seimbang. Akibat dari keadaan yang tidak seimbang ini, akan menimbulkan beberapa faktor yang mempengaruhi kinerja dari sebuah transformator distribusi, yang salah satu faktornya adalah rendahnya efisiensi dari transformator serta akan mengalirnya arus residual pada penghantar netral. Faktor - faktor inilah yang akan menyebabkan terjadinya losses (rugi-rugi) pada suatu jaringan distribusi tenaga listrik.pemerataan beban antar fasanya merupakan salah satu cara yang ditempuh untuk menekan rugi-rugi akibat dari ketidakseimbangan beban. Penelitian ini dilakukan dengan menganalisis rugi-rugi daya keadaan beban seimbang dan tidak seimbang pada waktu beban puncak di Jaringan Distribusi Sekunder KA Besar nilai rugi-rugi daya dari proses penghitungan akan direpresentasikan melalui simulasi menggunakan perangkat lunak ETAP Power Station Berdasarkan hasil analisis, ketidakseimbangan beban pada jaringan distribusi sekunder KA 2085 telah menyebabkan terjadinya rugi-rugi daya. Besar rugi-rugi daya beban seimbang waktu beban puncak 0,104 kw dengan prosentase rugi-rugi sebesar 0,33%. Sedangkan rugi-rugi untuk beban tidak seimbang waktu beban puncak sebesar 0,211 kw dengan prosentase rugi-rugi sebesar 0,69%. Kata Kunci : beban seimbang dan tidak seimbang, rugi-rugi daya, gardu distribusi vii

8 ABSTRACT The difference value of current flowing in each phase conductor on a network disribusi electric power, causing an unbalanced state. As a result of this unbalanced state, will cause some of the factors that affect the performance of a distribution transformer, which is one factor is the low efficiency of the transformer and residual current will flow in the neutral conductor. Factors - these factors will lead to losses (losses) on an electricity distribution network. Inter-phase load balancing is one way in which to pressure losses due to load imbalance. This research was conducted by analyzing the power loss situation balanced and unbalanced load at peak periods in the Secondary Distribution Network KA Large power loss value of the counting process will be represented through the use of simulation software ETAP Power Station Based on the analysis, load imbalance in the secondary distribution network KA 2085 have caused the power loss. Large power loss load balanced peak load of 0,104 kw with percentage losses amounted to 0.33%, while losses for unbalanced load peak load of kw with percentage losses amounted to 0,69%, Keywords: balanced and unbalanced load, power losses, distribution substation viii

9 BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Ketidakseimbangan beban merupakan salah satu masalah dalam distribusi tenaga listrik. PT.PLN perusahaan negara yang bertanggungjawab dalam ketersediaan tenaga listrik bagi konsumen (masyarakat), selain bertanggung jawab dalam ketersediaan tenaga listrik juga bertanggung jawab atas kualitas tenaga listrik yang disalurkan dari berbagai hal yang menyebabkan gangguan sistem tenaga listrik salah satunya adalah ketidakseimbangan beban dimana hal ini disamping menyebkan rugi-rugi daya juga bisa menyebabkan jatuh tegangan pada ujung beban (Pelanggan). Sistem tenaga listrik mempunyai sistem pembangkitan tenaga listrik ke beban melalui 3 tahap proses,yaitu pembangkitan tenaga listrik, transmisi, dan distribusi terhadap pelanggan. Distribusi daya, pada sistem distribusi tenaga listrik dialirkan melalui sistem penyaluran tenaga listrik yaitu dari gardu hubung ke pelanggan, sistem distribusi dibagi menjadi dua bagian, yaitu distribusi primer dan distribusi sekunder. Distribusi primer merupakan jaringan distribusi tenaga listrik yang memiliki sistem jaringan tegangan menengah (JTM). Jaringan ini dimulai dari sisi sekunder tegangan menengah (TM) trafo daya yang terdapat pada gardu induk (GI) hingga sisi primer pada trafo distribusi pada gardu hubung (GH). Terdapat bermacam-macam bentuk rangkaian jaringan distribusi primer, yaitu radial, loop, spindel, dan hibrid. Sementara, sistem distribusi sekunder adalah jaringan daya listrik yang termasuk dalam kategori jaringan tegangan rendah JTR (sistem 380/220 Volt), yaitu rating yang sama dengan tegangan peralatan yang digunakan oleh pelanggan. Jaringan distribusi sekunder bermula dari sisi sekunder tegangan rendah (TR) trafo distribusi dan berakhir hingga ke alat ukur (meteran) pelanggan. Dalam sistem distribusi permintaan daya oleh konsumen terus bertambah. Besarnya daya yang diminta pun tidak selalu sama, yang menjadi penyebab terjadinya pembagian beban yang tidak merata. Hal ini menyebabkan distribusi 1

10 2 beban masing-masing phasa harus dijaga agar tetap seimbang. Terbukti pada salah satu gardu distribusi milik PLN di Rayon Mengwi yang bernomor KA 2085 dimana pembebanan setiap trafo adalah sebagai berikut: Phasa R=31A, Phasa S= 14A, Phasa T = 50A, dan kawat Netral = 42A. Kegiatan penyeimbangan beban trafo distribusi merupakan kegiatan rutin yang dilakukan PLN. Hal ini disebabkan karena selalu terjadi ketidakseimbangan beban antar fasa seiring dengan terus meningkatnya jumlah pelanggan Karena keadaan beban yang terus berubah, maka perlu dilakukan penyeimbangan beban secara berkala. Jumlah gardu distribusi dalam wilayah kerja PLN Ranting,Rayon,Cabang lebih banyak dibanding dengan jumlah petugas pemeliharaan. Sehingga jika penyeimbangan tetap dilakukan dengan cara konvensional maka akan memakan waktu lama untuk proses penyeimbangan beban Maka perlu dilakukan penyeimbangan beban dengan metode Seimbang Beban Harian. Melalui penggunaan software, dapat dilakukan simulasi terlebih dahulu. Data untuk simulasi merupakan data primer beban trafo. Datanya berupa nilai arus beban tanpa sudut fasa (dianggap ideal). Trafo yang akan diseimbangkan dipilih berdasarkan data pengukuran trafo tidak seimbang oleh PLN. Trafo dikatakan tidak seimbang jika tingkat ketidakseimbangan lebih dari 20%. Setelah dilakukan simulasi penyeimbangan kemudian dilakukan proses penyeimbangan beban pada trafo. Dengan menganalisa aliran daya pada sistem dengan beban yang tidak seimbang, maka diharapkan dapat ditentukan operasi sistem distribusi yang lebih efisien. Dari latar belakang diatas akan diangkat penelitian dengan judul Analisis Ketidakseimbangan beban pada gardu distribusi KA 2085 Di PT.PLN (Persero) Distribusi Bali Area Bali Selatan Rayon Mengwi Badung 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang maka rumusan masalah yang dapat diangkat dari Tugas Akhir penelitian ini adalah bagaimana pengaruh ketidakseimbangan beban terhadap rugi-rugi daya pada kabel JTR dan SR di Gardu Distribusi KA 2085 Rayon Mengwi Badung Bali.

11 3 1.3 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penyusunan Tugas Akhir ini adalah: 1. Untuk mengetahui besar prosentase pembebanan transformator distribusi KA 2085 untuk waktu beban puncak. 2. Untuk mengetahui prosentase ketidakseimbangan beban pada jaringan distribusi sekunder KA 2085 pada waktu beban puncak 3. Untuk mengetahui besarnya rugi-rugi daya pada jaringan tegangan rendah Gardu Distribusi KA 2085 akibat ketidakseimbangan beban pada waktu beban puncak. 1.4 Manfaat penelitian Adapun manfaat dari dilaksanakannya penelitian ini adalah: 1. Dapat menambah wawasan bagi penulis dan pembaca tentang ketidakseimbangan beban pada jaringan distribusi. 2. Sebagai bahan masukkan bagi penyedia layanan tenaga listrik (PT. PLN Distribusi Bali) untuk memperbaiki ketidakseimbangan beban pada transformator-transformator Distribusi dan JTR yang ada. 1.5 Ruang Lingkup & Batasan masalah Adapun batasan masalah yang dibahas dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Pengambilan data pembebanan arus trafo menggunakan Tang Ampere 2. Arus yang dipakai pada analisis ini adalah arus sekunder. 3. Pengambilan data dilakukan pada saat beban puncak 4. Transformator yang diteliti pada penelitian ini adalah transformator distribusi 3 fasa 4 kawat stepdown 100 kva dan Tegangan sekunder 400V pada KA Analisis Pengaruh ketidakseimbangan beban terhadap rugi-rugi daya 6. Tidak mebahas tentang harmonisa