All data Scripsi new

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


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



R = 0,324 x 46 m = 0,0201


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


VtR = Vk - ∆V


= 230 – (95 x 0,0201)

= 229,54 volt



R = 0,437 x 33m = 0,0144


Imax R = = = 4,633996 A

31

Imax S = = = 4,709963 A

ImaxT = = = 1,367409 A


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


VtR = Vk - ∆V


= 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


∆P3Ø = 0,47494 kW + 0,53588 kW + 0,79216kW

= 1,80297 kW


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



R = 0,324 x 15 m = 0,0048


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


35

VtR = Vk - ∆V


= 230 – (64,725 x 0,0048)

= 229,31volt



R = 0,437 x 27m = 0,0118


Imax R = = = 12,079 A

Imax S = = = 4,102 A

ImaxT = = = 0,684 A


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.


= 0,63119 kW

= 1,55163 kW

= 2,1222 kW


∆P3Ø = 0,63119 kW + 1,55163 kW + 2,1222kW

= 4,3051 kW


720h)

∆E3Ø = 4,3051 kW x 720h = 3099,6361 kWh

D. Jurusan C Setelah Pecah Beban dan Pemerataan Beban



R = 0,324 x 46 m = 0,0201


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


VtR = Vk - ∆V


= 230 – (95 x 0,0201)

= 229,54 volt



R = 0,437 x 33m = 0,0144


Imax R = = = 4,633996 A

Imax S = = = 4,709963 A

38

ImaxT = = = 1,367409 A


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


VtR = Vk - ∆V


= 229,54 – (2,659 x 0,0118)

= 229,51 volt


= 0,42973 kW

= 0,36305 kW

= 0,72472 kW


∆P3Ø = 0,42973 kW + 0,36305 kW + 0,72472 kW

39

= 1,51750 kW


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

http://www.jendeladistribusi.org/search/perhitunganlosses

http://puslit2.petra.ac.id/ejournal/index.php/elk/article/view/16701

All data Scripsi new

Documents

Transcript of All data Scripsi new