ESTIMASI PEMBEBANAN TRANSFORMATOR GARDU INDUK 150 KV

ISSN: 085 645 99 ESTIMASI PEMBEBANAN TRANSFORMATOR GARDU INDUK 150 KV Elias K. Bawan 1, DiahSuwarti W. 1 Staf Pengajar Teknik Elektro Universitas Negeri Papua elias_kondorura@yahoo.com Jurusan Teknik Elektro STTNAS Yogyakarta Diah.w73@gmail.com ABSTRAK Percepatan pembangunan suatu daerah seperti halnya daerah Yogyakarta dapat tergambar dari peningkatan pemakaian energy listrik pada daerah tersebut. Transformator pada gardu induk 150KV Wirobrajan dengan kapasitas 60 MVA merupakan salah satu peralatan utama pada sistem tenaga listrik. Peramalan beban pada penelitianinimengambil data beban puncak rata-rata harianselama lima tahunmulaitahun 003 sampai 008. Berdasarkanhasilanalisadenganmetode pendekatan model exponensial diperoleh persamaan Y = 5.9e 0.04057X.Peramalan pertumbuhan beban rata-rata transformator pada tahun 009 sampai dengan 05 masih layak atau mampu melayani kebutuhan beban berdasarkan standar toleransi kelayakannya yaitu pembebanan 85% sebesar 50.89 MVA sedangkandenganfungsi polynomial denganpersamaan Y = 0.18 + 0.44X 1 + 0.07X 1 danpadatahun 05 sebesar 80.07 MVA atau 80.07%. Arus pembebanan pada tahun 05 sebesar 30.7 A atau 84.8% dari beban maksimum. Keywords : Power Demand, Transformer Capasity, Exponential Trend Accelerated development of the region as well as the Yogyakarta area can be seen from the increase electrical energy consumption in the area. At 150kV transformer substation with a capacity of 60 MVA Wirobrajan is one of the main equipment of the power system. Forecasting load at peak load data of this study take average days for five years from 003 to 008. Based on analysis resust with models, approach exponential equation Y = 5.9e0.04057X. Forecasting average load growth transformer in 009 until 05 is still viable or able to serve the needs of the load based on the feasibility tolerance standards imposition of 85% amounting to 50.89 MVA while fungsi with polynomial equation Y = 0:18 + + 0.07X1 0.44X1 and at 05 amounted to 80.07 MVA or 80.07%. Load flow in 05 amounted to 30.7 A or 84.8% of the maximum load. I. PENDAHULUAN Tenaga listrik merupakan kebutuhan primer bagi kehidupan manusia, hal ini disebabkan karena hampir semua peralatan kebutuhan manusia menggunakan listrik. Sistem tenaga listrik dirancang untuk dapat mengirim tenaga listrik dengan cara efisien dan aman sampai pada pelanggaan atau konsumen. Kebutuhan tenaga listrik dihasilkan dan disalurkan oleh sistem pembangkit tenaga listrik melalui suatu media transmisi dan distribusi. Tenaga listrik yang dihasilkan oleh pusat pembangkit tenaga listrik disalurkan ke saluran Transmisi Tegangan Tinggi (STT) dengan tegangan antara 150 KV sampai 500 KV yang kemudian diturunkan oleh transformator penurun tegangan menjadi 0 KV, selanjutnya diturunkan lagi oleh transformator distribusi menjadi tegangan rendah 0 /380 V. Salah satu unsur pendukung keandalan pelayanan sistem tenaga listrik yaitu dengan adanya gardu induk. Transformator sebagai media perantara dalam menyalurkan tenaga listrik mempunyai batas kemampuan maksimal. Batas kemampuan maksimal pembebanan pada transformator didasarkan atas nilai pengenal (rating) yang merupakan harga dalam keadaan operasi normal yang tidak boleh dilampaui. Tingkat keandalan yang tinggi suatu sistem tenaga listrik merupakan salah satu persyaratan yang penting dalam mencatu dan menyalurkan tenaga listrik ke konsumen. Peningkatan keandalan dan kualitas penyediaan tenaga listrik pada Gardu Induk 150 kv Wirobrajan Yogyakarta dilakukan dengan memilih dan memasang peralatan tenaga listrik termasuk transformator distribusi dengan kapasitas yang sesuai sehingga dapat mengikuti pertumbuhan beban didaerah pelayanannya

100 ISSN: 085-645 II. METODE PENELITIAN Peralatan yang digunakan dalam peneltiian adalah satu unit notebook dengan Pentium (R) Dual Core.1 GHz,.86 GB, printer, camera dan buku-buku referensi. Penelitian ini dilaksanakan di kampus Universitas Gadjah Mada selama empat (4) bulan terhitung tanggal 9 September sampai 9 Desember 009. A. Teknik Pengumpulan Data Data untuk penelitian ini diambil secara langsung di PT. PLN (Persero) UBD Jawa Tengah Unit Pelayanan Jaringan II Sub Area Yogyakarta di GI 150 KV Wirobrajan. Data yang diambil mulai tahun 003 sampai 008. Jenis data yang diambil adalah : 1. Data beban puncak harian tahun 003 008. Pemakaian Beban tahun 003 008 data pada WBP (19.00) dan LWBP (10.00) 3. Kapasitastrafo 60 MVA B. Analisa Data Pertumbuhan daya listrik pada suatu daerah tidak selalu berbentuk linear. Pertambahan tahun belum tentu diikuti oleh pertambahan pemakaian daya secara linear. Penggunaan energi pada suatu daerah cenderung mengalami peningkatan dan tidak pernah berkurang selama daerah tersebut masih dalam keadaan normal. Dengan latarbelakang tersebut maka peneliti memilih metode pendekatan non linear sehingga metode yang digunakan adalah regresi linear model exponensial. Model eksponensial didekati dengan persamaan: Y = ae bx (1) Denganharga-harga: m b Xi ln Yi Xi ln Yi m Xi Xi 1 Yi b Xi a e m ln () (3) ( ) r (4) Faktor pengali atau pertumbuhan beban (α) diperoleh dengan membagi hasil persamaan pendekatan peramalan beban puncak dengan konstanta persamaan a. a α : faktor pengali (pertumbuhan beban) Y: hasilpersamaanpendekatan a : konstantapersamaan (5) Peramalan beban adalahsuatu cara memperkirakanataumengambarkan beban dimasa yang akandatang, modelpendekatanperamalan Y (6) St So St : Pemakaian beban pada tahun t (yang diramalkan) So: Pemakaian beban tenaga listrik (MVA) dasar pada tahun perhitungan tahun pertama α :Pertumbuhan beban rata-rata yang diamati (faktor pengali) Y : Hasil persamaan pendekatan. Pembebanan transformator didapat dari hasil peramalan beban dibagi dengan kapasitas transformator, kapasitas transformator didapat dari data transformator yang dipakai. (7) St : pemakaian beban pada tahun (yang diramalkan) K transformator : Kapasitas trafo (data) Beban puncak merupakan beban tertinggi yang dipikul oleh transformator pada selang waktu tertentu selama transformator beroperasi. Mencari daya rata-rata puncak pertahun digunakan persamaan : S m Xi ln Yi Xi ln Yi Xi mln Yi ln m Xi Yi 1 St % Pembebanan 100% K transformator P Q (8) ISTECH Vol. 5, No., Agustus 013 :99-103

ISSN: 085 645 101 Pembebanan transformator menyebabkan arus beban akan mengalami perubahan sesuai pemakaian beban. Persamaan untuk menghitung arus beban adalah : S( MVA) I pembebanan (9) KV. Cos. 3 III. HASIL DAN PEMBAHASAN Menghitung data beban puncak harian menjadi data beban puncak rata-rata bulanan setiap tahunan untuk setiap daya aktif (P) dan daya reaktif (Q). Dengan menggunakan persamaan 8 kita mendapatkan beban puncak rata-rata tahun 003 sampai 008 GI Wirobrajan. Tabel 1. Daya rata-rata tahun 003 sampai 008 MVA 003 0.644 004 1.16 005.660 006.819 007 3.830 008 5.531 Berdasarkan data beban puncak rata rata dan beban rendah rata rata transformator dari tahun 003 sampai 008 dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel. Beban puncak minimum (pukul 10.00) BebanPuncak Minimum MW MVAR MVA Cos Arusbeban 003 14.1 6.70 15.39 0.91 65.08 004 15.7 7.16 16.87 0.91 71.81 005 19.57 9.3 1.67 0.90 9.59 006 18.3 8.0 19.99 0.91 84.48 007 18.56 9.03 0.04 0.9 84.38 008 0.03 9.78.36 0.90 95.30 Tabel 3. Beban puncak minimum (pukul 19.00) MW MVAR MVA Cos Arusbeban 003 18.08 10.08 0.64 0.87 91.0 004 18.57 10.15 1.16 0.88 9.99 005.61 1.13.66 0.88 98.89 006 0.61 9.80.8 0.90 97.38 007 1.3 10.07 3.83 0.90 101.9 008 3.53 14.66 5.53 0.90 109.80 3.1 AnalisadenganMetodeEksponensial Prediksi jumlah beban dilakukan dengan menggunakan koefisien a dan b dengan menggunakan persamaan dan 3. Variabelvariable yang diperlukan untuk koefisien a dan b terangkum dalam tabel berikut ini. Tabel 4. Varibel Perhitungan 003 004 005 006 007 008 X i 1 3 4 5 6 1.0 Y i 0.6 1..7.8 3.8 5.5 136.6 X i *Y i 0.6 4.3 68.0 91.3 119. 153. 494.6 X i ^ Y i ^ 1 4 9 16 5 36 91.0 46. 447.8 513.5 50.7 567.9 651.8 317.9 LnY i 3.0 3.1 3.1 3.1 3. 3. 18.7 X i * LnY i 3.0 6.1 9.4 1.5 15.9 19.4 66.3 (Ln Y i )^ 9. 9.3 9.7 9.8 10.1 10.5 58.6 Dari data-data yang ada kita menghitung koefisien koefisien berikut : Harga b: mxi ln Yi Xi ln Yi b m Xi b 0.04057 Harga a: 1 Yi a e m ln a 5.96 Xi b Xi Darihasilperhitungandiatasdiperolehpersamaan pendekatanperamalan beban untuk beban puncakadalah: Y = 5.96e 0.04057x BebanPuncakMaksimum

10 ISSN: 085-645 Dengan menggunakan persamaan 5, kita menghitung faktor pengali. Faktor pengali pada tahun 009 adalah: 5.515 α 5.96 α 1. 0414 Peramalan beban transformator GI Wirobrajan tahun 009. S (t) = (S o ) x Faktor pengali (α) S (009) = 5.531 x 1.0414 S (007) = 6.5879 MVA 6.5879 % Pembebanan 100% 44.31% 60 6 5.53 36 16 196 153.19 919.1 Dengan metode yang sama kita dapat menghitung peramalan beban untuk 0 tahun 1 136.65 91 441 75 494.56 189.0 kedepan, dengan hasil sebagai berikut: Persamaanumumfungsipolinomialadalah : Tabel 5. ^ ^ Hasilperhitunganpembebananmetodeeksponen Y a0 a1 X1 ax1... an X1 sial Daritabel 6 kitadapatkanpersamaan : (%) o 1 Ke Pembebananpada Pembebanan 6a 1a 91a 136.646 1 009 6.59 44.31 1ao 91a1441a 494.56 010 7.69 46.15 91ao 441a175a 189.0 3 011 8.84 48.06 4 01 30.03 50.05 DenganbantuanMatlabkitamendapatkankoefisi en-koefisiena o, a 1 dan 5 013 31.7 5.1 a sehinggapersamaanmenjadi: 6 014 3.57 54.8 7 015 33.9 ^ 56.53 Y 0.1757 0.4355X1 0. 0708X1 8 016 35.3 58.87 9 017 36.78 61.3 10 018 38.31 63.84 11 019 39.89 66.49 1 00 41.54 69.4 13 01 43.6 7.11 14 0 45.06 75.09 15 03 46.9 78. 16 04 48.86 81.44 17 05 50.89 84.81 18 06 53 88.33 19 07 55.19 91.98 0 08 57.47 95.79 3. AnalisadenganFungsiPolinomial Perhitungan penentuan persamaan pendekatan peramalan beban dapat di hitung dari tabel di bawah ini untuk mendapatkan persamaan polinomial. Tabel 6. Variabelperhitungankoefisienpersamaan X Y X^ X^3 X^4 X*Y X^(Y) 1 0.64 1 1 1 0.64 0.64 1.16 4 8 16 4.3 84.65 3.66 9 7 81 67.98 03.94 4.8 16 64 56 91.8 365.10 5 3.83 5 15 65 119.15 595.75 Tabel 7. Hasilperhitunganpembebananfungsipolinomial x Y Pembebanan (%) 1 009 0.68 34.47 010 1.33 35.55 3 011.1 36.87 4 01 3.05 38.4 5 013 4.1 40.1 6 014 5.34 4.3 7 015 6.69 44.49 8 016 8.19 46.98 9 017 9.83 49.7 10 018 31.61 5.68 11 019 33.53 55.89 ISTECH Vol. 5, No., Agustus 013 :99-103

Daya (MVA) ISSN: 085 645 103 1 00 35.60 59.33 13 01 37.80 63.00 14 0 40.15 66.9 15 03 4.64 71.06 16 04 45.7 75.45 17 05 48.04 80.07 18 06 50.95 84.9 19 07 54.01 90.0 0 08 57.1 95.34 01 43.6 7.11 196.1 0 45.06 75.09 04.8 03 46.9 78.0 1.7 04 48.86 81.44 1.51 05 50.89 84.81 30.7 06 53.00 88.33 40.8 07 55.19 91.98 50.1 08 57.47 95.79 60.55 Kurva 1. Pembebanantransformator 60 55 50 45 40 35 30 5 Kurva Pembebanan Trafo Eskponen Polinomial 0 008 010 01 014 016 018 00 0 04 06 0 3.3 Perubahan Arus Terhadap Pembebanan Transformator Akibat adanya beban yang berubahubah maka besarnya arus beban juga akan mengalami perubahan berupa kenaikan atau penurunan. Tabel 8. Perubahan Arus Akibat Pembebanan PembebananPada % Pembebanan ArusPembebanan 019 39.89 66.49 180.85 00 41.54 69.4 188.33 IV. PENUTUP Standar toleransi kelayakan kapasitas transformator gardu induk wirobrajan sebesar 85 % yaitu 50.89 MVA untuk fungsi eksponensial dan 48.07 MVA dengan fungsi polinomial dengan aruspembebanan 84.81% yaitusebsar 30.7 Ampere tercapaipadatahun 05. Untuk mengatasi persolaan ini maka pihak PLN Gardu Induk 150 kv Wirobrajan Yogyakarta harus segera melaksanakan evaluasi dan perencanaan penggantian atau penambahan trafo gardu induk pada tahun 05. Pemakaian beban harus memperhatikan ketentuan yang diizinkan yaitu tidak melebihi dari 85 % dari kapasitas daya terpasang. Pemeliharaan dari transformator harus mengikuti aturan yang sudah ditentukan, yaitu secara rutin dan berkala. Untuk mendapatkan hasil yang lebih maksimum maka sebaiknya menggunakan data yang lebih banyak REFERENSI 009 6.59 44.31 10.55 [1] Abdul Kadir, Ir. 1979, Transformator, PT. 010 7.69 46.15 15.54 PradnyaParamita, Jakarta. 011 8.84 48.06 130.75 [] Abdul Kadir, Ir. 1988, 01 30.03 50.05 136.14 TransmisiTenagaListrik, Universitas Indonesia, Jakarta 013 31.7 5.1 141.77 [3] Anto Dajan, 1986, Pengantar Metoda 014 3.57 54.8 147.66 Statistik Jilid 1, LP3ES, Jakarta. 015 33.9 56.53 153.78 [4] A.S. Pabla, Ir. Abdul hadi, 199, 016 35.3 58.87 160.13 SistemDistribusiDayaListrik. Erlangga, Jakarta Indonesia. 017 36.78 61.30 166.75 [5] Pamungkas, Ir. 005, TrikPemrograman 018 38.31 63.84 173.68 Microsoft Excel, PT. Elex Media KomputindoKelompokGramedia, Jakarta.