55 PERHITUNGAN SUSUT TEGANGAN DAN RUGI DAYA PADA PENYULANG MG-3 DI PT. PLN (PERSERO) AREA BINJAI RAYON KUALA LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma 3 oleh MUHAMMAD NAJIB LUBIS NIM : 1105032107 PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
ABSTRAK Jaringan distribusi primer merupakan bagian vital dari sistem distribusi, karena merupakan hulu dari aliran daya pada sistem distribusi tenaga listrik. Jaringan distribusi primer dimulai dari gardu induk (GI) hingga ke sisi primer dari gardu distribusi. Dalam hal ini, gardu induk memiliki peranan yang sangat penting dalam penyaluran daya ke konsumen. Tenaga listrik disalurkan dari gardu induk melalui penyulang. Penyulang adalah penghantar utama tegangan menengah yang diberi namanama khusus, sepert inama buah, ikan, bunga, mamalia, dll. Dalam tugas akhir ini, yang akan dibahas adalah penyulang MG-3 (Duku) di PT. PLN (Persero) Area Binjai Rayon Kuala. Penyulang MG-3 ini adalah penyulang dengan beban terbesar yang dipikul oleh trafo daya 3 di Gardu Induk (GI) Binjai. Beban puncak penyulang ini pada bulan Mei 2014 adalah sebesar 428 A pada tanggal 10 Mei 2014. Panjang saluran utama penyulang MG-3 in iadalah 53,262 km dan melayani daerah Kuala, Tanjung Langkat, dan Marike. Akan tetapi, keandalan dari penyulang MG-3 ini sangat buruk. Dari hasil perhitungan, susut tegangan penyulang MG-3 pada bulan Mei 2014 adalah 17,49% saat beban puncak malam hari. Sedangkan rugi daya yang terjadi pada penyulang MG-3 pada bulan Mei 2014 adalah 9,21% saat beban puncak malam hari. Kata kunci: Gardu Induk, Penyulang, Susut Tegangan. Rugi Daya
KATA PENGANTAR Alhamdulillahi rabbil alamin. Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah senantiasa memberikan nikmat dan karunia- Nya kepada penulis, sehingga Laporan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik dan tepat waktu. Laporan Tugas Akhir ini sengaja ditulis sebagai salah satu persyaratan untuk menyelesaikan pendidikan Diploma 3 Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. Adapun judul tugas akhir ini adalah Perhitungan Susut Tegangan dan Rugi Daya pada Penyulang MG-3 di PT. PLN (Persero) Area Binjai Rayon Kuala. Dalam penyusunan dan penulisan laporan tugas akhir ini, penulis mendapatkan banyak bantuan, bimbingan, serta dukungan dari beberapa pihak, baik dalam bentuk materi, moral, maupun spiritual sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada: 1. M. Syahruddin, S.T., M.T. selaku Direktur Politeknik Negeri Medan, 2. Junaidi, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan, 3. Ir. Gunoro, M.T. selaku Kepala Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan, 4. Ir. Rafian Nauli Hasibuan, M.T. selaku Dosen Pembimbing, 5. Seluruh Staff dan Pengajar Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan, 6. Martin Dinata Sitepu, selaku Manajer PT. PLN (Persero) Rayon Kuala, 7. Lamris Rajagukguk, selaku Supervisor Teknik PT. PLN (Persero) Rayon Kuala, 8. Seluruh staf dan pegawai di PT. PLN (Persero) Rayon Kuala, Bang Tommy Martin L Saragih, Bang Romanza Virgo, Bang Prima Sukma, Bapak Harison Hasibuan, Bapak Hadi Suryatno, yang tidak bias penulis sebutkan satu per satu, atas kesempatan dan pengalaman yang diberikan
kepada penulis dalam mempelajari dan memahami tentang system distribusi tenaga listrik, 9. Kedua orang tua tercinta dan terhormat, Muhammad Faisal Lubis, SE, Ak, Msi. dan Nurilam Nasution yang selalu memberikan kasih sayang, motivasi, semangat, dan doa agar penulis dapat menempuh pendidikan Diploma 3 Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan dengan hasil yang memuaskan, 10. Saudara kandung penulis, Bang Muhammad Hafizullah Lubis dan Lailan Azizah Lubis yang selalu mendukung, memotivasi, dan menghibur penulis, 11. Seluruh mahasiswa D3K PLN Politeknik Negeri Medan kelas EL-6E 11 atas dukungan dan semangat yang diberikan kepada penulis, 12. Berbagai pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu. Penulis sepenuhnya menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kesempurnaan dan tak luput dari kesalahan dan kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat terbuka untuk menerima kritik dan saran dari pembaca demi kebaikan di masa yang akan datang. Akhirnya penulis berharap agar laporan yang telah disusun ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak. Amin. Wassalamu alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh. Medan, 21 Agustus 2014 Penulis, Muhammad NajibLubis
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PERSETUJUAN... i LEMBAR PENGESAHAN... ii ABSTRAK... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x DAFTAR LAMPIRAN... xi BAB 1PENDAHULUAN... 65 1.1 Latar Belakang Pemilihan Judul... 65 1.2 Rumusan Masalah... 66 1.3 Batasan Masalah... 66 1.4 Tujuan... 66 1.5 Manfaat... 66 1.6 Metode Pengumpulan Data... 67 1.7 Sistematika Penulisan... 67 BAB 2 LANDASAN TEORI... Error! Bookmark not defined. 2.1 Sistem Tenaga Listrik... Error! Bookmark not defined. 2.2 Sistem Distribusi Tenaga Listrik... Error! Bookmark not defined. 2.2.1 Klasifikasi Sistem Distribusi Tenaga Listrik Error! Bookmark not defined. 2.2.2 Komponen Utama dalam Sistem Distribusi Tenaga Listrik Error! Bookmark not defined. 2.2.3 Material Utama pada Sistem Distribusi Tenaga Listrik Error! Bookmark not defined.
2.2.4 Proteksi Jaringan Distribusi... Error! Bookmark not defined. 2.2.5 Jatuh Tegangan pada Jaringan Distribusi Error! Bookmark not defined. 2.2.6 Rugi Daya pada Jaringan Distribusi... Error! Bookmark not defined. BAB 3 PENYULANG (FEEDER) MG-3... Error! Bookmark not defined. 3.1 Gardu Induk (GI) Binjai... Error! Bookmark not defined. 3.2 Gambaran Umum Penyulang MG-3... Error! Bookmark not defined. 3.3 Standard Operational Procedure (SOP) Penyulang MG-3 Error! Bookmark not defined. 3.4 Data-data Tentang Penyulang MG-3... Error! Bookmark not defined. 3.4.1 Data Panjang, Penampang, dan Jenis Kabel Error! Bookmark not defined. 3.4.2 Data Jenis Penghantar... Error! Bookmark not defined. 3.4.3 Data KWH... Error! Bookmark not defined. 3.4.4 Data Beban Penyulang... Error! Bookmark not defined. 3.5 Perhitungan Jatuh Tegangan dan Rugi Daya pada Penyulang MG-3Error! Bookmark not d BAB 4 SIMPULAN DAN SARAN... Error! Bookmark not defined. 4.1 Simpulan... Error! Bookmark not defined. 4.2 Saran... Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA... Error! Bookmark not defined. LAMPIRAN... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2. 1Blok Diagram Sistem Tenaga Listrik. Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 2Bagan Penyampaian Tenaga Listrik kepada Pelanggan Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 3Sistem Pendistribusian Langsung dan Tidak Langsung Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 4Konstruksi Horizontal... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 5Konstruksi Vertikal... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 6Transformator Daya 3 di Gardu Induk Binjai Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 7Lightning Arrester di GI Binjai... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 8Ruang panel control di Gardu Induk (GI) Binjai Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 9One Line Diagram Jaringan Distribusi Primer Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 10Jaringan Distribusi Tipe Radial... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 11Jaringan Distribusi Tipe Ring (Loop) Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 12Jaringan Distribusi Tipe Spindel... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 13Jaringan Distribusi Tipe Cluster... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 14Konstruksi Gardu Distribusi... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 15Konstruksi Jaringan Distribusi Tegangan Rendah Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 16Bentuk pengaman celah batang (rod gap) Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 17Pengaman Tanduk Api (arcing horn) Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 18Pengaman Tabung Pelindung... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 19Lightning Arrester (LA) pada trafo.. Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 20Pengaman Arrester jenis expulsion.. Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 21Fuse Cut Out (FCO) pada gardu KL-58 di PT. PLN (Persero) Rayon Kuala... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 22Pengaman Fuse Cut Out... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 23Diagram fasor susut tegangan untuk beban induktif Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 24Segitiga Daya... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 1 Gardu Induk Binjai... Error! Bookmark n Gambar 3. 2 Trafo Daya 1 dan Trafo Daya 2 di GI Binjai Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 3 Single Line Diagram Gardu Induk (GI) Binjai Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 4 Denah Penyulang MG-3 dengan penghantar AAAC 3x150 mm 2 Error! Bookmark not d
Gambar 3. 5 Segmen-segmen penyulang MG-3pada saluran utama yang berpenampang AAAC 3x150 mm 2... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 6 Segmen a-b... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 7 Segmen b-c... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 8 Segmen c-d... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 9 Segmen d-e... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 10 Segmen e-f... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 11 Segmen f-g... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 12 Segmen g-h... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 13 Segmen h-i... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 14 Segmen i-j... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 15 Segmen j-k... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 16 Segmen k-l... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 17 Segmen l-m... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 18 Segmen m-n... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 19 Segmen n-o... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 20 Segmen o-p... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 21 Segmen p-q... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 22 Segmen q-r... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2. 1Perbandingan Konduktor... Error! Bookmark not defined. Tabel 2. 2Tegangan Sistem dan Panjang Celah... Error! Bookmark not defined. Tabel 2. 3Penghantar AAAC (All Aluminium Alloy Conductor) Error! Bookmark not defined. Tabel 2. 4Jarak antar konduktor... Error! Bookmark not defined. Tabel 3. 1Perbandingan Trafo Daya di Gardu Induk Binjai... Er ror! Bookmark not defined. Tabel 3. 2Data Panjang, Penampang, dan Jenis Kabel Penyulang MG-3Error! Bookmark not defi Tabel 3. 3Jenis Penghantar... Error! Bookmark not defined. Tabel 3. 4Data Pencatatan KWH Batas Penyulang MG-3 pada bulan Mei 2014Error! Bookmark n
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran1One Line Diagram Penyulang MG-3 di area kerja PT. PLN (Persero) Rayon Kuala... Error! Bookmark not defined. Lampiran2 One Line Diagram Penyulang MG-3 di area kerja Kantor JagaTanjungLangkat... Error! Bookmark not defined. Lampiran3 One Line Diagram Penyulang MG-3 di area kerja Kantor JagaMarike... Error! Bookmark not defined. Lampiran4 Data TrafoDistribusi di area kerja PT. PLN (Persero) Rayon KualaError! Bookmark n Lampiran5Data TrafoDistribusi di area kerja Kantor JagaTjg. LangkatError! Bookmark not defin Lampiran6 Data TrafoDistribusi di area kerja Kantor JagaMarike Error! Bookmark not defined.
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pemilihan Judul Energi listrik telah menjadi kebutuhan yang sangat penting bagi kehidupan mayarakat di dunia saat ini. Semua lapisan masyarakat mulai dari rumah tangga, bisnis, sosial, hingga industri sangat memerlukan energi listrik untuk melakukan kegiatan mereka. Untuki tulah, penyedia layanan listrik dalam hal ini yang bertanggungjawab adalah PT. PLN (Persero) harus memberikan pelayanan yang prima dan andal dalam mendistribusikan energi listrik ke seluruh pelanggan di Indonesia. Untuk mencapai itu semua, sistem ketenagalistrikan yang handal sangat diperlukan untuk menjaga pelayanan tetap kontinue kepada seluruh pelanggan. Sistem Tenaga Listrik merupakan kesatuan komponen-komponen listrik yang saling berhubungan dalam memasok atau mendistribusikan energi listrik yang dimulai dari pembangkit (dibangkitkan oleh turbin air, uap, gas, diesel, dll) hingga ke beban yaitu pelanggan PLN sendiri. Sistem tenaga listrik ini terbagi atas tiga kelompok, yaitu: a. Pembangkittenagalistrik, b. Saluran transmisi, dan c. Saluran distribusi. Salah satu unsur pendukung keandalan suatu sistem tenaga listrik adalah gardu induk. Gardu induk merupakan suatu sistem instalasi listrik yang terdiri dari beberapa perlengkapan peralatan listrik dan mejadi penghubung dari jaringan transmisi ke jaringan distribusi primer. Gardu induk ini berfungsi untuk mentransformasikan daya listrik, diantaranya: dari tegangan tinggi (150 KV) ke tegangan menengah (20 KV) dengan frekuensi tetap, untuk pengukuran, pengawasan operasi serta pengaman dari sistem tenaga listrik, serta sebagai pengatur pelayanan beban ke gardu-gardu induk lain melalui saluran tegangan tinggi ke gardu-gardu distribusi. Perlengakapan peralatan listrik yang terdapat di gardu induk antara lain yaitu: busbar atau rel, Lightning Arrester (LA), Trafo Ukur, Disconnescting Switch (DS) atau saklar pemisah (PMS), Circuit Breaker (CB) atau saklar pemutus tenaga (PMT), saklar pentanahan, kompensator, dan rele proteksi. Tenaga listrik dari gardu induk (GI) disalurkan ke konsumen melalui penyulang (feeder) tegangan menengah 20 KV. Penyulang (feeder) tegangan menengah ini merupakan salah satu bagian dari sistem distribusi tenaga listrik yang mempunyai peranan amat penting dalam penyaluran tenaga listrik. Penyulang (berupa penghantar) memiliki sifat resistif sehingga
apabila dialiri arus akan menimbulkan rugi-rugi daya dan susut tegangan sepanjang penghantar. Susut tegangan ini mengakibatkan tegangan pada titik terima (beban) menjadi lebih kecil daripada titik kirim, sedangkan rugi daya akan didisipasikan menjadi panas di sepanjang saluran. Pada saluran distribusi primer, susut tegangan dan rugi daya sebagian besar terjadi di saluran dan transformator. Karena alasan demikian, penulis mengangkat judul Perhitungan Susut Tegangan dan Rugi Daya pada Penyulang MG-3 di PT. PLN (Persero) Area Binjai Rayon Kuala. 1.2 Rumusan Masalah Jaringan distribusi primer 20 KV memiliki peranan yang sangat penting dalam penyaluran daya listrik dari gardu induk ke konsumen. Akan tetapi, keandalan suatu sistem tenaga listrik menurun karena disebabkan oleh susut tegangan maupun rugi-rugi daya pada penghantar. Sehingga daya yang tersalurkan dari gardu induk ke konsumen juga menurun. Hal tersebut pun menyebabkan kerugian bagi kedua belah pihak, pelanggan (konsumen) dan PT. PLN (Persero) sebagai penyedia jasa. Tentunya hal tersebut tidak diinginkan oleh siapapun, sehingga diperlukan usaha-usaha untuk mengurangi susut tegangan dan rugi-rugi daya pada penghantar untuk menciptakan sistem tenaga listrik yang andal. 1.3 Batasan Masalah Tugas akhir ini membahas tentang operasi sistem distribusi penyulang (feeder) tegangan menengah. Dalam penulisan dan penyusunan tugas akhir ini, penulis membatasi permasalahan dalam ruang lingkup : gardu induk (GI), penyulang (feeder), serta analisa perhitungan terhadap susut tegangan dan rugi-rugi daya pada penghantar. 1.4 Tujuan Adapun tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui keandalan sistem distribusi di PT. PLN (Persero) Rayon Kuala dengan melakukan perhitungan terhadap susut tegangan dan rugi daya pada penyulang (feeder) MG - 3. 1.5 Manfaat Manfaat dari penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : a. Penulis dapat lebih memahami mengenai pengoperasian sistem distribusi primer 20 KV;
b. Penulis lebih memahami aliran daya pada penyulang (feeder) dari gardu induk (GI) beserta komponen-komponen proteksi pada jaringan tegangan menengah (JTM); Diharapkan tugas akhir ini dapat bermanfaat sebagai referensi untuk mengetahui keandalan suatu sistem distribusi melalui perhitungan susut tegangan dan rugi daya pada penghantar. 1.6 Metode Pengumpulan Data Adapun metode pengumpulan data yang diterapkan oleh penulis dalam penyelesaian laporan Tugas Akhir ini sekaligus di dalam pengambilan data dengan cara/metode sebagai berikut : a. Metode literature Dalam metode ini, Penulis mengambil data-data yang berkaitan dengan judul Tugas Akhir dari buku-buku referensi maupun internet. b. Metodediskusi Dalam metode ini, Penulis memperoleh informasi yang berkaitan dengan judul Tugas Akhir dari beberapa pihak, termasuk dosen pembimbing, supervisor teknik di PT. PLN (Persero) Rayon Kuala, dan juga teman-teman di kelas EL-6E. c. Metode peninjauan langsung Dalam metode ini, Penulis secara langsung meninjau ke lapangan untuk memperoleh data, informasi serta gambar-gambar yang berhubungan dengan judul tugas akhir untuk dipublikasikan. 1.7 Sistematika Penulisan Laporan tugas akhir ini memaparkan hasil peninjauan tentang operasi sistem distribusi pada penyulang MG-3 di PT. PLN (Persero) Rayon Kuala. Untuk mempermudah pembaca dalam memahami isi laporan ini, maka Penulis menyusun tugas akhir ini dalam beberapa bab, yang masing-masing bab memiliki keterkaitan dengan bab yang lain. Bab yang terkandung dalam laporan ini adalah: BAB 1 PENDAHULUAN Bab ini berisikan tentang Latar Belakang, Batasan Masalah, Rumusan Masalah, Tujuan Penulisan, Metode Pengumpulan Data, dan Manfaat dari laporan Tugas Akhir ini.
BAB 2 LANDASAN TEORI Dalam bab ini terkandung teori-teori singkat dan pendukung tentang operasi sistem distribusi tegangan menengah 20 KV, meliputi: sistem tenaga listrik, gardu induk (GI), material utama pada sistem distribusi, rumus-rumus terkait, komponen-komponen proteksi pada jaringan distribusi, gangguan pada jaringan distribusi, dll. BAB 3 PENYULANG (FEEDER) MG-3 Dalam bab ini terkandung informasi tentang penyulang MG-3, meliputi antara lain: gambaran umum penyulang MG-3, data-data yang terkait dengan penyulang MG-3, perhitungan jatuh tegangan dan rugi daya pada penyulang MG-3, serta Standard Operational Procedure (SOP) pada penyulang MG-3. BAB 4 SIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi tentang kesimpulan dari seluruh pembahasan yang dipaparkan mengenai pengoperasian sistem distribusi di penyulang MG-3 beserta saran kepada PT. PLN (Persero) Rayon Kuala.