Post on 01-Jul-2015
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Seiring pesatnya pertumbuhan beban, susut teknis yang disebabkan
oleh adanya resistansi pada penghantar akan semakin meningkat
seiring dengan besarnya beban akan menyebabkan kenaikan susut
daya yang signifikan. Hal ini dikarenakan susut berbanding lurus dengan
resistansi penghantar dan kuadrat arus beban, pada sistem fasa 3
dimana jaringan tegangan rendahnya menggunakan penghantar netral,
susut pada jaringan tegangan rendah akan semakin bertambah dengan
adanya kontribusi susut penghantar netral, bahkan pada pembebanan
system yang tidak seimbangnya besarnya arus yang mengalir pada
penghantar fasa (resistansi lebih besar) akan mengkontribusikan susut
teknis yang juga lebih besar.
Salah satu cara menurunkan untuk susut teknis pada jaringan tegangan
rendah adalah dengan melakukan pemecahan beban dan pemerataan
beban. Pemecahan beban bertujuan untuk mengurangi arus beban yang
mengalir pada penghantar fasa dengan cara membangun gardu portal
atau memindahkan beban dan jurusan yang terbebani berat ke jurusan
yang pembebanannya ringan. Sementara pemerataan beban bertujuan
untuk mengurangi besar arus yang mengalir pada penghantar netral
1
sehingga diharapkan susut teknis jaringan tegangan rendah akibat
pembebanan atau ketidakseimbangan dapat dikurangi
1.2Pokok Permasalahan
Besarnya tegangan yang diterima pada ujung tiang saluran B pada
gardu E.38B APJ kramat jati dimana besaran tegangan ujung terima
tidak memenuhi SNI 04-0225-2000.
1.3Batasan Masalah
Tugas akhir ini, membahas susut teknis yang meliputi susut energi pada
saluran udara jaringan tegangan rendah gardu E.38B 1000kVA jurusan
B dan C, mengunakan metode pecah beban dan pemerataan beban.
dimana nalisa dilakukan sebelum dan sesudah pecah beban dan
pemerataan beban yang dimulai dari out going rak TR hingga ke tiang
terakhir.
1.4Metode Pendekatan
Metode pendekatan yang digunakan yaitu berupa studi literature,
pengumpulan data dan perhitungan susut pada JTR, serta analisa.
1.5Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
Bab I : merupakan pembahasan yang berisikan latar belakang,
pokok permasalahan, batasan masalah, serta sistematika
penulisan.
Bab II : merupakan landasan teori dasar berisikan mengenai
sistem distribusi tenaga listrik.
2
Bab III : merupakan teori berisikan susut daya pada jaringan listrik
distribusi sekunder.
Bab IV : merupakan pembahasan: berisikan perhitungan dan
analisa susut pada gardu E 38b jurusan B dan C
sebelum dan sesudah pecah beban dan pemerataan
beban.
Bab V :merupakan kesimpulan berdasarkan analisa yang
dilakukan.
3
BAB II
LANDASAN TEORI SISTEM DISTRIBUSI
II.1. Jaringan Distribusi
Awalnya tenaga listrik dihasilkan di pusat – pusat pembangkit listrik
seperti PLTA, PLTU, PLTG, PLTD, dengan tegangan yang biasanya merupakan
tegangan menengah 20 kV. Keberadaan pusat pembangkit tenaga listrik pada
umumnya jauh dari pengguna. Maka untuk mentransmisikan tenaga listrik yang
dihasilkan dari pembangkit, diperlukan penggunaan saluran transmisi tegangan
tinggi 150/70 kV atau tegangan extra tinggi 500 kV. Tegangan yang lebih tinggi
ini diperoleh dengan Transformator penaik tegangan (Step Up transformator).
Penggunaan saluran transmisi tegangan tinggi diperlukan untuk berbagai
sebagai bentuk efisiensi, antara lain dengan penggunaan penampang
penghantar sehingga menjadi lebih efisien dikarenakan:[1]
R= ohm (II.1)
Dimana : R = Resistansi penghantar (ohm/ )
= Resistansi jenis penghantar (mm /km)
l = Panjang jaringan (km)
A = Luas penampang (mm )
Sehingga arus yang mengalir lebih kecil, ketika saluran transmisi tegangan tinggi
dilakukan, oleh sebab itu daya yang ditimbulkan menjadi:
P = I x R (VA) (II.2)
4
P = Daya yang di timbulkan
I = Arus yang mengalir pada penghantar (A)
R = Resistansi penghantar (ohm)
Setelah saluran transmisi mendekati pusat pemakaian tenaga listrik yang
dapat merupakan suatu daerah industri atau sebuah kota, tegangan akan melalui
Gardu Induk (GI), dimana di gardu ini tegangan diturunkan menjadi tegangan
menengah (TM) 20kV dengan menggunakan transformator penurun tegangan
( Step Down Transformator).
Setiap Gardu Induk ( GI ), pada dasarnya merupakan pusat beban untuk
suatu daerah tertentu, dimana beban yang ditanggung selalu berubah – rubah
tergantung pemakaian pengguna jasa jaringan tenaga listrik (konsumen),
sehingga daya yang dihasilkan dalam pengadaan tenaga listrik selalu berubah –
rubah sepanjang waktu. Perubahan Daya yang dihasilkan, bertujuan untuk
mempertahankan osilasi tenaga listrik tetap pada frekuensi 50 Hz. Proses
perubahan ini dikoordinasikan dengan Penyaluran dan Pusat Pengaturan Beban
(P3B).
Tegangan Menengah 20 kV dari Gardu Induk (GI) disalurkan menggunakan
Saluran Distribusi Primer ke setiap Gardu Distribusi atau pengguna Jaringan
Tegangan Menengah. Pada Gardu Distribusi inilah, Tegangan Menengah 20 kV,
diturunkan menjadi tegangan rendah (TR) 220/ 380 V, yang kemudian disalurkan
melalui Jaringan Tegangan Rendah ke konsumen tegangan rendah..
5
II. 2 Transformator Distribusi
Transformator adalah mesin statis yang mengkonfersi satu level tegangan
menjadi tegangan lain. Transformator distribusi merupakan sebuah transformator
penurun tegangan (Step Down) yang menurunkan tegangan distribusi 20kV
menjadi 380V sebelum disebarkan ke konsumen. Karena seringkali terjadi drop
tegangan, maka, pada Rak Tegangan Rendah, tegangan yang dihasilkan lebih
dari 380 V, dikarenakan untuk menjaga tegangan pada ujung beban tetap 380 V.
Secara umum prinsip dasar kerja Transformator sehingga dapat
menkonfersi tegangan yaitu, pada kumparan primer akan mengalir arus saat
terjadi hubungan dengan sumber tegangan, dimana arus yang dihasilkan adalah
arus bolak – balik, sehingga pada inti transformator yang terbuat dari bahan
ferromagnetic akan terbentuk sejumlah garis – garis gaya magnet (Flux = Φ )
dengan arah dan jumlah yang berubah – rubah pula. Jika arus yang mengalir
berbentuk sinus maka, flux yang dihasilkan akan berbentuk sinus pula, karena
pada kumparan primer transformator terdapat lilitan sekunder dan lilitan primer,
maka menimbulkan Gaya Gerak Listrik (GGL) Induksi, tetapi arah GGL Induksi
primer berlawanan dengan GGL sekunder, sementara Frekuensi tegangan =
Frekuensi sumber.
E1 ÷ E2 = N1 ÷ N2 = a (II.3)
Atau E1 = a × E2 (II.4)
Atau N2 = a × E1 (II.5)
Atau E1 × N1 = E2 × N2 (II.6)
6
II. 3 Jaringan Tegangan Rendah
Jaringan tegangan rendah adalah jaringan dari rak tegangan rendah (TR)
sampai dengan alat pengukur dan pembatas. Berdasarkan penempatan jaringan,
Jaringan Tegangan Rendah dibedakan menjadi 2 yaitu:
II.3.1 Saluran Udara Tegangan Rendah (SUTR)
Saluran ini merupakan pengahantar yang ditempatkan diatas tiang, ada 2
jenis penghantar yang digunakan, yaitu penghantar tak berisolasi (kawat)
dan penghantar berisolasi (kabel).
Penghantar tak berisolasi ini mempunyai berbagai kelemahan seperti
rawan terjadi gangguan phase-phase maupun phase-netral serta rawan
akan terjadinya tindak pencurian, tetapi penghantar ini memilki harga yang
relatif murah dan mudah dalam pengusutan gangguan.
II.3.2 Saluran Kabel Tegangan Rendah (SKTR)
Penghantar bawah tanah direncanakan untuk mensuplai daerah dengan
kepadatan yang tinggi misalnya kota-kota besar, daerah perindustrian,
daerah perkotaan dsb.
Keuntungan kabel bawah tanah adalah:
→ Kabel bawah tanah tidak terganggu oleh pengaruh cuaca seperti hujan,
angin dan petir.
→ Kabel bawah tanah tidak menggangu keindahan lingkungan (estetika).
7
Kelemahannya, jika terjadi gangguan sulit ditemukan lokasinya dan jika
terjadi pencurian dengan penyuntikan listrik dibawah tanah, petugas
P2TL(Penertiban Pemakaian Tenaga Listrik) kesulitan mengungkapnya.
Penghantar TR menyalurkan daya dari rak TR sampai dengan tiang terakhir.
Yang perlu diperhatikan pada penghantar TR ini adalah kemampuan penyaluran
daya, rugi-rugi tegangan dan rugi energi pada penghantar tersebut.
Bagian yang termasuk dalam jaringan tegangan rendah adalah:
- Rak TR
Merupakan perangkat Panel Hubung Bagi (PHB) tegangan rendah gardu
Distribusi, terpasang pada sisi tegangan rendah/terhubung pada sisi
sekunder trafo distribusi dari instalasi tenaga listrik, berfungsi sebagai
penghubung dan pembagi tenaga listrik ke setiap jurusan kelompok
pelanggan melalui penghantar. Karena kapasitas rak tegangan rendah
yang digunakan harus sesuai dengan besarnya kemampuan trafo
distribusi, sehingga antara papan pembagi dengan penghantar TR
dipasang pembatas arus (NH fuse).
- Alat Pengukur dan Pembatas (APP)
Peralatan pelanggan diantaranya adalah kWh meter, kVArh meter, MCB
atau NH fuse. kWh meter berfungsi untuk mengukur pemakaian tenaga
listrik pada pelanggan (daya nyata). kVarh meter berfungsi untuk
mengukur pemakaian daya reaktif, sementara pembatas dapat berupa
MCB atau NH fuse yang berfungsi untuk membatasi daya yang terpasang
pada pelanggan.
8
II. 4 Sistem Tiga Fase
Kebanyakan system tenaga listrik dibangun dengan system tiga fase, hal
tersebut didasarkan pada alasan – alasan ekonomi dan kestabilan aliran daya
pada beban. Alasan ekonomi dikarenakan pada system tiga fase, penggunaan
penghantar untuk system transmisi menjadi lebih sedikit, sedangkan untuk
alasan kestabilan dikarenakan pada system tiga fase daya mengalir adalah tiga
buah system fase tunggal, sehingga untuk peralatan dengan catu daya tiga fase
system akan menjadi lebih stabil bila dibandingkan dengan system satu fase.
Sistem tiga fase dapat digambarkan dengan suatu system yang terdiri dari 3
buah system fase tunggal.
II.5 Susut Teknis Pada Jaringan Distribusi
Susut teknis adalah merupakan susut yang disebabkan oleh sifat daya
hantaran material atau peralatan listrik itu sendiri yang sangat tergantung dari
kualitas bahan dari material atau peralatan listrik tersebut serta jaringan, maka
besarnya akan sangat tergantung dari konfigurasi jaringannya. Susut yang
menjadi perhatian dalam studi ini adalah rugi-rugi energi yang timbul pada
jaringan tegangan rendah (JTR) yaitu susut pada penghantar fasa dan susut
pada penghantar netral.
Susut daya dipengaruhi oleh dua hal penting yaitu arus beban dan
tahanan penghantar. Arus beban sangat dipengaruhi oleh dua pola konsumsi
energi listrik pelanggan. Pada pelanggan perumahan fluxtuansi konsumsi energy
listrik sangat besar dengan perbedaan yang signifikan antara konsumsi energi
listrik pada siang hari dan malam hari, sedangkan pada sector industri fluxtuansi
9
konsumsi energi sepanjang hari akan hampir sama, sehingga perbandingan
beban puncak terhadap beban rata-rata hampir mendekati 1 (satu).
Pada sistem tiga fasa (3 ) yang memiki penghantar netral, susut pada jaringan
menjadi susut pada penghantar fasa dan susut pada penghantar netral. Pada
kondisi pembebanan seimbang arus netral yang merupakan penjumlahan vector
masing-masing arus fasanya akan berharga nol, sehingga susut pada jaringan
tegangan rendah 3 akan sama dengan susut pada penghantar yang tidak
seimbang atau bahkan kesetimbangannya akan sangat ekstrim, arus yang
mengalir pada penghantar netral dapat berharga sama dengan arus yang
mengalir pada penghantar fasa, dan dengan diameter yang lebih kecil atau
resistansi yang lebih besar dibandingkan dengan resistansi fasanya, susut
penghantar netral akan menjadi lebih besar dari susut pada penghantar fasanya.
Factor lain yang mempengaruhi susut pada jaringan tegangan rendah adalah
panjang jaringan tegangan rendah dan luas penampang konduktornya, dimana
semakin panjang jaringan dengan penampang konduktor yang lebih kecil, maka
susut pada jaringan akan semakin besar.
10
BAB III
SUSUT DAYA JARINGAN TEGANGAN LISTRIK
Susut daya (Losses) dipengaruhi oleh dua hal penting yaitu arus
pembebanan dan tahanan penghantar. Arus pembebanan sangat dipengaruhi
oleh pola konsumsi energi listrik pada pelanggan.
Pemerataan beban merupakan salah satu cara untuk menekan susut
daya. Penekanannya dengan prinsip mengurangi arus yang mengalir di
penghantar netral. Idealnya arus yang mengalir sepanjang hantaran netral
adalah nol, tetapi karena adanya beban tidak seimbang menimbulkan
penginduksian antar penghantarnya yang mengakibatkan pada penghantar
netral terdapat arus. Sementara penghantar netral merupakan konduktor yang
memiliki nilai resistansi, sehingga arus yang melalui penghantar ini, sebagian
akan dikonversikan menjadi panas yang didisipasikan ke lingkungan sekitar
sebagai losses.
Meskipun pada beberapa titik disepanjang jaringan tegangan rendah terdapat
pentanahan netral, namun pentanahan netral ini tidak mampu membuang arus
netral yang cukup besar akibat dari beban yang tidak seimbang secara
keseluruhan.
11
Salah satu cara yang paling mudah adalah dengan memeratakan beban
pada jaringan tegangan rendah. Pemerataan beban dilakukan dengan jalan
memindah beban pada fase yang dilalui beban tidak seimbang ke fase yang
tidak dilalui beban. Arus yang mengalir dari tiap fase akan melalui penghantar
netral dengan melalui peralatan pelanggan terlebih dahulu (menjadi arus netral).
Ketika beban seimbang, maka arus netral akan menjadi relative lebih kecil,
karena arus dari tiap fase akan saling meniadakan. Proses saling meniadakan
terjadi karena arus tiap fase akan memiliki beda fase ± 120º ( tergantung dari
besarnya factor daya masing – masing beban).
III.1 Metode Perhitungan Susut Daya Pada Jaringan Tegangan Rendah
Beberapa pendekatan yang dilakukan dalam menghitung susut pada
jaringan tegangan rendah(JTR) antara lain:
- Mengasumsikan arus beban sepanjang penghantar, sebesar arus yang
diukur diujung kirim jaringan. Ini pengendalian yang sangat kasat
mengingat penurunan arus persegmen saluran diabaikan, ini akan
memberi angka batas arus yang tidak mungkin dilewati oleh harga susut
sebenarnya.
- Mengasumsikan sector yang dialiri arus sama dengan arus yang diukur di
ujung terima sector ditambah arus selisih antara ke dua ujung sector
dibagi rata sepanjang sector. Hal ini sesuai dengan Hukum KIRCHOFF I
dan II mengenai arus dan tegangan.
III.2 Perhitungan Susut Daya Jaringan Tegangan Rendah Beban
Tunggal
12
Beban tunggal disuplai melalui system 3 seperti terlihat pada gambar
3.1 dibawah ini:
Gambar 3.1 Jaringan Tegangan Rendah dengan Beban Tunggal
Misalkan beban tunggal S seimbang diantara 3 nya, dengan jarak L km dari
sumbernya, penghantar saluran mempunyai resistansi r ohm/km, maka susut
daya yang disebabkan oleh arus pembebanan yang mengalir pada penghantar
adalah:[2]
= 3 I R (III.1)
sehingga = 3 I rL (III.2)
Bila bebannya S, maka arus yang mengalir pada penghantar adalah: [3]
I = atau (III.3)
I = (III.4)
Dimana : I = Arus pembebanan dalam Ampere (A)
V = Tegangan (V)
S = Daya kontrak (kVA)
Sehingga rugi daya dapat dinyatakan sebagai berikut :
13
= atau (III.5)
= (III.6)
Dimana : P = Rugi daya dalam (watt)
S = Daya kontrak (kVA)
V = Tegangan (V)
Perbandingan persamaan rugi daya terhadap daya yang disalurkan penghantar
adalah:
= x 100% = x 100% (III.8)
Sehingga persamaan susut energi pada system 3 dengan beban tunggal
adalah : = dt = dt (KWH)
(III.9)
III.3 Perhitungan Susut Daya Jaringan Tegangan Rendah Beban Merata
Beban yang dianggap merata sepanjang saluran dapat dilihat pada
gambar 3.2 di bawah ini:
Gambar 3.2 Jaringan Tegangan Rendah dengan Beban Merata
14
Misalkan beban tersebut I ampere persatuan panjang, besar arus yang mengalir
pada titik P yang jaraknya X dari titik sumber A adalah ( L- )I, susut daya
perfasa pada elemen sepanjang dx adalah :
= r dx (III.10)
Jadi untuk system 3 rugi dayanya adalah :
= 3 r dx (III.11)
Sehingga rugi daya total untuk saluran sepanjang L adalah :
= r dx = i rL (III.12)
Oleh karena arus total Itotal = I L atau i = (III.13)
Maka rugi total daya dapat ditulis :
= = Itot r L (III.14)
Bila S adalah beban merata per satuan panjang maka beban totalnya adalah :
Stotal = S L (III.15)
Dan arus totalnya menjadi : [4]
Itotal = (III.16)
Sehingga rugi daya total dapat ditulis dalam bentuk:
∆ = (III.17)
15
Dan rugi daya relatifnya adalah:[2]
% = x 100% = x 100% (III.18)
Sementara rugi energi pada beban merata dapat dihitung menurut persamaan:
∆E = (III.19)
Dimana Fr adalah : Fr = (III.20)
III.4 Perhitungan Susut Daya Jaringan Tegangan Rendah Beban Merata
dan Beban Tunggal
Disamping beban merata sepanjang saluran pada ujung saluran bisa
terdapat beban tunggal seperti gambar 3.3 pada sepanjang saluran A-B1
terdapat beban merata sepanjang S/persatuan panjang. Total beban merata
tersebut adalah Sr = S .L sedangkan pada titik ujung B terdapat sebuah beban
sebesar Sr dimana factor dayanya dari ke-2 macam beban tersebut
diumpamakan sama.
16
Gambar 3.3 Jaringan Tegangan Rendah (JTR) dengan Beban Merata dan
Beban Tunggal
Perhitungan titik P pada saluran AB yang berjarak dari x dari titik A. arus yang
mengalir ke pada titik P akibat beban merata saja adalah :( L – x)i r dan arus yang
mengalir di titik P akibat beban tunggal saja (Sb) adalah IB, jadi jumlah arus yang
mengalir melalui titik P akibat dari kedua beban tersebut adalah :
I = IB (L – x)ir (III.21)
Arus pada beban total merata adalah :
IR = Ir L (III.22)
Sehingga persamaan diatas dapat ditulis sebagai berikut:
I = IB + IR (III.23)
Besarnya susut daya ditentukan oleh persamaan :
∆P = 3 r d (III.24)
Bila persamaan diatas dapat diselesaikan dengan mengganti I, maka persamaan
susut daya dapat ditulis dalam bentuk:
∆P = ( I R) = 3
= 3 (III.25)
III.5 Perhitungan Susut Daya Jaringan Tegangan Rendah Per Segmen
Saluran
17
Untuk setiap segmen dari tender yang akan diperhitungkan susut
energinya. Susut energi 3 dihitung dengan menggunakan persamaan.
Susut Energi = 3 x I x R x cos x t (kWh) (III.26)
Dimana : I = Arus persegmen saluran (A)
R = Tahanan saluran (ohm)
Cos = Faktor daya ( 0,85)
t = Waktu (diasumsikan 24x30 hari = 720 jam)
arus per segment yang didapatkan dalam metode pendekatan arus yang terukur
di gardu terhadap arus total yang mengalir dalam satu jurusan tersebut :
IAV = x Iukur (III.27)
Arus maximum yang mengalir dalam setiap segment diperoleh berdasarkan
persamaan III.3 dan III.13 adalah berikut:
IMAX =
Dimana: IMAX = Arus yang mengalir pada setiap tiang (A)
SMAX = Daya Maksimum (VA)
Vl-l = Tegangan line-line ( tegangan standar = 380volt)
Resistansi pada penghantar diperoleh dari persamaan (II.1):
R =
Dengan: R = Resistansi Penghantar (ohm)
= Resistansi Jenis Penghantar
18
º Almunium (Al) = 1/34 (ohm. )
º Tembaga (Cu) = 1/54 (ohm. )
º Campuran = 1/31 (ohm. )
= Panjang penghantar ( m )
A = Luas penampang (mm )
III. 6 Perhitungan Susut Daya Pada Penghantar Netral
Salah satu hal yang paling penting dalam menurunkan susut daya pada
system distribusi secara teknis adalah dengan pengembalian beban, dimana
pengaruh ketidakseimbangan beban (khususnya pada JTR) terhadap besar
kecilnya susut daya distribusi (pertambahan susut energi) pada JTR apabila
keadaan tidak seimbang.
Persamaan daya aktif rangkaian bolak-balik 3 :
1. Pada keadaan beban seimbang
∑I = In = Ir + Is + It
= (Ir) < 0 + (Is) < 120 + (It) < 240
= (Ir).(cos0+jsin0) + (Is).(cos120+jsin120) + (It).(cos120+jsin120)
= (Ir).(1+j0) + (Is).(-0.5+j0.866) + (It).(-0.5-j0.866)
= (Ir) - 0.5(Is) - 0.5(It) + j0.866(Is) - j0.866(It) …..……………........(III.28)
Untuk kondisi beban seimbang maka arus (magnitudenya) juga seimbang
19
(sama). Sehingga : (Ir) = (Is) = (It)
Bila dimasukkan ke pers (III.25), maka In = 3I0
Karena bebannya seimbang maka:
Susut daya netral (PN) = 3 2 Rn (kW) (III.29)
2. Pada keadaan beban tidak seimbang
Jika I adalah fasa dalam penyaluran daya sebesar P dalam keadaan seimbang,
maka dalam penyaluran daya yang sama tetapi dengan keadaan beban tidak-
seimbang besarnya arus dapat dinyatakan melalui koefisien a, b dan c sebagai
berikut:[4]
IR = a ( I ) (III.30)
IS = b ( I ) (III.31)
IT = c ( I ) (III.32)
Besarnya daya aktif pada masing-masing fasa berdasarkan persamaan
III.27, persamaan III.28 dan persamaan III.29 adalah:
PR = a ( I ). V cos (III.33)
PC = b ( I ). V cos (III.34)
PT = c ( I ). V cos (III.35)
Dengan demikian daya aktif 3 itu:
P3 = PR + PS + PT
= a ( I )V cos + b ( I )V cos + c ( I )V cos (III.36)
Sehingga berdasarkan persamaan III.34 maka ;[4]
20
P3 = Vcos (III.37)
Demgan anggapan bahwa daya yang disalurkan pada persamaan III.37
adalah sama maka a + b + c = 3. besarnya arus netral ( IN ) adalah :[5]
IN = IR + IS + IT (III.38)
IN = I
= Ia + I
= I
= I
Jumlah sudut pada saluran adalah susut pada penghantar fasa ditambah
susut pada penghantar netral.
∆P t = [(IR) + (IS) + (IT) ] R + [ IN RN]
(III.39)
Keterangan : R = Resistansi penghantar fasa
RN = Resistansi penghantar netral
Bilamana persamaan III.36 dimasukan ke persamaan III.37 maka:
[(IR) + (IS) + (IT) ] R = (a I + b I + c I )R = (a + b + c ) IR (III.40)
Dan rugi pada penghantar netral menjadi ;
INRN = I [a- ] + j [ ] RN
= I ( + + c + - - ) RN (III.41)
21
Sehingga Rugi daya berdasarkan persamaan III.40 maka:
P’t = I [ (IR) ] R + [ IN RN]
= [( ) I R + ( ) I RN] (III.42)
Persamaan III.37 : dapat kita ganti atau kita uraikan menjadi
(III.43)
dimana = 3 maka
dengan demikian susut daya pada saluran tanpa penghantar adalah:
(III.44)
Pada persamaan (III.41)
Dapat kita uraikan menjadi persamaan:
=
= (III.45)
Susut daya pada saluran penghantar netral berdasarkan
persamaan (III.43)
Maka susut daya pada saluran penghantar pada kawat fasa dan netral:
(III.46)
Pada kabel OPSTYG 3 x 95 mm + N
22
(III.47)
Perbandingan susut daya penghantar netral dengan penghantar fasa
berdasarkan persamaan (III.42 – III.45) adalah:
(III.48)
Pada kabel JTR Twist 3 x 70 mm + N
(III.49)
Perbandingan susut daya penghantar netral dengan penghantar fasa
berdasarkan persamaan (III.43, III.45 dan III.48 ) adalah:
(III.50)
Sehingga total susut daya penghantar netral adalah:
23
OPSTYG+
JTR (III.51)
Bila resistansi penghantar pada kawat fasa dan kawat netralnya pada
persamaan (III.45) adalah sama (R = RN) maka:
ΔPt = [9-2 (ab + ac + bc)] I R + [9-3 (ab + ac + bc)] I R
∆Pt = [18-5 (ab + ab + ac)] I R (III.52)
Perbandingan susut daya antara penghantar netral dengan
penghantar fasa adalah:
= (III.53)
Perbandingan susut daya antara beban tak seimbang dengan beban
seimbang adalah:
=
= 6 - [ab + ac + bc] (III.54)
III.8 Jatuh Tegangan Pada Sistem Distribusi
Jatuh tegangan yang terjadi dalam suatu system tenaga listrik disebabkan
oleh adanya arus yang mengalir pada impedansi saluran impedansi (Z), baik itu
impedansi yang ada pada jaringan listrik ataupun impedansi dari peralatan listrik
lainnya (beban) yang terdapat dalam system tersebut. Besarnya jatuh tegangan
secara umum merupakan selisih antara tegangan sumber dengan tegangan
diujung jaringan atau beban, sesuai definisi jatuh tegangan adalah :
24
ΔV = Vk - Vt (III.55)
Dimana :
Vk = Nilai mutlak tegangan ujung kirim
Vt = Nilai mutlak tegangan ujung terima
BAB IV
PERHITUNGAN DAN ANALISA PECAH BEBAN DAN PEMERATAAN BEBAN
PADA JARINGAN TEGANGAN RENDAH
IV.1 PROSEDUR PENGOLAHAN DATA JARINGAN TEGANGAN RENDAH
Perhitungan susut daya dilakukan pada jaringan TR. gardu E38B fasa tiga
jalan raya kampung tengah Ciracas dengan beban dianggap merata sepanjang
saluran .
Data yang dikumpulkan dengan menggunakan bantuan Mister 2000 adalah:
IV.1.1 Peta Jaringan Jurusan B dan C Gardu E.38B
Terlampir
IV.1.2 Data Pembebanan Rak TR
Data pengukuran beban gardu E 38B beban malam pukul: 19:40WIB
Penyulang : PENA
Daya trafo : 1000kVA
Alamat : Jl. Raya KP Tengah Ciracas
25
IV.2
Perhitungan Susut Daya Jaringan Pada Penghantar Fase
Data yang digunakan untuk menentukan susut energi pada penghantar
adalah data tahanan penghantar, bilangan dari table karekteristik penghantar
Twisted karekteristik kabel Twisted NFA2X menurut standar PLN 42-10: 1986
persamaan yang digunakan untuk menentukan tahanan penghantar adalah :
R = x r
dimana:
Jarak persegmen saluran ( )
Tahanan penghantar per km (r)
Data untuk menentukan arus persegmen tiang (I )
a. daya kontrak tiap-tiap pelanggan
b. tegangan line to line
26
JUR OPSTYG FUSE
(Ampere)
R
(Amp)
S
(Amp)
T
(Amp)Tipe Penampang
A NYFGBY 4 x 95 250,250,250 126 62 164
B NYFGBY 4 x 95 250,250,250 143 162 214
C NYFGBY 4 x 95 250,250,250 95 111 132
D NYFGBY 4 x 95 300,300,300 222 190 213
E NYFGBY 4 x 95 250,250,250 123 57 135
F NYFGBY 4 x 95 300,300,300 228 230 165
G NYFGBY 4 x 95 250,250,250 108 181 85
H NYFGBY 4 x 95 250,250,250 0 0 37
c. pengukuran beban rak TR tiap fasa atau jurusan (I )
persamaan III.24 dan III.25 digunakan untuk menentukan persegmen tiang
adalah :
Data untuk menghitung susut jaringan perfasa antara lain:
a. Arus persegmen tiang ( )
b. Resistansi per gawang (R)
c. Asumsi cos = 0,85
d. Asumsi waktu yang digunakan = 24 jam selama sebulan ( 720 jam)
persamaan yang digunakan adalah:
x t
IV.2.1 Susut Daya Penghantar Fase Sebelum Pecah Beban dan Pemerataan
Beban
A. Jurusan B
- Antara Gardu dan tiang CDT-886
a). Resistansi penghantar
R = 0,324 x 15 m = 0,0048
b). Arus maksimum antara Gardu dengan Tiang CDT-886
27
Imax R = = = 160,06 A
Imax S = = = 116,76 A
ImaxT = = = 72,22 A
c). Arus persegment Tiang
I = = 143 A
= = 162 A
I = = 214 A
d). Susut daya
= (143) A x 0,0048 x 0,85 = 0,083 kW
= (162) A x 0,0048 x 0,85 = 0,107 kW
= (214) A x 0,0048 x 0,85 = 0,187 kW
e) Tegangan Terima (Vt) berdasarkan persamaan III.54
VtR = Vk - ∆V
= Vk – ( IiR . RiR )
= 230 – (64,725 x 0,0048)
= 229,31volt
28TGR-
887
JTRTrafo
E.38 B
TGR-886
Rumah
Gambar 4.1 Rangkaian Ekivalen Jaringan Tegangan Rendah Gardu E.38B
Jurusan B.
- Antara tiang CDT-886 dan CDT-887
a). Resistansi penghantar
R = 0,437 x 27m = 0,0118
b). Arus maksimum antar tiang CDT-886 dan CDT-887
Imax R = = = 17,40 A
Imax S = = = 10,18 A
ImaxT = = = 2,66 A
c). arus per segment
I = = 15,55 A
= = 14,124 A
I = = 7,671 A
d). susut daya
= (15,55) A x 0,0118 x 0,85 = 0,002 kW
29
= (14,124) A x 0,0118 x 0,85 = 0,002 kW
= (7,671) A x 0,0118 x 0,85 = 0,001 kW
Dengan cara yang sama didapat besarnya susut daya jaringan pada penghantar
fasa persegmen saluran keseluruhan.
Total susut daya perfasa pada penghantar :
= 1,301112 kW
= 2,2900806 kW
= 3,9409606 kW
Maka total susut daya pada penghantar fasa adalah :
∆P3Ø = 1,301112 kW + 2,2900806 kW + 3,9409606 kW
= 7,5321532 kW
Dengan asumsi pemakaian energi terus-menerus selama 24 jam(24h * 30 =
720h)
∆E3Ø = 7,5321532 kW x 720h = 5423,150304 kWh
B. Jurusan C
- Antara Gardu dan tiang CDT-3051
a). Resistansi penghantar
R = 0,324 x 46 m = 0,0201
b). Arus maksimum antara Gardu dengan Tiang CDT-3051
Imax R = = = 165,5324 A
Imax S = = = 105,2145 A
30
ImaxT = = = 156, 1884 A
c). Arus persegment
I = = 95 A
= = 111 A
I = = 132 A
d). Susut daya
= (95) A x 0,0201 x 0,85 = 0,03682 kW
= (111) A x 0,02018 x 0,85 = 0,05027 kW
= (132) A x 0,0201 x 0,85 = 0,07109 kW
e) Tegangan Terima (Vt) berdasarkan persamaan III.54
VtR = Vk - ∆V
= Vk – ( IiR . RiR )
= 230 – (95 x 0,0201)
= 229,54 volt
- Antara tiang CDT-3051 dan CDT-3052
a). Resistansi penghantar
R = 0,437 x 33m = 0,0144
b). Arus maksimum antar tiang CDT-3051 dan CDT-3052
Imax R = = = 4,633996 A
31
Imax S = = = 4,709963 A
ImaxT = = = 1,367409 A
c). arus per segment
I = = 2,659 A
= = 4,969 A
I = = 1,156 A
d). susut daya
= (2,659) A x 0,0118 x 0,85 = 0,00007 kW
= (4,969) A x 0,0118 x 0,85 = 0,00025 kW
= (1,156) A x 0,0118 x 0,85 = 0,00001 kW
e) Tegangan Terima (Vt) berdasarkan persamaan III.54
VtR = Vk - ∆V
= Vk – ( IiR . RiR )
= 229,54 – (2,659 x 0,0118)
= 229,51 volt
Dengan cara yang sama maka didapat besar susut jaringan pada penghantar
fasa persegmen saluran keseluruhan.
Total susut daya perfasa pada penghantar:
= 0,47494 kW
32
= 0,53588 kW
= 0,79216 kW
Maka total susut daya pada penghantar fasa adalah :
∆P3Ø = 0,47494 kW + 0,53588 kW + 0,79216kW
= 1,80297 kW
Dengan asumsi pemakaian energi terus-menerus selama 24 jam(24h * 30 =
720h)
∆E3Ø = 1,80297 kW x 720 h = 1298,1409 kWh
Maka total susut energi total untuk jurusan B dan C adalah.
∆E3Ø = 5423,150304 kWh + 1298,1409 kWh
= 6721.291204 kWh
IV.2.2 Susut Daya Penghantar Netral Sebelum Pecah Beban dan
Pemerataan Beban
a). Susut Daya Pada Penghantar Netral Jurusan B
Susut pada OPSTYG: 0,158814 kW Arus fasa S : 162 A
Susut pada JTR : 4,031146 kW Arus fasa T: 214 A
Arus fasa R : 143 A
P fasa R : 230 V x 143 A x 0,85 = 27956,5 kW
P fasa S : 230 V x 162 A x 0,85 = 31671 kW
P fasa T : 230 V x 214 A x 0,85 = 41837 kW
I seimbang = = 173 A
a = = 0,8266 b = = 0,9364 c = = 1,237
33
b). Susut Daya Pada Penghantar Netral
=
=0,24193 kW
c). Susut Daya Pada Penghantar Netral Jurusan C
susut pada OPSTYG : 0,15818 kW Arus fasa S : 111 A
susut pada JTR : 1,64479 kW Arus fasa T : 132 A
Arus fasa R : 95 A
P fasa R : 230 V x 95 A x 0,85 = 18572,5 kW
P fasa S : 230 V x 111A x 0,85 = 21700,5 kW
P fasa T : 230 V x 132 A x 0,85= 25806 kW
I seimbang = = 112,67 A
a = = 0,843195 b = =0.985 c = = 1.172
d). Susut Daya Pada Penghantar Netral:
=
= 0,02071kW
Maka total susut daya pada penghantar netral adalah :
∆PN = 0,24193 kW + 0,02071 kW
= 0,26264 kW
∆EN = 0,27349 kW x 720h = 189,101 kWh
34
IV.2.3 Susut Daya Penghantar Fasa Sesudah Pecah Beban dan Pemerataan
Beban
C. Jurusan B
- Antara Gardu dan tiang CDT-886
a). Resistansi penghantar
R = 0,324 x 15 m = 0,0048
b). Arus maksimum antara Gardu dengan Tiang CDT-886
Imax R = = = 120,332 A
Imax S = = = 76,043 A
ImaxT = = = 51,582 A
c). Arus persegment
I = = 143 A
= = 162 A
I = = 214 A
d). Susut daya
= (143) A x 0,0048 x 0,85 = 0,083 kW
= (162) A x 0,0048 x 0,85 = 0,107 kW
= (214) A x 0,0048 x 0,85 = 0,187 kW
e) Tegangan Terima (Vt) berdasarkan persamaan III.54
35
VtR = Vk - ∆V
= Vk – ( IiR . RiR )
= 230 – (64,725 x 0,0048)
= 229,31volt
- Antara tiang CDT-886 dan CDT-887
a). Resistansi penghantar
R = 0,437 x 27m = 0,0118
b). Arus maksimum antar tiang CDT-886 dan CDT-887
Imax R = = = 12,079 A
Imax S = = = 4,102 A
ImaxT = = = 0,684 A
c). arus per segment
I = = 14,35 A
= = 8,74 A
I = = 2,84 A
d). susut daya
= (14,35) A x 0,0118 x 0,85 = 0,002 kW
= (8,74) A x 0,0118 x 0,85 = 0,001 kW
= (2,84) A x 0,0118 x 0,85 = 0,000008kW
36
Dengan cara yang sama maka didapat besarnya susut daya jaringan pada
penghantar fasa persegmen saluran keseluruhan.
Total susut daya perfasa pada penghantar :
= 0,63119 kW
= 1,55163 kW
= 2,1222 kW
Maka total susut daya pada penghantar fasa adalah :
∆P3Ø = 0,63119 kW + 1,55163 kW + 2,1222kW
= 4,3051 kW
Dengan asumsi pemakaian energi terus-menerus selama 24 jam(24h * 30 =
720h)
∆E3Ø = 4,3051 kW x 720h = 3099,6361 kWh
D. Jurusan C Setelah Pecah Beban dan Pemerataan Beban
- Antara Gardu dan tiang CDT-3051
a). Resistansi penghantar
R = 0,324 x 46 m = 0,0201
b). Arus maksimum antara Gardu dengan Tiang CDT-3051
Imax R = = = 165,5324 A
Imax S = = = 105,2145 A
ImaxT = = = 156, 1884 A
37
c). Arus persegment
I = = 95 A
= = 111 A
I = = 132 A
d). Susut daya
= (95) A x 0,0201 x 0,85 = 0,03682 kW
= (111) A x 0,02018 x 0,85 = 0,05027 kW
= (132) A x 0,0201 x 0,85 = 0,07109 kW
e) Tegangan Terima (Vt) berdasarkan persamaan III.54
VtR = Vk - ∆V
= Vk – ( IiR . RiR )
= 230 – (95 x 0,0201)
= 229,54 volt
- Antara tiang CDT-3051 dan CDT-3052
a). Resistansi penghantar
R = 0,437 x 33m = 0,0144
b). Arus maksimum antar tiang CDT-3051 dan CDT-3052
Imax R = = = 4,633996 A
Imax S = = = 4,709963 A
38
ImaxT = = = 1,367409 A
c). arus per segment
I = = 2,659 A
= = 4,969 A
I = = 1,156 A
d). susut daya
= (2,659) A x 0,0118 x 0,85 = 0,00007 kW
= (4,969) A x 0,0118 x 0,85 = 0,00025 kW
= (1,156) A x 0,0118 x 0,85 = 0,00001 kW
e) Tegangan Terima (Vt) berdasarkan persamaan III.54
VtR = Vk - ∆V
= Vk – ( IiR . RiR )
= 229,54 – (2,659 x 0,0118)
= 229,51 volt
Total susut daya perfasa pada penghantar :
= 0,42973 kW
= 0,36305 kW
= 0,72472 kW
Maka total susut daya pada penghantar fasa adalah :
∆P3Ø = 0,42973 kW + 0,36305 kW + 0,72472 kW
39
= 1,51750 kW
Dengan asumsi pemakaian energi terus-menerus selama 24 jam(24h * 30 =
720h)
∆E3Ø = 1,51750 kW x 720h = 1092,6 kWh
Maka total susut energi total untuk jurusan B dan C adalah.
∆E3Ø = 3099,6361 kWh + 1092,6 kWh
= 4192,236 kWh
IV.2.4 Susut Daya Penghantar Netral Sesudah Pecah Beban dan
Pemerataan Beban
a). Susut Daya Pada Penghantar Netral Jurusan B
Susut pada OPSTYG: 0,158814 kW Arus fasa S : 162 A
Susut pada JTR : 0,391831 kW Arus fasa T : 214 A
Arus fasa R : 143 A
P fasa R : 230 V x 143 A x 0,85 = 27956,5 kW
P fasa S : 230 V x 162 A x 0,85 = 31671 kW
P fasa T : 230 V x 214 A x 0,85 = 41837 kW
I seimbang = = 173 A
a = = 0,8266 b = = 0,9364 c = = 1,237
b. Susut Daya Pada Penghantar Netral
=
= 0,0316 kW
40
c. Susut Daya Pada Penghantar Netral Jurusan C
susut pada OPSTYG : 0,02093 kW Arus fasa S : 111 A
susut pada JTR : 0,25073 kW Arus fasa T : 132 A
Arus fasa R : 95 A
P fasa R : 230 V x 95 A x 0,85 = 18573 kW
P fasa S : 230 V x 111 A x 0,85 = 21701 kW
P fasa T : 230 V x 132 A x 0,85 = 25806 kW
I seimbang = = 112,67 A
a = = 0,843195 b = =0.985 c = = 1.172
d. Susut Daya Pada Penghantar Netral adalah:
=
= 0,015668 kW
Maka total susut daya pada penghantar netral adalah :
∆PN = 0,0316 kW + 0,015668 kW
= 0,047268 kW
∆EN = 0,047268 kW x 720h = 34,03927 kWh
IV. 3 Analisa
Dari hasil perhitungan diatas dapat dihasilkan sebuah table perbandingan susut
daya dan tegangan terima di tiang terujung di Jurusan B dan Jurusan C pada
Gardu E38 Jalan Raya Kampung Tengah, sebelum dan sesudah dilakukan
pecah beban.
41
Tabel 4.9 Perbandingan Susut Daya Dan Tegangan Terima Sebelum dan
Sesudah Pecah Beban pada Gardu E38B Jalan Raya Kampung Tengah Ciracas
Jurusan
Susut
Daya
Susut
Daya
MWh ( % )
Tiang
3077
Tiang
3117
R (V) S (V) T (V) R (V) S (V) T (V)
B dan C Sebelum Pecah
Beban 6.912,007% 214,22 208,44 200,87 222,58 221,99 220,40
B dan C sesudah Pecah
Beban 4.226 1,22% 220,24 213,98 210,87 222,99 223,69 220,93
Dari data table di atas, diketahui tegangan terima pada tiang terujung di Jurusan
B, sangatlah jauh dari standar yang ditentukan dalam SNI 04-0225-2000 yaitu
sebesar -10% (207 V) dari tegangan kirim yaitu sebesar 200,877 V. Sementara
pada Jurusan C sesuai dengan standar SNI 04-0225-2000 tersebut, yaitu
sebesar 221,32 V.
Metode Pecah Beban dan Pemerataan beban dilakukan pada tiang TGR 890,
889, 888, 887, 886, 3077, 3076, 3075, 3074, 3073, 3072, 3071, 3070, 3069,
3068, 3067, 3066, 3065, 3064, 3063, 3062, 3061, 3060, 3056, 15330, 3055 pada
42
Jurusan B ke tiang TGR 3054, 3094, 3093, 3059, 3058, 3057, 3089 di Jurusan
C. Dimana setelah dilakukan metode ini, tegangan pada tiang terujung di
Jurusan B menjadi 210,87 V dan pada Jurusan C menjadi 220, 93 V.
Energi total yang disalurkan : P =
Jurusan B Jurusan C
Pr= = 80 kW Pr= = 53,148 kW
Ps= = 90,631 kW Ps= = 62,09 kW
Pt= = 119,722 kW Pt= = 73,847 kW
Total daya yang disalurkan adalah :
PTotal = PTotalJurusan B + PTotal Jurusan C
= ( 80 + 90,631+ 119,722 ) + ( 53,148 + 62,09 + 73,847 )
= 479,438 kW
Energi total yang disalurkan dari jur B dan C selama 24 jam(24h * 30 = 720h)
adalah :
ETotal = 479,438 kW x 720 jam = 345195,36 kWh
Sebelum Pecah Beban dan pemerataan beban :
∆Etotal Jur B dan C = ∆Efasa + ∆Enetral
∆Etotal Jur B dan C = 6910,392204 kWh
Persentase susut terhadap energy total yang disalurkan :
η = = 2,007%
= 0,020018 MWh
Sesudah pecah beban dan pemerataan beban :
43
∆Etotal Jur B dan C = ∆Efasa + ∆Enetral
∆Etotal Jur B dan C = 4226,27527 kWh
Persentase susut terhadap energy total yang disalurkan :
η = = 1,22%
= 0,0122 MWh
Dengan demikian kedua metode mampu melakukan penghematan daya sebesar
0,787% energy yaitu sebesar
BAB V
KESIMPULAN
1. Susut teknis pada jaringan Tegangan Rendah sangat dipengaruhi oleh arus
pembebanan, jarak antar tiang penghantar dan ketidakseimbangan beban
konsumsi daya pada pengguna (pelanggan).
2. Penggunaan metode pecah beban dan pemerataan beban dapat mengurangi
susut daya pada penghantar (fasa dan netral) dan meningkatkan tegangan
44
terima pada tiang terujung jurusan B dan C gardu E.38B jalan raya kampung
tengah Ciracas selain metode – metode lain (seperti pembangunan gardu
baru) yang ada dan tidak membutuhkan biaya yang besar.
3. Metode pecah beban dan pemerataan beban dapat menekan susut energy
JTR dari sebelumnya 6910,392204 kWh menjadi 4226,27527 kWh
perbulannya dan adanya perbaikan tegangan dari sebelumnya 200,87 V
menjadi 210,87 V serta adanya perbaikan persentase susut terhadap energy
total dari sebelumnya 2,007% menjadi 1,22%
DAFTAR PUSTAKA
1. Djuhal, Dasar Sistem Energi Listrik, Erlangga,1991
2. Hasan Basri, Sistem Distribusi Daya Listrik, ISTN, Jakarta,1997
3. Abdul Kadir, Distribusi dan Utilitas Tenaga Listrik
4. http://puslit2.petra.ac.id/ejournal/index.php/elk/article/view/16701
5. http://www.jendeladistribusi.org/search/perhitunganlosses
6. Standar Nasional Indonesia SNI 04-0225-2000
45
46