BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Proses Penyaluran Tenaga Listrik Gambar 2.1. Proses Tenaga Listrik Energi listrik dihasilkan dari pusat pembangkitan yang menggunakan energi potensi mekanik (air, uap, gas, panas bumi, nuklir, dll) untuk menggerakkan turbin yang porosnya dikopel dengan generator. Dari generator yang berputar menghasilkan energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan dinaikkan tegangannya dengan trafo Step Up dari 20 kv menjadi 150 kv, lalu disalurkan melalui saluran transmisi ke Gardu Induk Tegangan Tinggi (GITT) dan pelanggan tegangan tinggi (150 kv). Di GITT tegangan diturunkan dengan trafo Step Down dari 150 kv ke 20 kv. Kemudian tenaga listrik disalurkan melalui jaringan distribusi menuju ke pelanggan tegangan menegah (20 kv) dan trafo distribusi. Pada trafo distribusi tegangan diturunkan dari 20 kv menjadi 380 volt dan selanjutnya didistribusikan ke pelanggan umum. 6
2.2. Jenis Konfigurasi Jaringan Pola konfigurasi JTM berdasarkan SPLN 68-2: 1986 dapat dibagi kedalam 4 kelompok besar yaitu: 1) Konfigurasi radial 2) Konfigurasi open loop (open ring) 3) Konfigurasi spindel 4) Konfigurasi spot network Dalam operasionalnya kebanyakan sistem adalah beroperasi radial, sangat jarang sebuah sistem distribusi beroperasi dalam kondisi loop. Konfigurasi radial adalah pola jaringan untuk beban rendah. Pada daerah pedesaan atau beban pedesaan pada umumnya dioperasikan dengan sistem radial murni. Dalam sistem radial murni ini, maka tidak ada pengalihan beban ke penyulang lain jika ada section penyulang yang terganggu, sehingga pada umumnya penyulang radial mempunyai tingkat keandalan yang rendah (Tingkat Keandalan I). PMT 150 KV 150 KV TRAFO DAYA 20 KV Gambar 2.2. Konfigurasi Radial 7
Konfigurasi open loop (open ring) adalah pola jaringan untuk beban sedang. Pada daerah atau lokasi dengan beban relatif sedang, untuk mendukung mutu dan keandalan sistem pada umumnya beroperasi dengan sistem open loop (open ring) atau non spindel. Dalam sistem ini akan banyak terdapat perlengkapan distribusi seperti LBS, recloser, gardu hubung dan sectionalizer guna mendukung manuver beban jaringan serta melokalisir gangguan, sehingga pada umumnya penyulang open loop (open ring) mempunyai tingkat keandalan sedang (Tingkat Keandalan II). PMT 150 KV 150 KV TRAFO DAYA 20 KV SSO TREE BRANCH SSO TREE BRANCH SSO TREE BRANCH SSO TREE BRANCH LBS NORMALY OPEN Gambar 2.3. Konfigurasi Open Loop Konfigurasi spindel adalah pola jaringan untuk beban padat. Pada daerah yang mempunyai beban padat, serta mutu pelayanan dan keandalan menjadi tuntutan utama maka sebaiknya sistem beroperasi dalam konfigurasi spindel. Apabila area pelayanan cukup luas, maka akan terdapat beberapa cluster spindel yang saling terkait guna mendukung 8
EXPRESS FEEDER keandalan sistem, sehingga pada umumnya penyulang-penyulang spindel mempunyai tingkat keandalan tinggi (Tingkat Keandalan III). PMT 150 KV 150 KV TRAFO DAYA 20 KV SKB (BUKA) Gambar 2.4. Konfigurasi Spindel Konfigurasi spot network adalah pola jaringan untuk beban spot network. Pada pelanggan yang tidak boleh padam (pelanggan VVIP), maka disuplai dengan pola jaringan spot network dengan minimal 2 penyulang sekaligus plus automatic change over/automatic transfer switch, sehingga pada umumnya penyulang-penyulang spot network mempunyai tingkat keandalan sangat tinggi (Tingkat Keandalan IV dan atau V). Misal : istana presiden, gedung MPR, bandar udara dan rumah sakit 9
FEEDER GARDU INDUK PMT 150 KV 150 KV TRAFO DAYA 20 KV GARDU KONSUMEN Gambar 2.5. Konfigurasi Spot Network 2.3. Keandalan pasokan listrik 2.3.1. Kategori Keandalan JTM Tingkat keandalan JTM pada sebuah sistem distribusi tenaga listrik dibagi menjadi 5 tingkat : 1) Tingkat Keandalan I, dimungkinkan padam berjam-jam (radial). 2) Tingkat Keandalan II, padam beberapa jam (open loop). 3) Tingkat Keandalan III, padam beberapa menit (spindle). 4) Tingkat Keandalan IV, padam beberapa detik (double incoming). 5) Tingkat Keandalan V, tanpa padam (double penyulang / backup). Keandalan jaringan distribusi tenaga listrik tergantung dari : 1) Panjang jaringan. 2) Jenis jaringan (SUTM atau SKTM). 10
3) Komponen-komponen distribusi yang terpasang. 4) Pengaman/proteksi yang terpasang. 2.3.2. LPR (Lama Padam Rata Rata) Salah satu indikator kehandalan sistem penyaluran tenaga listrik adalah LPR (lama gangguan rata rata) / SAIDI (System Average Interruption Duration Index). Indikator ini menunjukkan seberapa lama waktu yang dibutuhkan suatu sistem untuk dapat normal kembali setelah gangguan. Semakin kecil nilai dari LPR maka semakin handal suatu sistem beroperasi. Ada pun rumus perhitungan LPR / SAIDI adalah sebagai berikut : 2.4. Kuat Hantar Arus Penghantar / KHA Penghantar Jenis kabel yang sering digunakan PT PLN (Persero) Area Banten Utara adalah AAAC (Campuran Aluminium Paduan Telanjang) untuk Saluran Udara Tegangan Menengah / SUTM dan NA2XSEYBY (kabel tanah berinti tiga berpenghantar aluminium berisolasi XLPE, berpelindung bebat tembaga pada tiap inti, berperisai baja serta berselubung PVC) untuk Saluran Kabel Tegangan Menengah (SKTM). KHA dari penghantar AAAC seperti yang dimaksud dalam Tabel 2.4, dihitung atas dasar kondisi berikut: a) Arus bolak balik 50 Hz b) Kecepatan angin 0,6 m/detik c) Pengaruh sinar matahari yang menyebabkan suhu keliling 35 o C 11
d) Suhu penghantar maksimum 80 o C Pada keadaan tanpa angin, KHA terus-menerus tersebut dalam tabel ini harus dikalikan dengan faktor koreksi 0,7 Tabel 2.4. KHA terus-menerus dari penghantar AAAC Luas Penampang (mm 2 ) KHA Terus menerus (Ampere) 16 105 25 135 35 170 50 (7 kawat) 210 50(19 kawat) 210 70 155 95 320 120 365 150 425 185 490 240 585 300 670 400 810 500 930 630 1075 800 1255 1000 1450 Sumber data : SNI 04-0225-2000 Sedangkan KHA dari penghantar NA2XSEYBY seperti yang dimaksud dalam Tabel 2.5, dihitung atas dasar kondisi berikut: a) Arus bolak balik 50 Hz b) Tegangan pengenal 12/20 kv(24 kv) c) Suhu Keliling 30 o C Atau Suhu Tanah 30 o C 12
Jenis Kabel NA2XSEYBY NA2XSEYFGbY NA2XSEYRGbY Tabel 2.5. KHA terus-menerus dari penghantar NA2XSEYBY Luas Penampang Nominal mm2 KHA Terus - menerus Tegangan Pengenal 6/10 kv (12kV) Tegangan Pengenal 8,7/15kV (17,5 kv) & 12/20 kv(24 kv) Di tanah Di Udara (A) ( A) Di tanah (A) Di Udara ( A) 1 2 3 4 5 6 35 137 139 127 139 50 153 160 148 161 70 189 199 179 204 95 226 242 214 242 120 257 280 246 282 150 288 318 272 319 185 327 365 308 365 240 380 431 358 425 300 - - 398 481 Sumber data : SNI 04-0225-2000 2.5. Pembebanan Jaringan Dalam pengoperasian JTM, pembebanan tidak boleh melebihi kemampuan nominal atau KHA jaringan yang telah direncanakan, sehingga akan menghasilkan drop tegangan maupun susut paling kecil (minimal) yang sesuai dengan perencanaan. 2.6. Pemotongan Beban Ada beberapa faktor yang mengharuskan dilakukannya pemotongan beban, antara lain : a. Adanya ambang batas kabel dibebani, apabila mendekati atau bahkan melewati nilai ambang batas dari kabel (KHA kabel), maka kabel dapat rusak b. Pembebanan trafo diharuskan 50 60 % saja untuk mendapatkan susut terendah 13
c. Tersedianya cadangan / spare untuk manuver penyulang lain apabila penyulang lain gangguan. d. Adanya susut daya yang besar pada ujung jaringan apabila beban tinggi, jaringan terlalu panjang, atau ukuran kabel yang kecil (KHA tidak sesuai dengan beban yang disalurkan) 2.6.1.Metode Pemotongan Beban Ada beberapa metode pemotongan beban, yaitu sebagai berikut : a. Interkoneksi dengan penyulang terdekat Merupakan metode dimana suatu penyulang disambungkan ke penyulang lain yang dibatasi oleh suatu alat proteksi. Selain beban akan berkurang, kehandalan pasokan listrik suatu penyulang akan meningkat karena terdapat pilihan manuver penyulang lain apabila penyulang tersebut gangguan. b. Penarikan Jaringan Baru Metode ini memiliki keuntungan beban yang dipotong akan besar. Selain itu dapat digunakan untuk beban yang akan ada pada prediksi yang akan datang. Tetapi untuk investasi penarikan jaringan baru membutuhkan biaya yang besar. c. Pengadaan Trafo Gardu Induk Baru Metode lainnya adalah pengadaan trafo gardu induk baru. Metode ini cocok digunakan untuk memasok beban 10 tahun ke depan. 14
Investasi ini sangat mahal, sehingga dapat digolongkan pada rencana jangka panjang. Ada pun metode yang akan dipilih, didasari oleh kondisi geografis di lapangan dan efektifitas pemotongan beban baik secara teknik maupun secara ekonomi. 2.7. Program ETAP (Electric Transient and Analysis Program) ETAP merupakan suatu perangkat lunak yang mendukung sistem tenaga listrik. Perangkat ini mampu bekerja dalam keadaan offline untuk simulasi tenaga listrik, online untuk pengelolaan data real-time atau digunakan untuk mengendalikan sistem secara real-time. Fitur yang terdapat di dalamnya pun bermacam-macam antara lain fitur yang digunakan untuk menganalisa pembangkitan tenaga listrik, sistem transmisi maupun sistem distribusi tenaga listrik. ETAP dapat digunakan untuk membuat proyek sistem tenaga listrik dalam bentuk diagram satu garis (one line diagram) dan jalur sistem pentanahan untuk berbagai bentuk analisis, antara lain: aliran daya, hubung singkat, starting motor, trancient stability, koordinasi relay proteksi dan sistem harmonisasi. Proyek sistem tenaga listrik memiliki masing-masing elemen rangkaian yang dapat diedit langsung dari diagram satu garis. Untuk kemudahan hasil perhitungan analisis dapat ditampilkan pada diagram satu garis. ETAP Power Station memungkinkan anda untuk bekerja secara langsung dengan tampilan gambar single line diagram/diagram satu garis. Pada tugas akhir ini penggunaan ETAP sebagai suatu simulasi pemotongan beban penyulang Ayu secara diagram satu garis beserta parameter parameter 15
tekniknya, sehingga kita dapat menganalisa pemotongan beban mana yang paling efektif. 16
17