Seminar Nasional Peranan Ipteks Menuju Industri Masa Depan (PIMIMD-4) Institut Teknologi Padang (ITP), Padang, 27 Juli 2017 ISBN: 978-602-70570-5-0 http://eproceeding.itp.ac.id/index.php/pimimd2017 Analisa Dampak Pemecahan Beban Terhadap Susut Teknis Jaringan Menengah Arfita Yuana Dewi*, Asnal Effendi, Rizki Zukhra Dosen Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Padang Jln. ajah Mada Kandis Nanggalo Padang, Indonesia *Correspondence should be addressed to arftita.rachman@gmail.com Abstrak merupakan terpanjang dengan panjang total jaringan tegangan menengahnya 130,4 km. Kondisi saat ini, tegangan ujung di jaringan tegangan menegah adalah 18,9 kv, melebihi standar SPLN 72:1987 sebesar 5 %. Ini artinya drop tegangan pada sudah melebihi 5%. Untuk itu perlu dilakukan pemecahan beban dengan cara membangun Baru. Pemecahan beban berdampak terhadap susut teknis yaitu drop teganan dan rugi daya. Untuk menganalisa dan mengetahui seberapa besar perubahan susut teknis sebelum dan sesudah dilakukannya pemecahan beban, maka dilakukan simulasi menggunakan software ETAP 12.6. Berdasarkan hasil simulasi drop tegangan sebelum pemecahan beban adalah 5,18% dengan nilai tegangan ujung 18,965 kv. Setelah dilakukan pemecahan beban, drop tegangan adalah 4,31% dengan nilai tegangan ujung 19,138 kv. Rugi daya beban sebelum pemecahan beban adalah 69,3 kw atau 2,89 % dan setelah pemecahan beban adalah 44,2 kw atau 2,79 %. Berdasarkan hasil tersebut, penyebab susut teknis dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu arus beban, jarak serta luas penampang penghantar yang digunakan. Kata kunci: Susut teknis, Drop, ETAP 1. Pendahuluan Suatu sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian utama yaitu pembangkit, jaringan transmisi, dan jaringan distribusi. Sistem distribusi ketenagalistrikan memiliki peranan utama untuk mendistribusikan tenaga listrik dari penyedia ke pelanggan. PT. PLN (Persero) Rayon Lubuk Basung adalah salah satu unit pelayanan jaringan distribusi dibawah PT. PLN (Persero) Wilayah Sumatera Barat Area Bukittinggi. Area pelayanannya mencakup 5 Kecamatan yaitu Kecamatan Lubuk Basung, Kecamatan Tanjung Mutiara, Kecamatan Tanjung Raya, Kecamatan Ampek Nagari dan Kecamatan Palembayan. Dalam kondisi normal PT. PLN (Persero) Rayon Lubuk Basung disupply dari I Maninjau yang mempunyai outgoing empat yaitu I Maninjau, II Expres 1 H Lubas, III Pasar Usang dan IV Expres 2 H Lubas. Untuk II Expres 1 H Lubas dan IV Expres 2 H Lubas sebagai incoming untuk H Lubas. II Expres 1 H Lubas mempunyai outgoing dua yaitu 6 Sei Jariang dan 7 sedangkan IV Expres 2 H Lubas mempunyai outgoing dua yaitu 5 Kota & 8 Padang Koto adang. 7 merupakan feeder terpanjang dengan panjang total jaringan tegangan menengahnya 130,4 KM. Kondisi saat ini 7, tegangan ujung di jaringan tegangan menegah adalah 18,9 KV, melebihi standart SPLN 72:1987 sebesar 5 %. Ini artinya drop tegangan pada 7 sudah melebihi 5%. PT. PLN (Persero) Rayon Lubuk Basung berencana untuk melakukan pemecahan beban feeder dengan cara membangun feeder baru. Hal tersebut dilakukan untuk meningkatkan keandalan dan kualitas penyaluran tenaga listrik. Pemecahan beban 7 berdamapak pada perubahan pola operasi dan pembebanan pada feeder. Perubahan pembebanan ini berdampak terhadap perubahan drop tegangan dan rugi daya pada saluran tegangan menengah pada 7. Berdasarkan hal tersebut penulis melakukan pembahasan tentang Analisa Dampak Pemecahan Beban Terhadap Susut Teknis Jaringan Menengah. Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mengetahui berapa nilai susut teknis pada saluran jaringan tegangan menengah 2017 ITP Press. All rights reserved. DOI 10.21063/PIMIMD4.2017.233-239
234 sebelum dilakukannya pemecahan beban. 2. Mengetahui berapa nilai susut teknis pada saluran jaringan tegangan menengah sesudah dilakukannya pemecahan beban. 3. Mengetahui penyebab susut teknis pada saluran jaringan tegangan menengah. 2. Teori Dasar A. Sistem Tenaga Listrik Sistem distribusi ialah jaringan listrik antara pusat pembangkit sampai dengan pusat pemakaian. yang dibangkitkan oleh generator biasanya berkisar antara 6 KV sampai 20 KV tergantung dari pabrik pembuat. Untuk mencegah kerugian daya yang besar pada waktu mengirim tenaga listrik dari pembangkit melalui jaringan transmisi ke pusat-pusat beban yang letaknya sangat. jauh dari pembangkit maka sebelum ditransmisikan, tegangan ini dinaikkan terlebih dahulu menjadi 70 kv sampai 500 kv. Transmisi merupakan bagian yang menyalurkan energi listrik dari pusat listrik ke pusat beban yang diterima oleh ardu Induk (I). Untuk jarak yang sedang digunakan tegangan transmisi 70 kv. Untuk jarak yang jauh digunakan tegangan transmisi 150 kv sedangkan untuk jarak yang sangat jauh digunakan tegangan transmisi sampai 500 kv. Sistem distribusi ini dapat dikelompokkan ke dalam dua tingkat yaitu : a. Sistem Jaringan Distribusi Primer disebut Jaringan Menengah (JTM). b. Sistem Jaringan Distribusi Sekunder disebut Jaringan Rendah (JTR). Prosiding Seminar Nasional PIMIMD-4, ITP, Padang B. Daya Listrik Daya adalah energi yang dikeluarkan untuk melakukan usaha. Dalam sistem tenaga listrik, daya merupakan jumlah energi yang digunakan untuk melakukan kerja atau usaha. Daya Listrik dapat dibagi menjadi 3 macam atau segitiga daya yaitu sebagai berikut : a. Daya Aktif (P) b. Daya Semu (S) c. Daya Reaktif (Q) ambar 2. Segitiga daya C. Daya Aktif Daya aktif merupakan daya listrik yang digunakan untuk keperluan menggerakkan mesin-mesin listrik atau peralatan lainnya. Menurut P 1 = V x I x cos (Watt) P 3 = 3 x V x I x cos (Watt) Di mana : P = Daya aktif (Watt) V = (Volt) I = Arus (Ampere) cos = Faktor daya D. Daya Semu Daya semu merupakan daya listrik yang melalui suatu penghantar transmisi atau distribusi. Daya ini merupakan hasil perkalian antara tegangan dan arus yang melalui penghantar. S 1 = V x I (VA) S 3 = 3 x V x I (VA) S = Daya semu (VA) V = (Volt) I = Arus (Ampere) ambar 1. Jaringan distribusi tegangan menengah (JTM), jaringan tegangan rendah (JTR) dan sambungan rumah ke pelanggan E. Daya Reaktif Daya reaktif merupakan selisih antara daya semu yang masuk pada penghantar dengan daya
Prosiding Seminar Nasional PIMIMD-4, ITP, Padang 235 aktif pada penghantar itu sendiri, dimana daya ini terpakai untuk daya mekanik dan panas. Daya reaktif ini adalah hasil kali antara besarnya arus dan tegangan yang dipengaruhi oleh faktor daya. P 1 = V x I x sin (VAR) P 3 = 3 x V x I x sin (VAR) Q = Daya reaktif (VAR) V = (Volt) I = Arus (Ampere) sin = Faktor daya F. Rugi Rugi Pada Jaringan Distribusi Daya listrik yang dikirim dan disalurkan dari gardu induk maupun trafo distribusi ke konsumen mengalami rugi tegangan dan rugi daya. Jatuh tegangan merupakan besarnya tegangan yang hilang pada suatu penghantar. Jatuh tegangan pada saluran tenaga listrik secara umum berbanding lurus dengan panjang saluran dan beban serta berbanding terbalik dengan luas penampang penghantar. Besarnya jatuh tegangan dinyatakan baik dalam persen atau dalam besaran Volt. Besarnya batas atas dan bawah ditentukan oleh kebijaksanaan perusahaan kelistrikan. Perhitungan jatuh tegangan pada sistem jaringan khususnya pada sistem tegangan menengah masalah induktansi dan kapasitansinya diperhitungkan karena nilainya cukup berarti. Beberapa faktor penyebab terjadinya rugi tegangan (drop tegangan) dan rugi daya pada jaringan: a. Kerugian akibat panas Jika suatu penghantar dialiri arus listrik secara terus menerus maka akan menimbulkan panas, panas ini timbul akibat energy listrik yang mengalir pada penghantar tersebut. Semakin lama arus mengalir maka semakin panas penghantar dan semakin banyak energy listrik yang hilang karena energi tersebut berubah menjadi panas. Hal inilah yang menimbulkan kerugian karena jika energi itu hilang maka tegangan pada ujung penghantar tersebut akan berkurang. Semakin banyak energi yang menjadi panas maka semakin banyak tegangan yang menghilang. b. Kerugian akibat jarak Jarak sangat berpengaruh pada keandalan jaringan karena semakin jauh atau semakin panjang penghantar listrik tersebut maka akan banyak tegangan listrik yang menghilang karena penghantar itu saendiri memiliki hambatan atau tahanan, jadi karena jarak penghantar sangat jauh dari sumber atau pembangkit maka nilai hambatan penghantar itu sendiri akan mengurangi tegangan yang mengalir pada penghantar. c. Luas penampang kawat (penghantar) Arus listrik yang mengalir dalam penghantar selalu mengalami tahanan dari penghantar itu sendiri, besarnya tahanan tergantung pada jenis penghantarnya.. Drop Drop tegangan merupakan selisih antara tegangan kirim dengan tegangan terima pada jaringan distribusi. jatuh disebabkan oleh beberapa faktor yaitu arus, impedansi saluran dan jarak. Vd = I(R cos φ + X sin φ ) (Volt) Untuk jatuh tegangan line-line Vd = 3 I(R cos φ + X sin φ) (Volt) Mencari tegangan ujung : Vr=Vs-Vd Mencari persentase drop tegangan dapat menggunakan rumus : V=(Vs-Vr)/Vs x 100% Vd = Jatuh Vs = pangkal Vr = ujung V = Persentase drop tegangan R = resistansi saluran X = reaktansi saluran H. Rugi Daya Dalam proses transmisi dan distribusi tenaga listrik seringkali dialami rugi-rugi daya yang cukup besar yang diakibatkan oleh rugi-rugi pada saluran dan juga rugi-rugi pada trafo yang digunakan. Kedua jenis rugi-rugi daya tersebut memberikan pengaruh yang besar terhadap kualitas daya serta tegangan yang dikirimkan ke sisi pelanggan. Nilai tegangan yang melebihi batas toleransi akan dapat menyebabkan tidak optimalnya kerja dari peralatan listrik di sisi konsumen. Selain itu rugi-rugi daya yang besar akan menimbulkan kerugian finansial di sisi perusahaan pengelola listrik. Berikut adalah penjelasan mengenai rugi-rugi yang terjadi pada jaringan distribusi (Rugi-Rugi Saluran). Pemilihan jenis kabel yang akan digunakan pada jaringan distribusi merupakan faktor penting yang harus diperhatikan dalam perencanaan dari suatu sistem tenaga listrik.
236 Prosiding Seminar Nasional PIMIMD-4, ITP, Padang Jenis kabel dengan nilai resistansi yang kecil akan dapat memperkecil rugi-rugi daya. Besar rugi-rugi daya pada jaringan distribusi dapat ditulis sebagai berikut : P loss = 3 x I 2 R (Watt) P loss = Rugi-rugi pada penghantar (Watt) R = Resistansi saluran per fasa (Ohm) I = Arus yang mengalir per fasa (Ampere) I. ETAP ETAP (Electric Transient and Analysis Program) 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 memiliki 2 macam standar yang digunakan untuk melakukan analisa kelistrikan, ANSI dan IEC. Pada dasarnya perbedaan yang terjadi di antara kedua standar tersebut adalah frekuensi yang digunakan, yang berakibat pada perbedaan spesifikasi peralatan yang sesuai dengan frekuensi tersebut. Simbol elemen listrik yang digunakan dalam analisa dengan menggunakan ETAP pun berbeda. Program analisis aliran daya pada software ETAP dapat menghitung tegangan pada tiaptiap cabang, aliran arus pada sistem tenaga listrik, dan aliran daya yang mengalir pada sistem tenaga listrik. Metode perhitungan aliran daya dapat dipilih untuk Program analisis aliran daya pada software ETAP dapat menghitung tegangan pada tiaptiap cabang, aliran arus pada sistem tenaga listrik, dan aliran daya yang mengalir pada sistem tenaga listrik. Metode perhitungan aliran daya dapat dipilih untuk efisiensi perhitungan yang lebih baik. Metode perhitungan aliran daya pada software ETAP ada tiga, yaitu: Newton Raphson, Fast-Decouple dan auss Seidel. ambar 3. Tampilan ETAP 3. Metodologi Penelitian Metodologi penelitian ini dapat digambarkan sebagai berikut: MULAI PENUMPULAN DATA INPUT DATA : - SINLE LINE DIARAM - DATA SALURAN - DATA BEBAN TRAFO PROSES : 1. MENANALISA SUSUT TEKNIS JTM SEBELUM PEMECAHAN BEBAN 2. MENANALISA SUSUT TEKNIS JTM SESUDAH PEMECAHAN BEBAN 3. MEMBANDINKAN HASIL SEBELUM & SESUDAH PEMECAHAN BEBAN HASIL ANALISA : SIMULASI MENUNAKAN ETAP 12.6 APAKAH MENALAMI PERBAIKAN YA TIDAK KESIMPULAN SELESAI
Prosiding Seminar Nasional PIMIMD-4, ITP, Padang 237 4. Hasil dan Pembahasan A. Kondisi Pemecahan Beban Pemecahan beban merupakan pemindahan sebagian beban ke yang baru. Ini artinya ada pengurangan beban pada yang lama. Ini artinya untuk arus beban pada lama akan berkurang sehingga berdampak terhadap nilai tegangan ujung serta rugi daya pada. Untuk mengetahui nilai tegangan ujung dan rugi daya pada, maka dilakukan dengan menggunakan software ETAP 12.6. Kondisi awalnya disimulasikan kondisi sebelum pemecahan beban. ambar 4. Simulasi ETAP untuk kondisi di ujung jaringan sebelum pemecahan Tabel 1. Kondisi tegangan di ujung jaringan kondisi sebelum pemecahan. Tega % Drop N Lo ngan Drop o kasi Ujung (kv) (kv) (%) 1 H Lubuk Basung 20 0 0 2 3 4 5 6 D 361 D 122 D 048 D 313 D 289 19,4 57 19,1 52 19,1 17 19,0 25 18,9 65 0,54 3 0,84 8 0,88 3 0,97 5 1,03 5 2,72 4,24 4,42 4,88 5,18 Berdasarkan hasil simulasi yang dilakukan ujung tegangan yang paling rendah pada terdapat pada D 289 dengan nilai tegangan sebesar 18,965 kv. Jarak antara H Lubuk Basung dengan D 289 yaitu 53,448 km. Nilai drop tegangan yang didapat pada adalah 1,035 kv. Jika diubah ke bentuk persentase adalah 5,18% dari nilai tegangan sumber 20 kv. Ini artinya sudah mendekati nilai standart SPLN 72:1987 sebesar 5 %. Berdasarkan hal tersebut dilakukanlah langkah untuk meningkatkan nilai tegangan pada yaitu dengan cara pemecahan beban yaitu dengan membangun Baru. Dari hasil simulasi yang dilakukan diketahui bahwa daya total pada adalah 2,401 MW. Untuk nilai rugi daya pada penghantar untuk kondisi sebelum dilakukannya pemecahan beban adalah 69,3 KW. B. Kondisi Setelah Pemecahan Beban Pemecahan beben dilakukan dengan cara membangun /jaringan baru untuk mengurangi beban. Beban pangkal pada nantinya akan diberikan ke Baru. Sehingga nanti akan terjadi perubahan terhadap pola operasi pada jaringan JTM. Perubahan tersebut berdamapak terhadap perubahan arus beban. Sehingga hal ini juga berdampak terhadap perubahan drop tegangan dan rugi daya pada. Berikut gambar single line setelah pemecahan beban. Tabel 2. Kondisi tegangan di ujung jaringan kondisi sesudah pemecahan No Lokasi Teganga n Ujung Drop % Drop Ket (KV) (KV) (%) 1 H Lubuk Basung 20 0 0 2 D 361 19,766 0,234 1,17 3 D 122 19,323 0,677 3,39 4 D 048 19,289 0,711 3,55 5 D 313 19,197 0,803 4,02 6 D 289 19,138 0,862 4,31 Baru Berdasarkan hasil simulasi yang dilakukan diketahui bahwa daya total pada adalah 1,582 MW dan Baru adalah 0,810 MW. Untuk rugi daya setelah dilakukannya pemecahan beban didapatkan data hasil simulasi menggunakan ETAP 12.6 dapat dilihat pada tabel 4.6. Untuk rugi daya setelah bebannya dikurangi dengan pemecahan didapatkan hasil 44,2 kw. Sedangkan pada Baru yang menerima sebagian beban untuk rugi dayanya adalah 6 kw. Jadi untuk rugi daya totalnya adalah 50,2 kw.
% Drop 238 Prosiding Seminar Nasional PIMIMD-4, ITP, Padang No ambar 5. Simulasi ETAP untuk kondisi di ujung jaringan sesudah pemecahan untuk Lokasi Tega ngan Ujung (KV) Tabel 3. Perbandingan tegangan ujung kondisi sebelum & sesudah Kondisi % Drop Ujung (KV) % Drop Selisi h (KV) % Perbaikan 1 D 361 19,457 2,72 19,766 1,17 0,309 1,54% 2 D 122 19,152 4,24 19,323 3,39 0,171 0,85% 3 D 048 19,117 4,42 19,289 3,55 0,172 0,86% 4 D 313 19,025 4,88 19,197 4,02 0,172 0,86% 5 D 289 18,965 5,18 19,138 4,31 0,173 0,87% KW % Total Baru KW % KW % KW % Sel isih (KW) % Perbaikan 69,3 2,89 44,2 2,79 6 0,74 50,2 2,10 19,1 0,79 6.00% 5.00% 4.00% 3.00% 2.00% 1.00% 0.00% rafik Perbandingan Drop 5.18% 4.88% 4.24% 4.42% 4.31% 4.02% 3.39% 3.55% 2.72% 1.17% D 361 D 122 D 048 D 313 D 289 Lokasi ambar 6. rafik perbandingan tegangan ujung sebelum dan sesudah pemecahan beban Tabel 4. Perbandingan rugi daya sebelum dan sesudah pemecahan Hasil dari simulasi yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa susut teknik yaitu drop tegangan dan rugi daya dipengaruhi oleh beberapa hal diantaranya adalah arus beban, panjang salauran, impedansi saluran (jenis penghantar yang digunakan). Saat arus beban
Rugi Daya (KW) Prosiding Seminar Nasional PIMIMD-4, ITP, Padang 239 diperkecil, maka susut teknis pada jariringan tegangan menengah akan berubah menjadi kecil. Begitu pula dengan panjang serta impedansi saluran. Hal ini disebabkan karena ketiga hal tersebut berbanding lurus dengan susut teknis. 100 ambar 7. rafik perbandingan rugi daya Fedeer sebelum dan sesudah pemecahan beban 5. Simpulan Dari pembahasan dan perhitungan dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut : 1. Kondisi sebelum dilakukannya pemecahan beban, drop tegangan adalah 5,18% dengan nilai tegangan ujung 18,965 kv. Sedangkan untuk rugi daya adalah 69,3 kw atau 2,89 %. 2. Kondisi sesudah dilakukannya pemecahan beban, drop tegangan adalah 4,31% dengan nilai tegangan ujung 19,138 kv. Sedangkan untuk rugi daya adalah 44,2 kw atau 2,79 %.. 3. Penyebab susut teknis dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu arus beban, jarak serta luas penampang penghantar yang digunakan. Referensi rafik Perbandingan Rugi Daya 50 0 69.3 44.2 Kondisi [1] upta, J. B. (1997) : Transmission and Distribution.Singapura, Publishing Division. [2] onen, T. (1986) : Electric Power Distribution System Engineering, United States of Amerika, Mc-raw-Hill, Inc. [3] Hasyim ari. dkk. (2003) : Perbaikan untuk Konsumen. [4] Hontong, Nolki Jonal. dkk. (2015) : Analisa Rugi Rugi Daya Pada Jaringan Distribusi Di PT. PLN Palu. [5] Kadir, A. (2006) : Distribusi dan Utilitas Tenaga Listrik. Jakarta, Universitas Indonesia Press. [6] Laboratorium Sistem Tenaga Listrik. (2011) : Modul Praktikum Sistem Tenaga Listrik. [7] Marsudi D. (2006) : Operasi Sistem Tenaga Listrik Edisi Kedua. Yogyakarta : raha Ilmu. [8] Muhammad,. C. S. (2010) : Analisa Jatuh ardu Distribusi Primer 20 KV Pada PT.PLN (Persero) Sektor Keramasan Palembang. [9] Muhdar, Isla. Juniarti dan Suherman Yunus. (2013) : Evaluasi Drop Pada Jaringan Menengah 20 KV Bojo PT PLN (Persero) Rayon Mattirotasi. [10] Multa, Lesnanto dan Restu Prima Arinadi. (2013) : Modul Pelatihan ETAP. [11] Putri, Sisilia. (2013) : Studi Analisis Perbaikan Kualitas Daya Listrik Akibat Rugi-Rugi Daya Jaringan Menengah 20 KV Pada Andalas. [12] Riski, Aldi. (2013) : Pengaruh Penambahan Jaringan Terhadap Drop pada SUTM 20 kv Kersik Tuo Rayon Kersik Tuo Kabupaten Kerinci. [13] S, Julen Kartoni dan Edy Ervianto. (2016) : Analisa Rekonfigurasi Pembebanan Untuk Mengurangi Rugi rugi Daya Pada Saluran Distribusi 20 kv. [14] SPLN No.72. (1987) : Spesifikasi Desain Untuk Jaringan Menengah dan Jaringan Rendah, Jakarta, PT. PLN (Persero). [15] Wibowo, Ratno, dkk. (2010) : Buku 5 Standar Konstruksi Jaringan Menengah Tenaga Listrik, Jakarta Selatan, PT. PLN (Persero)