BAB IV ANALISA PERENCANAAN INSTALASI DISTRIBUSI SALURAN UDARA TEGANGAN MENENGAH 20 KV Pada bab ini akan dibahas analisa perhitungan biaya instalasi saluran udara pada jaringan distribusi berdasarkan besarnya beban pada pelanggan, panjang saluran dari Gardu Distribusi ke Gardu Distribusi yang akan ditarik, besarnya penampang konduktor yang akan digunakan dan beberapa komponen peralatan teknis yang lainnya. Juga disertai dengan perhitungan rugi-rugi listrik, sehingga akan didapatkan biaya investasi awal dan biaya penyaluran yang optimum dan ekonomis. Dalam membuat rancangan instalasi jaringan distribusi dibutuhkan data-data dasar seperti: harga satuan, konstanta, koefisien, asumsi dan prakiraan beban yang harus cukup andal dan tepat sesuai dengan tujuan perencanaan. Sedangkan untuk menganalisa perhitungan teknis dan ekonomis pada jaringan distribusi, akan dilakukan dengan cara memperbesar atau memperkecil ukuran penampang konduktor yang digunakan. Sehingga akan didapat biaya yang ekonomis, dan ukuran konduktor yang dapat diandalkan tanpa mengurangi batasanbatasan yang layak sesuai dengan persyaratan yang berlaku. Untuk mempermudah dalam melakukan analisis maka pembahasan akan dibagi dalam beberapa bagian, yaitu: a. Analisis teknis dari penampang konduktor, yang menghasilkan besaran panampang konduktor yang digunakan aman dan dapat diandalkan sesuai dengan kenaikan arus beban dan kenaikan pertumbuhan pelanggan. b. Analisis ekonomis dari penampang konduktor, yang menghasilkan biaya penyaluran yang ekonomis. 26
4.1. TINJAUAN LOKASI Sebagai bahan analisis perencanaan, diambil sebuah Gardu Induk (GI) di area Cikokol yang merupakan penyulang 20 KV, 3 fasa, saluran udara menggunakan penghantar AAAC seperti terlihat pada gambar 4.1. Direncanakan akan ditarik instalasi jaringan distribusi baru sepanjang 2 km dari Gardu Distribusi DK 102 (titik B) ke Gardu Distribusi DK 103S (titik C) untuk mensuplai beban ke pelanggan dan jaringan yang terlalu jauh. Sesuai dengan kebutuhan beban yang ada, maka direncanakan Transformator yang digunakan adalah sebesar 250 kva, maka besar arus (I) adalah: I = = 7,2 A GD DK 103S C 2 km GD DK 102 GI 60 MVA A B Gambar 4.1 Penyulang tegangan menengah 27
4.2. PERHITUNGAN BIAYA 4.2.1. Biaya Tetap Biaya investasi penarikan jaringan distribusi saluran udara tegangan menengah 20 KV dengan jarak 2 km, maka biaya investasi dapat dilihat pada tabel 4.1. Tabel 4.1 Biaya investasi No. Kebutuhan Material Volume Harga Satuan Harga Total 1 Trafo Dist 250 kva 1 bh Rp 64.130.000 Rp 64.130.000 2 Travers UNP tunggal 12-1800 mm² 2 bh Rp 163.000 Rp 326.000 3 Box Rak TR 630 A/4 jrs + NH Fuse 250 A 1 bh Rp 16.111.000 Rp 16.111.000 4 Pipa Arde TM panjang 6 m untuk pentanahan 4 bh Rp 690.000 Rp 2.760.000 5 Pin Isolator 46 bh Rp 140.000 Rp 6.440.000 6 Hang Isolator 150 bh Rp 170.000 Rp 25.500.000 7 L Arrester 20-24 kv 3 bh Rp 668.000 Rp 2.004.000 8 Cut Out 20 kv, 100A 3 bh Rp 487.000 Rp 1.461.000 9 Tiang beton 11/350 dan 50 bh Rp 1.650.000 Rp 82.500.000 Total Biaya Investasi Rp 201.232.000 Sumber PT. PLN (PERSERO) AJ Tangerang Dari tabel 4.1 didapat biaya investasi awal (Ha) sebesar Ha = Rp 201.232.000,- / 2 km = Rp 100.616.000.,- / km Biaya pemasangan (Hp) 20% dari biaya investasi awal, maka: Hp = 20% x biaya investasi = 20% x Rp 100.616.000,- = Rp 20.123.200,- / km Biaya pemeliharaan (Hh) = RP 2.000.000,- / km Maka biaya tetap/th (Ho) dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (3.6) untuk faktor diskon (i) = 15%, masa ekonomis (n) = 25 tahun. Ho = {( Rp 100.616.000,- + Rp 20.123.200,- ) x 0,15 } + Rp 2.000.000,- = Rp 20.110.880,- 28
4.2.2. Biaya Penampang Konduktor Untuk mengetahui biaya konduktor, terlebih dahulu harus diketahui nilai faktor rugirugi penampang konduktor (kq) dengan menggunakan persamaan (3.7) dimana N = 3, hq = Rp 21.746.000,- / km mm² dan Fc = 0,15, maka: kq = 3 x Rp 21.746.000,- x 0,15 = Rp 9.785.700,- /km/mm²/th yaitu: Maka biaya konduktor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.6), - Untuk q = 300 mm²: Hq = Rp 9.785.700,- x 300 = Rp 2.935.570.000,- /km/th - Untuk q = 240 mm²: Hq = Rp 9.785.700,- x 240 = Rp 2.348.855.000,- /km/th - Untuk q = 150 mm²: Hq = Rp 9.785.700,- x 150 = Rp 1.467.855.000,- /km/th 4.2.3. Biaya Rugi Listrik Faktor rugi-rugi listrik didapat dengan menggunakan persamaan (3.11) untuk Fb = 0,5 yaitu: Fr = 0,3 x (0,5) + 0,7 x (0,5)² = 0,325 Dengan menggunakan persamaan (3.12) energi rugi-rugi per km per tahun (Er) dapat dihitung, dimana p = 3, Fr = 0,325, I = 7,2 A, yaitu: - Untuk q = 300 mm²: Er = 3 x 0,100 x (7,2²) x 0,325 x 8,76 = 44 kwh/km/th 29
- Untuk q = 240 mm²: Er = 3 x 0,125 x (7,2²) x 0,325 x 8,76 = 55 kwh/km/th - Untuk q = 150 mm²: Er = 3 x 0,206 x (7,2²) x 0,325 x 8,76 = 91 kwh/km/th Maka biaya rugi (susut) listrik selama 1 tahun dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.8), untuk hr = Rp 495,-/kWh - Untuk q = 300 mm²: Hr = 44 kwh/km/th x Rp 495,-/kWh = Rp 21.780,- /km/th - Untuk q = 240 mm²: Hr = 55 kwh/km/th x Rp 495,-/kWh = Rp 27.225,- /km/th - Untuk q = 150 mm²: Hr = 91 kwh/km/th x Rp 495,-/kWh = Rp 45.045,- /km/th 4.2.4. Total Biaya Penyaluran Total biaya penyaluran untuk periode 1 tahun diperoleh dengan menggunakan persamaan (3.1) - Untuk q = 300 mm²: H = Rp (20.110.880,- + 2.935.710.000,- + 21.780,-) = Rp 2.955.842.660,- /km/th - Untuk q = 240 mm²: H = Rp (20.110.880,- + 2.348.568.000,- + 27.225,-) = Rp 2.368.706.105,- /km/th 30
- Untuk q = 150 mm²: H = Rp (20.110.880,- + 1.467.855.000,- + 45.045,-) = Rp 1.488.010.925,- /km/th Tabel 4.2 Total biaya penyaluran q Ho Hr (mm²) (Rp/km/th) Hq (Rp/km/th) (Rp/km/th) H (Rp/km/th) 300 20.110.880,- 2.935.710.000,- 21.780,- 2.955.842.660,- 240 20.110.880,- 2.348.568.000,- 27.225,- 2.368.706.105,- 150 20.110.880,- 1.467.855.000,- 45.045,- 1.488.010.925,- 4.3. MENGHITUNG RUGI-RUGI TOTAL PER TAHUN PADA SALURAN Untuk mempermudahkan analisis, maka perhitungan biaya hanya dilakukan pada satu jurusan yaitu titik B C, dan parameter yang digunakan untuk mendapatkan pola penyaluran yang baik seperti dijelaskan pada bagian 3.5 adalah a = 2, b = 0,5 sehingga untuk menghitung jatuh tegangan pada titik B C ( ) berikut: Untuk q = 300 mm²: a. Menghitung faktor pertumbuhan (G), dengan menggunakan persamaan (3.19) untuk a = 2, G = = 1,4711 b. Menghitung faktor distribusi rugi-rugi (D) dengan menggunakan persamaan (3.16) untuk b = 0,5, D = = 0,76 c. Menghitung Z (impedansi), untuk r = 0,100 dan x = 0,094, Z = = 0,137 31
d. Menghitung arus ekivalen karena pengaruh distribusi arus dan pertumbuhan beban dengan menggunakan persamaan (3.20) untuk Isa = 7,2 A, G = 1,4711 dan D = 0,76, Ieq = 7,2 x 0,76 x 1,4711 = 8,05 A Maka arus pangkal tahun ke-n (Isn) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.21) untuk a = 2, G = 1,4711 dan D = 0,76, Isn = = 14,4 A e. Menghitung jatuh tegangan titik B C ( ) sepanjang saluran dengan menggunakan persamaan (3.23) untuk Z = 0,137, L= 2 km, Isn = 14,4 A dan kb = (1 + 0,5)/2 = 0,75, maka: = x 100% = 0,015% Selanjutnya untuk menghitung rugi total rata-rata per tahun, dengan langkahlangkah a. Menghitung rugi rata-rata per tahun pada titik B C ( ) dengan menggunakan persamaan (3.25) untuk Ieq = 8,05 A, r = 0,100 ohm, L = 2 km dan Fr = 0,325 Eu = 3 x (8,05²) x 0,100 x 2 x 0,325 x 8,76 = 110,695 kwh/th b. Menghitung arus efektif (Ieff) pada titik B C dengan menggunakan persamaan (3.24) untuk Isn = 14,4 A dan a = 2, Ieff = = 10,4 A c. Menghitung energi rata-rata per tahun (U) dengan menggunakan persamaan (3.26) untuk Ieff = 10,4 A, V = 20kV, cos θ = 0,85 dan Fb = 0,5 U = 3 x 20kV x 10,4 x 0,85 x 0,5 x 8,76 = 1.341,272 kwh 32
Maka rugi total rata-rata per tahun (Et %) dengan menggunakan persamaan (3.27) Et (%) = x 100% = 8% Untuk q = 240 mm²: a. Menghitung faktor pertumbuhan (G), dengan menggunakan persamaan (3.19) untuk a = 2, G = = 1,4711 b. Menghitung faktor distribusi rugi-rugi (D) dengan menggunakan persamaan (3.16) untuk b = 0,5, D = = 0,76 c. Menghitung Z (impedansi), untuk r = 0,125 dan x = 0,097, Z = = 0,158 d. Menghitung arus ekivalen karena pengaruh distribusi arus dan pertumbuhan beban dengan menggunakan persamaan (3.20) untuk Isa = 7,2 A, G = 1,4711 dan D = 0,76, Ieq = 7,2 x 0,76 x 1,4711 = 8,05 A Maka arus pangkal tahun ke-n (Isn) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.21) untuk a = 2, G = 1,4711 dan D = 0,76, Isn = = 14,4 A 33
e. Menghitung jatuh tegangan titik B C ( ) sepanjang saluran dengan menggunakan persamaan (3.23) untuk Z = 0,158, L = 2 km, Isn = 14,4 A dan kb = (1 + 0,5)/2 = 0,75, maka: = x 100% = 0,017% Selanjutnya untuk menghitung rugi total rata-rata per tahun, dengan langkahlangkah a. Menghitung rugi rata-rata per tahun pada titik B C ( ) dengan menggunakan persamaan (3.25) untuk Ieq = 8,05 A, r = 0,125 ohm, L = 2 km dan Fr = 0,325 Eu = 3 x (8,05²) x 0,125 x 2 x 0,325 x 8,76 = 138,37 kwh/th b. Menghitung arus efektif (Ieff) pada titik B C dengan menggunakan persamaan (3.24) untuk Isn = 14,4 A dan a = 2, Ieff = = 10,4 A c. Menghitung energi rata-rata per tahun (U) dengan menggunakan persamaan (3.26) untuk Ieff = 10,4 A, V = 20kV, cos θ = 0,85 dan Fb = 0,5 U = 3 x 20kV x 10,4 x 0,85 x 0,5 x 8,76 = 1.341,272 kwh Maka rugi total rata-rata per tahun (Et %) dengan menggunakan persamaan (3.27) Et (%) = x 100% = 10% 34
Untuk q =150 mm²: a. Menghitung faktor pertumbuhan (G), dengan menggunakan persamaan (3.19) untuk a = 2, G = = 1,4711 b. Menghitung faktor distribusi rugi-rugi (D) dengan menggunakan persamaan (3.16) untuk b = 0,5, D = = 0,76 c. Menghitung Z (impedansi), untuk r = 0,206 dan x = 0,104, Z = = 0,231 d. Menghitung arus ekivalen karena pengaruh distribusi arus dan pertumbuhan beban dengan menggunakan persamaan (3.20) untuk Isa = 7,2 A, G = 1,4711 dan D = 0,76, Ieq = 7,2 x 0,76 x 1,4711 = 8,05 A Maka arus pangkal tahun ke-n (Isn) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.21) untuk a = 2, G = 1,4711 dan D = 0,76, Isn = = 14,4 A e. Menghitung jatuh tegangan titik B C ( ) sepanjang saluran dengan menggunakan persamaan (3.23) untuk Z = 0,231 L = 2 km, Isn = 14,4 A dan kb = (1 + 0,5)/2 = 0,75, maka: = x 100% = 0,025% 35
Selanjutnya untuk menghitung rugi total rata-rata per tahun, dengan langkahlangkah f. Menghitung rugi rata-rata per tahun pada titik B C ( ) dengan menggunakan persamaan (3.25) untuk Ieq = 8,05 A, r = 0,206 ohm, L = 2 km dan Fr = 0,325 Eu = 3 x (8,05²) x 0,206 x 2 x 0,325 x 8,76 = 228,033 kwh/th g. Menghitung arus efektif (Ieff) pada titik B C dengan menggunakan persamaan (3.24) untuk Isn = 14,4 A dan a = 2, Ieff = = 10,4 A h. Menghitung energi rata-rata per tahun (U) dengan menggunakan persamaan (3.26) untuk Ieff = 10,4 A, V = 20kV, cos θ = 0,85 dan Fb = 0,5 U = 3 x 20kV x 10,4 x 0,85 x 0,5 x 8,76 = 1.341,272 kwh Maka rugi total rata-rata per tahun (Et %) dengan menggunakan persamaan (3.27) Et (%) = x 100% = 17% Tabel 4.3 Jatuh tegangan dan rugi total rata-rata per tahun Penampang Jatuh Rugi Total Rata-rata Konduktor (mm²) Tegangan (ΔV %) per tahun (Et %) 300 0,015% 8% 240 0,017% 10% 150 0,025% 17% 36