1. BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada zaman modern ini tidak dapat dipungkiri bahwa seluruh umat manusia saat ini memiliki ketergantungan yang sangat besar dengan energi listrik. Listrik sudah menjadi salah satu kebutuhan pokok manusia dalam kehidupan sehari-hari. Hampir semua peralatan yang menopang dan membantu kegiatan sehari-hari manusia saat ini hanya akan berfungsi dengan adanya listrik. Dari sektor rumah tangga, pemerintahan, fasilitas umum, industri, hingga fasilitas sosial, semua membutuhkan listrik. Hal ini juga terjadi di salah satu Universitas Negeri di Yogyakarta yaitu Universitas Gadjah Mada (UGM). Untuk memenuhi kebutuhan listrik guna berlangsungnya sistem belajar mengajar, Universitas Gadjah Mada tidak menghasilkan listriknya sendiri melainkan mengambil pasokan listrik dari Perusahaan Listrik Negara (PLN). Suplai listrik yang diberikan PLN berasal dari 2 Gardu Induk, yaitu dari Gardu Induk Kaliurang dan Gardu Induk Gejayan. Pasokan tersebut lalu dikumpulkan pada 2 Gardu milik UGM yang berlokasi di Fakultas Farmasi dan Gedung PAU. Dari Gardu tersebut lalu listrik diturunkan tegangannya melalui transformator untuk kemudian didistribusikan ke tiap-tiap Fakultas yang mayoritas juga memiliki transformator tersendiri untuk beberapa gedung. Namun dengan perkembangan zaman, beban yang dibutuhkan oleh UGM tidak sama lagi dari awal perencanaannya hingga saat ini. Seiring berjalanya 1
2 waktu, Universitas Gadjah Mada pun melakukan pengembangan demi mendukung proses belajar mengajar khususnya di sektor pembangunan, yang berarti bertambah pula jumlah beban yang harus ditanggung, baik di sisi pembangkitan listrik maupun di sisi peyaluran beban. Akibatnya, desain konfigurasi awal dari sistem jaringan kelistrikan yang awalnya baik dan mampu melayani beban dengan baik dengan nilai rugi-rugi daya dan jatuh tegangan yang kecil, bisa jadi menjadi tak sesuai lagi dengan keadaan pembebanan saat ini. Panjangnya saluran jaringan listrik mengakibatkan perbedaan tegangan antara sisi kirim dan sisi terima menjadi berbeda, makin panjang saluran jaringan, maka perbedaan tegangan semakin besar, begitu pula dengan rugi-rugi (losses) pada jaringan tersebut. Turunnya tegangan sering terjadi pada sistem tenaga listrik yang kapasitasnya terbatas, sehingga pada jam-jam tertentu pada waktu beban puncak (WBP) tegangan pada ujung sisi penerima semakin rendah, bahkan melampaui batas-batas toleransi, sedangkan pada jam-jam ketika beban listriknya berkurang, tegangan listriknya akan kembali normal. Tipe dari saluran yang digunakan di UGM saat ini mayoritas adalah menggunakan jaringan distribusi dengan sistem ring yang difungsikan sebagai sebuah jalur penyaluran atau jaringan ring terbuka. Sedangkan panjang saluran distribusi akan sangat berpengaruh pada rugi-rugi, semakin panjang saluran maka rugi-rugi yang timbul dan jatuh tegangan akan semakin besar. Kondisi ini tentu tidak baik, karena pada sistem ketenagalistrikan, rugi-rugi atau kehilangan energi listrik dan jatuh tegangan merupakan salah satu ukuran efisien atau tidak efisiennya suatu pengoperasian sistem tenaga listrik tersebut.
3 Tentunya banyak cara untuk menghindari besarnya nilai rugi-rugi daya dan jatuh tegangan pada sistem tenaga listrik, salah satunya dengan melakukan evaluasi pada konfigurasi jaringan sehingga didapatkan konfigurasi yang lebih efisien pada jaringan tegangan menengah (JTM) terkait dengan kenaikan beban hingga saat ini. Diharapkan Tugas Akhir Rekonfigurasi Jaringan Sistem Tenaga Listrik Tegangan Menengah Untuk Memperkecil Jatuh Tegangan dan Rugi Daya di Universitas Gadjah Mada ini mampu memberikan solusi serta rekomendasi yang valid terkait dengan apa yang tengah terjadi pada sistem tenaga listrik yang ada di Universitas Gadjah Mada. Evaluasi pada konfigurasi jaringan distribusi tenaga listrik di Universitas Gadjah Mada (UGM) pada penelitian ini tidak hanya bertujuan untuk memperkecil jatuh tegangan dan rugi daya di UGM namun juga dlakukan berdasarkan peraturan mengenai masa berlaku sertifikat operasi instalasi tenaga listrik untuk instalasi transmisi dan ditribusi tenaga listrik yang hanya berlaku 10 tahun. Evaluasi konfigurasi ini belum dilaksanakan oleh UGM lebih dari 10 tahun, oleh sebab itu hal ini juga menjadi salah satu dasar dilakukanya penelitian ini. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas maka untuk melakukan rekonfigurasi jaringan sistem tenaga listrik tegangan menengah untuk memperkecil jatuh tegangan dan rugi daya di Universitas Gadjah Mada, maka masalah yang diselesaikan pada penelitian ini adalah :
4 1. Melakukan simulasi aliran beban (load flow) dengan software ETAP untuk sistem kelistrikan tegangan menengah di Universitas Gadjah Mada berdasarkan data pembebanan aktual di lapangan yang telah berhasil dihimpun dengan kondisi pembebanan seimbang. 2. Hasil simulasi pada point 1 (satu) dianalisis berupa kelayakan tiap penghantar dalam melayani arus pembebanan dan penentuan titik jaringan yang memiliki potensi untuk dilakukannya rekonfigurasi, serta besarnya jatuh tegangan yang terjadi dan rugi-rugi daya yang ditimbulkan. 3. Mendesain beberapa skenario rekonfigurasi jaringan sistem tenaga listrik untuk mengurangi rugi-rugi daya dan jatuh tegangan. 4. Melakukan simulasi aliran beban (load flow) dengan software ETAP untuk sistem kelistrikan tegangan menengah di Universitas Gadjah Mada berdasarkan beberapa skenario konfigurasi baru 5. Hasil simulasi pada poin 4 (empat) dianalisis berupa rugi-rugi yang ditimbulkan lalu dibandingkan dengan hasil simulasi pada poin 1. Dari dua simulasi tersebut dibandingkan lalu dipilih kemungkinan konfigurasi yang dapat menekan nilai rugi-rugi daya dan jatuh tegangan yang lebih baik. 1.3 Batasan Masalah Untuk memfokuskan penelitian pada bagian yang dianggap paling penting, maka dilakukan pembatasan masalah sebagai berikut : 1. Sistem kelistrikan yang menjadi objek penelitian adalah sistem kelistrikan tegangan menengah (20-6 kv) di Universitas Gadjah Mada.
5 2. Kondisi sistem diasumsikan dalam kondisi tunak. 3. Simulasi dilakukan dengan kondisi pembebanan aktual yang telah berhasil dihimpun pada sampel waktu tertentu yakni pada waktu beban puncak (WBP). 4. Simulasi dilakukan dengan kondisi pembebanan beban seimbang antar satu fase dengan fase lainnya sehingga arus netral dianggap nol. 5. Tegangan dan frekuensi keluaran dari PLN, yang bertindak sebagai swing bus selalu konstan. 6. Rekonfigurasi dilakukan pada jaringan-jaringan dengan tipe loop/ring yang terdapat pada sistem kelistrikan tegangan menengah (20-6 kv) di Universitas Gadjah Mada. 7. Konfigurasi jaringan sistem kelistrikan terpasang yang disimulasikan ialah konfigurasi yang digunakan saat penelitian dilakukan, karena sewaktu-waktu bisa terjadi perubahan konfigurasi sesuai dengan kebutuhan sistem. 1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan penelitian ini adalah : 1. Mengetahui kondisi sistem tenaga listrik tegangan menengah yang ada di Universitas Gadjah Mada. 2. Mengetahui rugi-rugi daya dan jatuh tegangan pada penyaluran tenaga listrik di Universitas Gadjah Mada dengan kondisi perkembangan beban terkini.
6 3. Memberikan rekomendasi konfigurasi baru yang sekiranya dapat memperbaiki kualitas dan meningkatkan efisiensi pada sistem jaringan listrik tegangan menengah di Universitas Gadjah Mada. 1.5 Sistematika Penelitian Skripsi ini disusun ke dalam lima bab. Bab I berisi pendahuluan yang berisi latar belakang, rumusan masalah dan batasannya, serta tujuan dilakukan penelitian ini. Teori-teori dasar mengenai jaringan distribusi, pembebanan, jatuh tegangan, rugi-rugi daya dan konsep analisis aliran daya dijelaskan pada bab II. Bab selanjutnya adalah bab III yang berisi metode penelitian yang digunakan dan tahapan-tahapan dalam simulasi. Bab IV merupakan bab yang berisi tentang hasil simulasi dan pembahasan. Skripsi ini ditutup dengan kesimpulan dan saran pada bab V. Data tambahan dilampirkan pada bagian Lampiran.