SKRIPSI ANALISIS KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN PADA JARINGAN DISTRIBUSI SEKUNDER GARDU DISTRIBUSI DS 0587 DI PT. PLN (Persero) DISTRIBUSI BALI RAYON DENPASAR WAHYU SUSONGKO NIM. 0819451020 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR - BALI 2015
ANALISIS KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN PADA JARINGAN DISTRIBUSI SEKUNDER GARDU DISTRIBUSI DS 0587 DI PT. PLN (Persero) DISTRIBUSI BALI RAYON DENPASAR Skripsi Diajukan Sebagai Prasyarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana S1 (Strata 1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana WAHYU SUSONGKO NIM : 0819451020 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015 iii
KATA PENGANTAR Pertama tama perkenankanlah penulis memanjatkan puji syukur kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya atas asung kerta wara nugraha- Nya, tugas akhir yang berjudul ANALISIS KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN PADA JARINGAN DISTRIBUSI SEKUNDER GARDU DISTRIBUSI DS 0587 DI PT. PLN (Persero) DISTRIBUSI BALI RAYON DENPASAR dapat diselesaikan. Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis banyak memperoleh petunjuk dan bimbingan dari berbagai pihak. Sehingga pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar besarnya kepada: 1. Bapak Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT, PhD. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Wayan Gede Ariastina, ST., M.Eng,Sc., PhD.. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. 3. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT. sebagai pembimbing pertama. 4. Bapak Ir. I Nyoman Bidiastra, M. Kes., MT sebagai pembimbing kedua. 5. Bapak Ir. I Gusti Ngurah Janardana, M.Erg., bapak Ir. Gede Dyana Arjana, MT., serta bapak Ir. I Wayan Arta Wijaya, M.Erg., MT. selaku dosen penguji. 6. Semua pihak yang turut membantu, baik secara langsung ataupun tidak langsung yang penulis tidak dapat menyebutkan satu persatu, sehingga terselesaikan usulan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan penulisan di masa yang akan datang. Semoga Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian tugas akhir ini. Denpasar, Desember 2015 Penulis v
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 siang dan malam hari di Jaringan Distribusi Sekunder DS 0587. Besar nilai rugi-rugi daya dari proses penghitungan akan direpresentasikan melalui simulasi menggunakan perangkat lunak ETAP Power Station 7.5. Berdasarkan hasil analisis, ketidakseimbangan beban pada jaringan distribusi sekunder DS 0587 telah menyebabkan terjadinya rugi-rugi daya. Besar rugi-rugi daya beban seimbang pada siang hari sebesar 0,54 kw dengan prosentase rugi-rugi sebesar 0,86%, dan waktu malam hari sebesar 1,2 kw dengan prosentase rugi-rugi sebesar 1,48%. Sedangkan rugi-rugi untuk beban tidak seimbang waktu siang hari sebesar 0,66 kw dengan prosentase rugi-rugi sebesar 1,06%, dan waktu malam hari sebesar 1,46 kw dengan prosentase rugi-rugi sebesar 1,8%. Kata Kunci : beban seimbang dan tidak seimbang, rugi-rugi daya, gardu distribusi vi
ABSTRACT The difference in 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) in a power distribution network. Inter-phase load balancing is one way in which to suppress losses due to load imbalance. This research was conducted by analyzing the power loss situation balanced and unbalanced loads during the day and night in the Secondary Distribution Network DS 0587. Large power loss value of the counting process will be represented through the use of simulation software ETAP Power Station 7.5. Based on the analysis, load imbalance in the secondary distribution network DS 0587 has caused the power loss. Large power losses during the daytime balanced load of 0.54 kw with percentage losses of 0.86%, and the night time of 1.2 kw with percentage losses amounted to 1.48%. While the loss for unbalanced load time of day by 0.66 kw with percentage losses amounted to 1.06%, and during the night by 1.46 kw with percentage losses of 1.8%. Keywords: balanced and unbalanced load, power losses, distribution substation vii
DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS... ii LEMBAR PRASYARAT GELAR SARJANA... iii LEMBAR PENGESAHAN... iv KATA PENGANTAR... v ABSTRAK... vi ABSTRACT... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan Penelitian... 2 1.4 Manfaat Penelitian... 2 1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah... 2 1.6 Sistematika Penulisan... 3 BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1Tinjauan Mutakhir...... 4 2.2 Tinjauan Pustaka... 5 2.2.1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik... 5 2.2.2 Jaringan Distribusi Primer... 6 2.2.3 Konfigurasi Jaringan Distribusi Primer... 6 2.2.3.1 Sistem Radial... 7 2.2.3.2 Sistem Lingkar... 7 viii
2.2.3.3 Sistem Gugus... 8 2.2.3.4 Sistem Spindle... 9 2.2.4 Jaringan Distribusi Sekunder... 10 2.2.5 Impedansi Saluran... 11 2.2.6 Resistansi... 11 2.2.7 Reaktansi... 12 2.2.8 Sistem Tiga Fasa... 12 2.2.9 Keadaan Seimbang dan Tidak Seimbang... 14 2.2.10 Sistem Bintang (Y) dan Delta (Δ)... 15 2.2.10.1 Beban Seimbang Terhubung Bintang (Y)... 16 2.2.10.2 Beban Seimbang Terhubung Delta (Δ)... 17 2.2.10.3 Beban Tidak Seimbang Terhubung Bintang (Y)... 18 2.2.10.4 Beban Tidak Seimbang Terhubung Delta (Δ)... 18 2.2.11 Transformator Distribusi... 19 2.2.11.1 Prinsip Kerja Transformator... 20 2.2.11.2 Arus Beban penuh Transformator... 20 2.2.12 Penyaluran dan Rugi-rugi Daya... 22 2.2.13 Rugi-rugi Daya pada Jaringan Distribusi... 23 2.2.14 Simulasi Ketidakseimbangan Menggunakan Program ETAP... 24 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian... 26 3.2 Data... 26 3.2.1 Sumber data... 26 3.2.2 Jenis data... 26 3.3 Teknik Pengumpulan Data... 27 3.3.1 Alat Penelitian... 27 3.3.2 Cara Pengambilan Data... 27 3.4 Metode Analisis Data... 27 3.5 Alur Analisis... 28 ix
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Gambaran Umum JTR DS 0587... 29 4.2 Data Sistem Kelistrikan di JTR DS 0587... 29 4.3 Perhitungan Prosentase Pembebanan Transformator... 32 4.4 Perhitungan Ketidakseimbangan Beban pada Transformator... 33 4.5 Analisis Rugi-rugi Daya pada JTR DS 0587... 35 4.5.1 Menentukan Impedansi Saluran... 35 4.5.2 Analisis Rugi-rugi Daya Beban Seimbang... 35 4.5.2.1 Perhitungan Rugi-rugi Daya pada LVTC... 36 4.5.2.2 Perhitungan Rugi-rugi Daya pada NFA2X... 44 4.5.3 Analisis Rugi-rugi Daya Beban tidak Seimbang... 48 4.5.3.1 Perhitungan Rugi-rugi Daya pada LVTC... 48 4.5.3.2 Perhitungan Rugi-rugi Daya pada NFA2X... 64 4.6 Hasil Perbandingan Rugi-rugi Daya... 72 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 73 5.2 Saran... 73 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik... 5 Gambar 2.2 Jaringan Distribusi Primer Tipe Radial... 7 Gambar 2.3 Jaringan Distribusi Tipe Lingkar (Loop)... 8 Gambar 2.4 Jaringan Distribusi Tipe Mesh... 9 Gambar 2.5 Jaringan Distribusi Tipe Spindle... 10 Gambar 2.6 Sistem Tiga Fasa.....13 Gambar 2.7 Bentuk Gelombang pada Sistem Tiga Fasa... 14 Gambar 2.8 Vektor Diagram Arus..... 15 Gambar 2.9 Sistem hubung bintang (Y) dan Sistem hubung delta (Δ).. 15 Gambar 2.10 Hubungan Bintang... 16 Gambar 2.11 Hubungan Delta... 17 Gambar 2.12 Beban Tidak Seimbang Terhubung Bintang Empat Kawat... 18 Gambar 2.13 Beban Tidak Seimbang Terhubung Delta..... 19 Gambar 2.14 Toolbar pada Edit Mode ETAP 7.5... 25 Gambar 3.1 Alur Analisis... 28 Gambar 4.1 Konfigurasi JTR dan SR Gardu Distribusi DS 0587... 30 xi
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Klasifikasi jumlah pelanggan menurut daya kontrak.....30 Tabel 4.2 Data Penghantar JTR dan SR DS 0587... 31 Tabel 4.3 Rekapitulasi Hasil Pengukuran Beban Masing-masing Pelanggan... 31 Tabel 4.4 Rugi-rugi Daya beban Seimbang pada Penghantar LVTC... 43 Tabel 4.5 Total Rugi-rugi Daya Beban Seimbang... 47 Tabel 4.6 Beban JTR Seimbang... 47 Tabel 4.7 Rugi-rugi beban Tidak Seimbang pada Penghantar LVTC... 64 Tabel 4.8 Total Rugi-rugi Daya Beban Tidak Seimbang... 71 Tabel 4.9 Beban JTR Tidak Seimbang... 71 Tabel 4.10 Perbandingan Rugi-rugi Daya Pada JTR DS 0587... 72 xii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Data Pelanggan PT. PLN (Persero) Tegangan Rendah JTR DS 0587 Lampiran B Data Beban Jurusan Dan Panjang Penghantar JTR DS 0587 Lampiran C Data Impedansi Saluran LVTC dan NFA2X Lampiran D Rugi-rugi Daya Beban Seimbang Pada Seluruh Penghantar NFA2X Lampiran E Rugi-rugi Daya Beban Tidak Seimbang Pada Seluruh Penghantar NFA2X Lampiran F Complete Report ETAP 7.5 Waktu Siang Hari Beban Seimbang Lampiran G Complete Report ETAP 7.5 Waktu Malam Hari Beban Tidak Seimbang Lampiran H Complete Report ETAP 7.5 Waktu Siang Hari Beban Seimbang Lampiran I Complete Report ETAP 7.5 Waktu Malam Hari Beban Tidak Seimbang Lampiran J Single Line Diagram JTR DS 0587 xiii