PT.PLN (PERSERO) WILAYAH SULSEL, SULTRA & SULBAR CABANG PAREPARE Certificate No. QEC24931 Alamat : Jl. Veteran No.32 Parepare 91114 Telp : 0421-25544 Facsimile : 0421-21697 Nomor : 180 /120/PR/2009 21 April 2009 Surat Sdr. No. : 180/120/GM/2009 Sifat : Segera Lampiran : 1 (satu) set Perihal : Penyampaian Topik - Kepada, Knowledge Sharing Tim Knowledge Manajement Kantor Wilayah (Bidang Perencanaan) Di- MAKASSAR Menindaklanjuti surat General Manager PT PLN (Persero) Wilayah Sultra dan Sulbar No. 180/120/GM/2009 perihal Penyiapan Materi untuk Knowledge Sharing I tanggal 08 April 2009, maka dengan ini Tim Knowledge Manajement PT PLN (Persero) Cabang Parepare menyampaikan 1 (satu) Topik untuk diikutkan dalam Knowledge Sharing tahap I tanggal 30 April 2009 dengan judul : PENYEIMBANGAN BEBAN TRAFO GARDU DISTRIBUSI DENGAN METODE ALL RECONNECTING Demikian kami sampaikan, atas perhatian dan kerjasamanya diucapkan terima kasih. Manajer ANDIK NOVIJANTO
PENYEIMBANGAN BEBAN GARDU DISTRIBUSI DENGAN METODE ALL RECONNECTING TIM CoP DISTRIBUSI PT. PLN (PERSERO) CABANG PAREPARE 2009
ABSTRAK Susut tertinggi pada Jaringan ada pada sisi Distribusi. Untuk itu perlu dilakukan program-program kerja yang langsung dapat menekan susut penyaluran energi dengan biaya yang sekecil-kecilnya. Salah satu bagian yang menjadi sebab terjadinya susut jaringan pada sisi Distribusi adalah pada Gardu Distribusi 3 Phasa. Pada tarfo Distribusi 3 Phasa, disamping losses akibat rugi tembaga dan rugi inti juga akan timbul losses akibat katidak seimbangan beban trafo. Pada sisi sekunder trafo distribusi terdiri dari R-S-T dan N sehingga apabila terdapat selisih yang cukup besar antara beban Phasa R-S-T maka akan mengakibatkan bergesernya titik Netral (N). Ketidakseimbangan ini (Unbalance) sangat dipengaruhi oleh penentuan phasa pada penyambungan pelanggan di Jaringan Tegangan Rendah (JTR) hal ini khusus untuk pelanggan 1 Phasa 2 kawat (biasanya Rumah Tangga). Selain ketidakseimbangan memberikan kontribusi susut yaitu dengan mengalirnya arus I n melalui penghantar N dan Pentanahan. Ketidakseimbangan juga menyebabkan kerusakan pada Trafo Distribusi. Sehingga selain InEffisiensi juga mengakibatkan penambahan biaya perbaikan dan pemadaman. Untuk itu upaya penyeimbangan beban trafo distribusi mutlak dilakukan. Dalam pelaksanaannya diperlukan metode yang tepat sesuai kebutuhannya agar dapat dilakukan secara lebih intensif dengan biaya serendah mungkin. Salah satu metode yang dapat ditawarkan adalah All Reconnecting. Pada metode ini dilakukan rencana penyeimbangan secara menyeluruh pada seluruh pelanggan asuhan gardu distribusi yang bersangkutan. Parameter yang digunakan untuk menentukan kontribusi tiap pelanggan pada besarnya beban adalah nilai kwh rata-rata tiap bulannya. Kemudian pelanggan sesuai kontribusinya ditempatkan pada fasa penyambungan yang diupayakan merata pada setiap fasanya. Selanjutnya dilaksanakan reconnecting sesuai dengan penetapan fasa untuk masingmasing pelanggan tersebut. Metode ini dapat digunakan pada Gardu Distribusi dengan segmen pelanggan yang tidak terlalu variatif misalnya pelanggan rumah tangga yang banyak terdapat di pedesaan. Sifat beban dari segmen pelanggan seperti ini cenderung sama sehingga nilai kwh rata-rata per bulan dapat merefleksikan kontribusi bebannya sepanjang hari.
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Losses merupakan merupakan fenomena teknis dan non teknis yang sampai saat ini masih merupakan masalah utama dan penyumbang kerugian mulai dari dari sisi pembangkitan sampai dengan APP pelanggan. Sebahagian besar susut ini terjadi di sisi Distribusi mulai dari sekunder trafo di Gardu Induk sampai dengan APP pelanggan. Salah satu bagian tersebut adalah pada trafo distribusi. Pada bagian ini beberapa kemungkinan susut dapat terjadi akibat rugi tembaga dan rugi inti besi pada trafo. Kemunkinan lain adalah adanya arus yang mengalir pada penghantar netral. Tetapi kemungkinan terakhir ini masih kontrofersi sehingga memerlukan pengujian dengan menggunakan alat pengukur energi. Jika hal tersebut dapat dibuktikan secara ril maka progaram penyeimbangan beban trafo dapat lebih fokus dan diikutkan pada program-program penurunan susut, misalnya rekonekting SR, pemeliharaan gardu distribusi terpadu dan lain lain. 1.2. Maksud Dan Tujuan Maksud Metoda Penyeimbangan BebanTrafo Distribusi All Reconnecting ini adalah : a. Menekan susut teknis akibat ketidak seimbangan beban trafo distribusi. b. Menemukan metode yang tepat untuk penyeimbangan beban pada segmen pelanggan tertentu. c. Pemeliharaan sambungan/titik sadapan pelanggan. d. Memperoleh data yang akurat mengenai Fasa Penyambungan tiap Pelanggan.
BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Sistem 3 Phasa Sistem 3 phasa adalah metode umum yang dipakai untuk menyalurkan tenaga listrik yang merupakan salah satu tipe dari sistem poliphasa (phasa Banyak). Pada sistem 3 phasa bisa menggunakan kawat netral maupun tanpa kawat netral atau lebih dikenal dengan istilah 3 phasa 4 kawat untuk yang menggunakan kawat netral dan 3 phasa 3 kawat yang tanpa kawat netral. A=R C=T B=S (a) [1] (b) [2] Gambar 1. sistem 3 phasa umum dengan urutan ABC Pada gambar diatas tampak bahwa terdapat perbedaan sudut sebesar 2/3 radians atau sebesar 120 o antar phasanya. Secara mendasar persamaan sudut untuk gelombang seperti yang tampak pada gambar 1-(b) adalah sebagai berikut : Misal : besar sudut adalah = x... (1) [2] Maka x = 2 ft... (2) [2] Dimana f adalah frekuensi dan t adalah waktu Apabila kita memasukkan persamaan (2) ke dalam persamaan tegangan maka akan dihasilkan rumus dasar untuk tegangan perphasa adalah sebagai berikut :... (3) [2]... (4) [2].. (5) [2] Dimana nilai A adalah amplitudo atau tegangan tertinggi pada Phasa 1, 2 dan 3.
2.2. Sistem 3 Phasa beban seimbang Pada beban yang seimbang hubungan bintang empat kawat seperti pada jaringan distribusi tegangan rendah arus yang mengalir pada setiap beban sama besarnya, baik baik besar maupun sudutnya. Seperti terlihat pada gambar di bawah. Arus yang mengalir pada impedansi-impedansi adalah juga arus yang mengalir pada saluran. Misalnya jika diketahui impedansi tiap beban sama ( ZR = ZS = ZT ) sebesar 20 30 Ω, tegangan fasa-fasa saluran sebesar 169.7 V dan tegangan fasa netral sebesar 169.7/ 3 = 98 V maka besarnya arus yang mengalir pada tiap tiap saluran dapat dihitung. Jika tegangan VRN diambil sebagai referensi maka VRN = 220 0 V, maka VSN = 220 120 V, dan VTN = 220-120 V I R 0 VRN 220 0 11 30 Amp 0 Zr 20 30 I I S T VSN 220 120 11 90 Amp Z 20 30 S VTN 220 120 11 150 Amp Z 20 30 T Maka besarnya IN dapat dihitung : I N IN IN IN IN I R I 0 J 0 0Amp S I (9.5 J5.5) (0 J11) T 11 0 11 90 11 150 9.53 J5.5 Gambar fasor dari tegangan dan arus dari system tiga fasa yang dihubungkan dengan beban seimbang seperti pada gambar berikut :
Dalam pelaksanaannya pengambilan data pengukuran dilakukan dengan mengukur besarnya arus dan cos Ф beban pada tiap jurusan, sedang besarnya sudut cos Ф beban merupakan lawan/konjugat dari sudut arus. Misalnya cos Ф beban = 0.8, maka Ф=36.86 sehingga sudut arus =-36.86 Misalnya pada contoh di atas arus lagging berarti factor beban positif ( beban induktif ) seperti gambar berikut : Q S=ExI* Ф E Ф P I Gambar beban induktif Gambar arus lagging terhadap tegangan
2.3. Sistem 3 Phasa beban tidak seimbang Jika terjadi beban tidak seimbang pada jaringan distribusi tegangan rendah maka pada penghantar netral akan mengalir arus listrik. Hal ini akan mempertahankan magnitudo tegangan ke titik netral yang melintasi setiap pasa ke beban. Arusarus saluran tidak sama dan arus pada diagram fasor tidak memiliki simetri. Misalnya: Data Beban PTTA 3 fasa 160 kva Rtg. Tanrutedong Pada fasa R terukur arus sebesar 146 Amp dengan cos Ф 0.85 ; fasa S dengan arus sebesar 93 Amp cosф 0.90; fasa T dengan arus sebesar 126 Amp dengan cosф 0.87 Dengan menjadikan fasa R sebagai referensi maka kita dapat menetukan besarnya arus dan sudut untuk tiap fasa sbb: Untuk fasa R : Ф = acos 0.80 = 18,19, maka IR 146 18, 19 Amp Untuk fasa S : Ф = acos 0,90 = 26, maka IS 93 26 120 Amp Untuk fasa T : Ф = acos 0,87 = 29,54, maka IT 126 29,54 120 Amp Pada kondisi tidak seimbang tersebut ada arus yang mengalir pada penghantar netral dengan persamaan simpul arus sebagai berikut : IN + IR + IS + IT = 0 -IN = IR + IS + IT IN 146 18,19 93 146 126 90,46 IN (139 j46) ( 77 j52) ( 1 j126) IN 61 j28 IN 66,9 29 Amp IN 66,9 29 Amp 0 IN 66,9 151 Amp 0
Gambar fasor dari tegangan dan arus dari system tiga fasa yang dihubungkan dengan beban tidak seimbang seperti pada gambar berikut : Gambar 2. Diagram Phasor Sistem 3 Phasa beban tidak seimbang Karena pada beban tidak seimbang akan muncul arus netral maka persamaan untuk vector diatas adalah : I N = I R + I S + I T 0 2.4. Losses (susut) Energi pada sistem 3 Phasa tidak seimbang Dengan munculnya arus pada kawat netral maka akan mengakibatkan susut energi yang terbuang di sepanjang penghantar pembumian ( earthing road ) dan tahanan antara penghantar pembumian dan bumi. Besarnya energi yang terbuang merupakan perkalian antara besarnya arus yang mengalir dengan tegangan antara penghantar pembumian dan tanah referensi serta faktor beban ;
P = E x I x t x Cos Ф (wh) Dimana : E = Beda potensial antara penghantar pembumian dengan tanah referensi (Volt) I = Besarnya Arus yang mengalir (Amp) t = waktu (jam) CosФ = faktor beban pada penghantar pembumian Jika diasumsikan besarnya tahanan pembumian adalah 5 ohm, kemudian faktor beban sebesar 70 % maka kita dapat menghitung besarnya energi yang terbuang tersebut. P=I²RtCosФ (wh) P = -66,9² x 5 x Cos 29 x 0.70 x 24 =375.951 wh P = 376 kwh Jika harga produksi per kwh diasumsikan Rp. 700,-/kWh maka selama 30 hari nilai kwh yang terbuang adalah : 376 kwh x 30 hr x Rp. 700/kwh = Rp. 7.896.000,-
BAB III PEMBAHASAN 1. Kondisi Sistem Pembebanan. Kondisi pembebanan pada sebagian daerah khususnya di pedesaan mempunyai grafik yang relatif seragam. Hal tersebut disebabkan karena pelanggan didominasi oleh rumah tangga yang pemakaiannya relatif konstan setiap harinya. 420,0 400,0 380,0 360,0 340,0 320,0 300,0 280,0 260,0 240,0 220,0 200,0 180,0 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 18,3 19 19,3 20 20,3 21 21,3 22 23 24 PUKUL Contoh gambar grafik pembebanan 6 5 2 3 4 Dengan kondisi beban seperti itu memungkinkan untuk menentukan kontrusi beban dari tiap pelanggan pada suatu asuhan gardu distribusi melalui parameter tertentu. Salah satu paramater yang paling mendekati adalah pemakaian energi (kwh) perbulannya. Parameter kontrusi beban ini selanjutnya digunakan untuk merencanakan dan menetapkan fasa titik sadapan setiap pelanggan. 2. Penyeimbangan Beban dengan metode All Reconnecting. a. Umum Masih banyaknya trafo distribusi yang tingkat ketidakseimbangan bebannya cukup tinggi memerlukan metode penyeimbangan yang sederhana namun cukup efektif digunakan pada segmen pelanggan tertentu. Dengan demikian
penyeimbangan beban trafo dapat dilakukan secara intensif. Salah satunya sdalah dengan All Reconnecting All Reconnecting dilakukan dengan merencanakan dan menetapkan ulang titik sadapan dari seluruh pelanggan pada suatu asuhan gardu distribusi. Parameter/nilai yang digunakan untuk penetapan tersebut adalah pemakaian kwh pelanggan per bulannya. b. Langkah Pelaksanaan 1. Membuat gambar Rayon Card Gambar Rayon card mutlak dibuat untuk menentukan pelanggan-pelanggan yang menjadi asuhan dari GD yang akan diseimbangkan. Gambar ini harus dibuat dengan penomoran yang jelas pada tiang maupun pelanggan-pelanggannya. Seperti contoh berikut : Gambar Rayon Card Pelanggan pada sebuah Gardu Distribusi
2. Membuat Tabel Data Pelanggan Tabel data ini diperlukan untuk merencanakan dan menetapkan fasa titik sadapan pada pelanggan. Data terdiri atas : a. No. Tiang b. No. Idpel Pelanggan c. No. Rayon card pelanggan d. Pemakaian kwh Pelanggan per bulan No. Tiang No. Rayon Card Plg No. Idpel kwh per bulan Fasa Sadapan R S T B 1 01a PR0210000245 250 250 01b.. 223 223 02 200 200 B 2 03a 240 240 03b 215 215 04a 52 52 04b 45 45 B 3 05 145 145 06a 315 315 06b 56 56 C 1 07a 212 212 07b 254 254 08 246 246 C 2 09 58 58 10a 79 79 10b 115 115 10c 241 241 10d 110 110 10e 85 85 10f 96 96 C 3 11 145 145 12a 224 224 12b 250 250 DST.. JUMLAH KONTRIBUSI BEBAN (kwh) 3856 1292 1292 1272 Contoh data pelanggan dan pembagian kontribusi kwh tiap fasa
3. Pelaksanaan Penyeimbangan Beban Trafo Pelaksanaan penyeimbangan beban dilakukan dengan mengikuti penetapan fasa titik sadapan seperti pada tabel diatas. Misalnya untuk pelanggan dengan nomor rayon card : 01a, 01b, 02 disambung pada fasa R, demikian seterusnya. 4. Pengukuran Kembali dan Evaluasi Untuk mengevaluasi hasil penyeimbangan beban dilakukan pengukuran beban pada gardu distribusi yang bersangkutan. BAB IV KESIMPULAN Metoda penyeimbangan dengan sistem All reconnecting ini cukup efektif dilakukan pada GD dengan segmen pelanggan yang hampir seragam seperti pelanggan rumah tangga. Selain beban yang seimbang juga diperoleh manfaat lain diantaranya data base pelanggan yang akurat terutama fasa titik sadapan, pemeliharaan sambungan pelayanan, dan lain-lain.