SINGUDA ENSIKOM VOL. 6 NO.2 /February ANALISA PERHITUNGAN SUSUT TEKNIS DENGAN PENDEKATAN KURVA BEBAN PADA JARINGAN DISTRIBUSI PT. PLN (PERSERO) RAYON MEDAN KOTA Bayu Pradana Putra Purba, Eddy Warman Konsentrasi Teknik Energi Listrik, Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU) Jl. Almamater, Kampus USU Medan 20155 INDONESIA e-mail : bayu_purba@yahoo.co.id Abstrak Dalam pendistribusian energi listrik dari pembangkit hingga ke konsumen terjadi hilangnya energi atau susut energi (losses). energi pada suatu sistem kelistrikan pasti selalu ada. Hal ini disebabkan adanya kandungan tahanan pada penghantar yang bersifat permanen dan sifat alamiah jaringan itu sendiri. Berdasarkan standar nasional, losses pada saluran transmisi dan distribusi idealnya adalah sekitar 8% - 10%. Jurnal ini akan memperlihatkan pengaruh dari pertambahan beban daya listrik terhadap susut teknis pada jaringan. Semakin besar beban yang dilayani, maka akan menghasilkan susut teknis yang semakin membesar pula. Pada bulan Juni tahun 2013 total susut teknis pada Gardu Induk Glugur TD II mencapai 350690.76 kwh yang terdiri dari susut pada penyulang JTM sebesar 64194.97 kwh dan susut pada transformator distribusi sebesar 286495.79 kwh. Kata Kunci : Teknis, Sistem. 1. Pendahuluan PT PLN (Persero) adalah penyedia listrik Negara yang ada di Indonesia. Dalam penyaluran daya listrik, tidak seluruhnya dapat disalurkan kepada konsumen, karena akan hilang dalam bentuk susut energi. pada sistem distribusi tenaga listrik yang biasanya diukur pada kurun waktu tertentu, merupakan salah satu ukuran efisien atau tidaknya suatu pengoperasian sistem tenaga listrik. Munculnya susut diakibatkan oleh sebabsebab yang sifatnya teknis dan yang bersifat non teknis. Penyebab susut yang bersifat teknis pada jaringan distribusi adalah semata-mata akibat adanya kandungan tahanan dalam penghantar yang sifatnya permanen. Selain itu kemungkinan penyebab besarnya susut jaringan distribusi antara lain keadaan alamiah jaringan itu sendiri, seperti panjang jaringan yang cenderung terus bertambah. Beban yang melebihi standar diduga lebih memperburuk lagi kinerja penyulang itu dilihat dari aspek susut teknis jaringan. 2. Jaringan Energi listrik disalurkan dari pembangkit listrik melalui suatu saluran transmisi dimana tegangan penyalurannya dinaikkan dahulu oleh transformator penaik tegangan (step up transformator). Tegangan transmisi dinaikkan untuk mengurangi besarnya rugi-rugi daya saat penyalurannya. Saluran transmisi yang ada di Indonesia pada umumnya memiliki tegangan 150 kv dan 500 kv. Energi listrik yang disalurkan melalui saluran transmisi akan sampai ke Gardu Induk (GI), dan tegangannya akan diturunkan oleh transformator penurun tegangan (step down transformers). Disini tegangannya akan berubah menjadi tegangan menengah. Jaringan yang keluar dari Gardu Induk inilah yang disebut dengan Jaringan Tegangan Menengah (JTM) atau saluran distribusi primer. Jika transmisi tenaga listrik pada umumnya dilakukan dengan mempergunakan saluran-saluran udara pada menara-menara transmisi, maka sistem distribusi primer di kota biasanya terdiri atas 2 jenis, yaitu saluran udara (overhead lines) dan kabel-kabel tanah yang tertanam di jalan sehingga tidak terlihat (underground cable). Tegangan distribusi primer yang umum digunakan di Indonesia adalah sebesar 20 kv[1]. Kemudian energi listrik akan sampai pada Gardu, dimana tegangannya akan diturunkan lagi oleh transformator distribusi menjadi 380/220 Volt. Jaringan yang keluar dari Gardu inilah yang disebut Jaringan Tegangan Rendah (JTR) atau saluran distribusi sekunder. Selanjutnya energi listrik akan disalurkan menuju ke rumah-rumah pelanggan melalui Sambungan Rumah (SR)[2]. copyright DTE FT USU 60
SINGUDA ENSIKOM VOL. 6 NO.2 /February kumparan primer. Hal inilah yang disebut sebagai induksi bersama (mutual induction) yang menyebabkan timbulnya fluks magnet di kumparan sekunder. Jika rangkaian sekunder di bebani, maka akan mengalir arus sekunder[1]. Gambar 1 Gambaran umum distribusi tenaga listrik[2] Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnet. Prinsip kerja transformator adalah berdasarkan Hukum Ampere dan Hukum Faraday, yaitu Arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus listrik. Transformator terdiri atas dua buah kumparan, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder yang bersifat induktif. Kedua kumparan ini terpisah secara elektris namun berhubungan secara magnetis melalui jalur yang memiliki reluktansi (reluctance) rendah. Apabila kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik maka fluks bolak-balik akan muncul di dalam inti yang dilaminasi. Karena kumparan tersebut membentuk jaringan tertutup maka mengalirlah arus primer. Akibat adanya fluks di kumparan primer maka di kumparan primer terjadi induksi (self induction) dan terjadi pula induksi di kumparan sekunder karena pengaruh induksi dari Gambar 2 Prinsip kerja transformator[2] Tegangan pada transformator berbanding lurus dengan jumlah belitan pada transformator tersebut.[3]. = = a (1) Saluran merupakan bagian dari sistem tenaga listrik. Saluran distribusi ini berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber Gardu Induk sampai ke konsumen. Dalam penyalurannya energi yang sampai ke konsumen tidak akan sama dengan energi yang dikirimkan. Hal ini dikarenakan timbulnya susut energi di sepanjang saluran distribusi. energi merupakan kerugian energi akibat beberapa masalah. Pada umumnya disebabkan oleh kualitas daya hantar listrik, semakin bagus kualitas daya hantar listrik semakin rendah susut yang terjadi. Selain itu ada juga yang diakibatkan oleh rusaknya instalasi di jaringan maupun dalam rumah yang tidak standar (akibat pencurian) maupun menggunakan peralatan yang tidak sesuai[4]. Seiring pesatnya pertumbuhan beban, susut yang disebabkan oleh adanya resistansi pada penghantar akan semakin meningkat karena dengan besarnya beban akan menyebabkan kenaikan susut daya yang signifikan. Hal ini dikarenakan susut berbanding lurus dengan resistansi penghantar dan kuadrat arus beban[5]. teknis merupakan susut yang disebabkan oleh sifat daya hantaran material atau peralatan listrik itu sendiri yang sangat tergantung dari kualitas bahan dari material atau peralatan listrik tersebut serta jaringan, maka besarnya akan sangat tergantung dari konfigurasi jaringannya[4]. daya dipengaruhi oleh dua hal penting yaitu arus beban dan tahanan penghantar. Arus copyright DTE FT USU 61
SINGUDA ENSIKOM VOL. 6 NO.2 /February beban sangat dipengaruhi oleh pola konsumsi energi listrik pelanggan. Faktor lain yang mempengaruhi susut pada jaringan adalah panjang jaringan dan luas penampang konduktornya, dimana semakin panjang jaringan dengan penampang konduktor yang lebih kecil, maka susut pada jaringan akan semakin besar. Masalah susut adalah masalah efisiensi pendistribusian tenaga listrik yang berkaitan langsung dengan manajemen pembebanan sistem tenaga listrik. Oleh karena itu harus dilakukan evaluasi dan pengendalian sampai pada batas yang wajar secara terus-menerus dan berkesinambungan[4]. 3. Metodologi Penelitian Pengambilan data dilakukan pada PT PLN (Persero) Rayon Medan Kota. Data yang dikumpulkan adalah data pada Gardu Induk Glugur TD II. Tahapan penelitian ditunjukkan oleh Gambar 3. hasilnya, maka daya input akan dikurangkan dengan susut teknis JTM. Hasil pengurangan ini yang akan digunakan untuk menghitung besar susut teknis pada Trafo. Setelah diperoleh, maka penjumlahan dilakukan untuk mengetahui jumlah susut teknis total pada JTM dan Trafo. 4. Hasil dan Analisis Pada daerah pelayanan PT PLN (PERSERO) Gardu Induk Glugur TD II, terdiri dari 8 buah penyulang 20 KV. Penyulang - penyulang tersebut adalah Penyulang Gagak, Penyulang Garuda, Penyulang Elang, Penyulang Rajawali, Penyulang Angsa, Penyulang Kaswari, Penyulang Merak, dan Penyulang Merpati. Gambar 4 menunjukkan kurva beban pada Gardu Induk Glugur TD II dari bulan Juli 2012 Juni 2013. Pengumpulan Data Mencari Daya Input ke Penyulang JTM Menghitung Teknik JTM Mencari Daya Input ke Trafo Menghitung Teknik Trafo Menghitung Total Gambar 3. Langkah Kerja Penelitian Pada dasarnya, untuk menghitung susut teknis dilakukan sesuai dengan prinsip rugi-rugi 3 fasa pada jaringan, yaitu : P = 3I R (2) Daya input yang diperoleh dari pengumpulan data digunakan untuk menghitung susut teknis pada JTM. Perhitungan dilakukan menggunakan Microsoft Excel secara manual. Setelah diperoleh Gambar 4 Kurva Beban GI Glugur TD II Dalam pengumpulan data yang dilakukan pada PT PLN (PERSERO) Rayon Medan, daerah pelayanan Gardu Induk Glugur TD II, diperoleh beberapa parameter yang akan digunakan untuk melakukan perhitungan, baik pada perhitungan susut teknis di Jaringan Tegangan Menengah (JTM) maupun perhitungan susut teknis pada Transformator. Parameter-parameter tersebut ditunjukkan Tabel 1dan Tabel 2. Tabel 1 Parameter-parameter perhitungan susut teknis pada JTM Parameter Nilai Jumlah Penyulang 8 Faktor Beban JTM (LF JTM ) 0.63 Faktor Beban JTM (FK JTM ) 0.85 Faktor Koreksi 1.00 Jumlah Transformator 187 Panjang JTM (km) 115.48 Tahanan penghantar (Ω /km) 0.098 copyright DTE FT USU 62
SINGUDA ENSIKOM VOL. 6 NO.2 /February Tabel 2 Parameter-parameter perhitungan susut teknis pada Transformator Parameter Nilai Rugi Besi (P besi ) 0.4 Rugi Tembaga (P cu ) 2.1 Faktor Beban Trafo (LF Trafo ) 0.4 Faktor Kerja Trafo (FK Trafo ) 0.8 Faktor Koreksi 1.00 Jumlah Transformator 187 Jumlah Kapasitas Terpasang (kva) 23995 Berdasarkan kurva beban pada Gambar 4 dan parameter-parameter pada Tabel 1 dan Tabel 2 maka dapat dihitung susut teknis yang terjadi pada saluran Jaringan Tegangan Menengah (JTM) dan Transformator. Dengan menggunakan perhitungan yang dilakukan menghitung susut teknis pada JTM, maka dapat susut teknis yang terjadi pada penyulang JTM diperlihatkan pada Tabel 3. Tabel 3 Teknis pada Jaringan Tegangan Menengah Bulan kwh In Jul 12 17388000 35078.18 Agu 12 17114400 33982.95 Sep 12 16984800 33470.22 Okt 12 17337600 34875.12 Nov 12 16682400 32289.02 Des 12 17344800 34904.09 Jan 13 18129600 38134.16 Feb 13 16430400 31320.88 Mar 13 21578400 54022.69 Apr 13 23652000 64904.30 Mei 13 25192800 73636.07 Jun 13 23522400 64194.97 Dari Tabel 3 dapat dibuat sebuah grafik yang memperlihatkan besarnya losses pada saluran Jaringan Tegangan Menengah (JTM). Dengan menggunakan perhitungan yang dilakukan menghitung susut teknis pada Transformator, maka dapat susut teknis yang terjadi pada Transformator diperlihatkan pada Tabel 4. Tabel 4 Teknis pada Transformator Bulan kwh In Trafo Jul 12 17352921.82 162431.35 Agu 12 17080417.05 157759.21 Sep 12 16951329.78 155571.80 Okt 12 17302724.88 161565.16 Nov 12 16650110.98 150532.12 Des 12 17309895.91 161688.75 Jan 13 18091465.84 175465.63 Feb 13 16399079.12 146401.15 Mar 13 21524377.31 243182.11 Apr 13 23587095.70 289515.05 Mei 13 25119163.93 326670.78 Jun 13 23458205.03 286495.79 Dari Tabel 4 dapat dibuat sebuah grafik yang memperlihatkan besarnya losses pada transformator distribusi. Gambar 6 Grafik susut teknis pada Transformator Dengan menjumlahkan susut teknis yang terjadi pada saluran JTM dengan susut teknis yag terjadi pada Transformator distribusi maka akan diperoleh susut total yang terjadi pada jaringan tersebut. total dapat dihitung dalam bentuk persen. susut total = x 100% (3) Gambar 5 Grafik susut teknis pada JTM Dari hasil perhitungan komposisi susut, maka diperoleh Tabel 5. copyright DTE FT USU 63
SINGUDA ENSIKOM VOL. 6 NO.2 /February Bulan Tabel 5 Komposisi Teknis kwh Input JTM Total JTM Trafo Total Jul 12 17388000 197509.53 0.20% 0.93% 1.13% Agu 12 17114400 191742.16 0.20% 0.92% 1.12% Sep 12 16984800 189042.02 0.20% 0.92% 1.12% Okt 12 17337600 196440.28 0.20% 0.93% 1.13% Nov 12 16682400 182821.14 0.19% 0.90% 1.09% Des 12 17344800 196592.84 0.20% 0.93% 1.13% Jan 13 18129600 213599.79 0.21% 0.97% 1.18% Feb 13 16430400 177722.03 0.19% 0.89% 1.08% Mar 13 21578400 297204.8 0.25% 1.13% 1.38% Apr 13 23652000 354419.35 0.27% 1.22% 1.49% Mei 13 25192800 400306.85 0.29% 1.30% 1.59% Jun 13 23522400 350690.76 0.27% 1.22% 1.49% Dari Tabel 5 dapat dilihat bahwa dengan pertambahan beban (kwh input) maka susut total juga akan semakin bertambah. Pada bulan Juli tahun 2012 kwh input adalah sebesar 17388000 kwh dan menyebabkan susut teknis sebesar 197509.53 kwh. Sedangkan pada bulan Juni Tahun 2013 kwh input adalah sebesar 23522400 kwh dan menyebabkan susut teknis sebesar 350690.76 kwh. Berdasarkan tabel komposisi di atas dapat di buat grafik yang menunjukkan perbandingan besar susut antara saluran JTM dan Transformator. 2. teknis pada penyulang (JTM) lebih kecil daripada susut teknis pada transformator distribusi 20kV/380V. 3. Penggunaan daya listrik pelanggan yang meningkat bervariasi dari waktu ke waktu. Referensi [1] Short, T. A. 2004. Electric Power Distribution Handbook. CRC Press LLC [2] Zuhal. 1988. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Jakarta : Gramedia [3] Gonen, Turan. Electric Power Distribution System Engineering. Singapura: McGraw- Hill Book Co-Singapore. [4] Arifin, Zainal. 2007. Panduan Pengendalian. Bandung : PT PLN (Persero) [5] Kersting, William H. 2002. Distribution System Modeling and Analysis.. CRC Press LLC Gambar 7 Grafik komposisi susut teknis Dari Gambar 7 dilihat bahwa susut teknis pada saluran JMT lebih kecil daripada susut teknis pada Transformator. teknis pada saluran JTM hanya berkisar pada angka 0.2 % saja, sedangkan pada transformator distribusi susut teknisnya berada di kisaran 1 %. 5. Kesimpulan Berdasarkan analisis yang dilakukan dapat disimpulkan : 1. Semakin besar beban yang di pikul jaringan, maka susut teknis juga akan semakin besar copyright DTE FT USU 64