Penyeimbang Beban Pada Gardu Distribusi Dengan Metode ... · Transformator dan Pembebanannya ......

6
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6 1 Abstrak Penyeimbangan beban merupakan suatu rutinitas yang dilakukan oleh PLN dalam rangka manajemen sebuah trafo distribusi. Selama ini, penyeimbangan beban dilakukan pada Waktu Beban Puncak (WBP) saja. Sehingga kegiatan penyeimbangan beban pada suatu trafo belum menjamin tercapainya keseimbangan beban di titik Luar Waktu Beban Puncak (LWBP). Penyeimbangan juga dilakukan dengan trial and error. Tentunya hal ini tidak efektif dan efisien baik dari segi hasil yang diinginkan dan waktu yang digunakan. Berkaca dari hal tersebut, perlu dilakukan penyeimbangan beban WBP dan LWBP disertai besaran beban terukur sebagai dasar penyeimbangan. Penyeimbangan dilakukan dengan metode SBS (seimbang beban seharian) melalui proses simulasi. Dengan menggunakan simulasi terlebih dahulu, dapat meningkatkan efektifitas dan efisiensi dari kegiatan penyeimbangan beban ini. Untuk itu perlu dilakukan pengukuran awal beban dan data beban pada sebuah trafo distribusi yang akan diseimbangkan sebagai input software simulasi. Penyeimbangan dilakukan merujuk pada hasil simulasi. Sehingga keseimbangan antar fasanya tercapai disemua titik waktu kurva beban. Secara keseluruhan setelah dilakukan penyeimbangan beban didapatkan hasil dengan menurunnya nilai arus maksimum dari 101 ampere menjadi 95 ampere. Kemudian nilai arus netral rata rata juga berhasil berkurang dari 51 ampere menjadi 30 ampere. Bukan hanya 2 parameter tersebut, untuk rata rata ketidakseimbangan dalam sehari juga menurut dari 14% persen menjadi 6%. Kata Kunci Luar Beban Puncak, Penyeimbangan, Seimbang Beban Seharian, Software simulasi, Waktu Beban Puncak. I. PENDAHULUAN egiatan penyeimbangan beban trafo distribusi merupakan kegiatan rutin yang dilakukan PLN. Hal ini dikarenakan selalu terjadi ketidakseimbangan beban antar fasa seiring dengan terus meningkatnya jumlah pelanggan. Jumlah pertumbuhan pelanggan PLN tidak sama disetiap fasanya. Begitu juga jika terjadi putus langganan pengguna energi listrik PLN, maka akan berbeda setiap fasa. Karena keadaan beban yang terus berubah, maka perlu dilakukan penyeimbangan beban secara berkala. Jumlah gardu distribusi dalam wilayah kerja PLN Ranting/Rayon/Cabang lebih banyak dibanding dengan jumlah petugas pemeliharaan. Sehingga jika penyeimbangan tetap dilakukan dengan cara konvensional maka akan memakan waktu lama untuk proses penyeimbangan beban. Karena cara konvensional memungkinkan untuk dilakukan penyeimbangan lebih dari sekali sehingga tidak efektif dan efisien dalam biaya, tenaga, dan waktu [1]. Penyeimbangan beban dengan cara konvensional hanya berdasarkan WBP. Sedangkan saat LWBP yang waktunya lebih panjang tidak diseimbangkan. Maka perlu dilakukan penyeimbangan beban dengan metode Seimbang Beban Seharian. Melalui penggunaan software, dapat dilakukan simulasi terlebih dahulu. Data untuk simulasi merupakan data primer beban trafo selama 24 jam dengan pengukuran setiap 1 jam. Datanya berupa nilai arus beban tanpa sudut fasa (dianggap ideal). Trafo yang akan diseimbangkan dipilih berdasarkan data pengukuran trafo tidak seimbang semester II tahun 2012. Trafo dikatakan tidak seimbang jika tingkat ketidakseimbangan lebih dari 20%. Setelah dilakukan simulasi penyeimbangan kemudian dilakukan proses penyeimbangan beban pada trafo. Dengan dilakukannya penyeimbangan berdasarkan data selama sehari, maka dapat menurunkan besarnya arus netral yang ada serta meningkatkan efektifitas dan efisiensi kegiatan penyeimbangan beban. II. JARINGAN DISTRIBUSI DAN KESEIMBANGAN BEBAN A. Transformator dan Pembebanannya Transformator merupakan peralatan kelistrikan yang dapat memindahkan energi listrik dari suatu rangkaian listrik kerangkaian listrik lainnya melalui belitan dan inti besi dengan memanfaatkan induksi elektromagnetik. Prinsip kerjanya berdasarkan hukum ampere dan hukum faraday, dimana arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan kemudian medan magnet menimbulkan arus listrik. Jika salah satu kumparan diberi arus AC maka jumlah garis gaya magnet berubah ubah. Sehingga pada sisi primer akan terjadi induksi. Disisi sekunder menerima garis gaya magnet dari sisi primer yang jumlahnya berubah-ubah pula. Maka disisi sekunder juga timbul induksi yang akibatnya antara dua ujung sekunder terdapat beda tegangan. Pada umumnya trafo di indonesia memiliki sistem pendinginan ONAN yang dibebani dengan tipe siklus. Secara umum dengan suhu rata-rata indonesia sekitar 30ºC maka suatu trafo dapat dibebani kontinu sebesar 80% kapasitasnya. Namun trafo juga mampu dibebani hingga 110% kapasitasnya tetapi hanya untuk waktu kurang dari 4 jam. Penyeimbang Beban Pada Gardu Distribusi Dengan Metode Seimbang Beban Seharian Di PT. PLN Area Bukittinggi Fazari Abdillah, Margo Pujiantara, Soedibjo Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: [email protected], [email protected], [email protected] K

Transcript of Penyeimbang Beban Pada Gardu Distribusi Dengan Metode ... · Transformator dan Pembebanannya ......

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6 1

Abstrak — Penyeimbangan beban merupakan suatu rutinitas

yang dilakukan oleh PLN dalam rangka manajemen sebuah

trafo distribusi. Selama ini, penyeimbangan beban dilakukan

pada Waktu Beban Puncak (WBP) saja. Sehingga kegiatan

penyeimbangan beban pada suatu trafo belum menjamin

tercapainya keseimbangan beban di titik Luar Waktu Beban

Puncak (LWBP). Penyeimbangan juga dilakukan dengan trial

and error. Tentunya hal ini tidak efektif dan efisien baik dari segi

hasil yang diinginkan dan waktu yang digunakan. Berkaca dari

hal tersebut, perlu dilakukan penyeimbangan beban WBP dan

LWBP disertai besaran beban terukur sebagai dasar

penyeimbangan. Penyeimbangan dilakukan dengan metode SBS

(seimbang beban seharian) melalui proses simulasi. Dengan

menggunakan simulasi terlebih dahulu, dapat meningkatkan

efektifitas dan efisiensi dari kegiatan penyeimbangan beban ini.

Untuk itu perlu dilakukan pengukuran awal beban dan data

beban pada sebuah trafo distribusi yang akan diseimbangkan

sebagai input software simulasi. Penyeimbangan dilakukan

merujuk pada hasil simulasi. Sehingga keseimbangan antar

fasanya tercapai disemua titik waktu kurva beban. Secara

keseluruhan setelah dilakukan penyeimbangan beban

didapatkan hasil dengan menurunnya nilai arus maksimum

dari 101 ampere menjadi 95 ampere. Kemudian nilai arus netral

rata – rata juga berhasil berkurang dari 51 ampere menjadi 30

ampere. Bukan hanya 2 parameter tersebut, untuk rata – rata

ketidakseimbangan dalam sehari juga menurut dari 14%

persen menjadi 6%.

Kata Kunci — Luar Beban Puncak, Penyeimbangan, Seimbang

Beban Seharian, Software simulasi, Waktu Beban Puncak.

I. PENDAHULUAN

egiatan penyeimbangan beban trafo distribusi

merupakan kegiatan rutin yang dilakukan PLN. Hal ini

dikarenakan selalu terjadi ketidakseimbangan beban antar

fasa seiring dengan terus meningkatnya jumlah pelanggan.

Jumlah pertumbuhan pelanggan PLN tidak sama disetiap

fasanya. Begitu juga jika terjadi putus langganan pengguna

energi listrik PLN, maka akan berbeda setiap fasa. Karena

keadaan beban yang terus berubah, maka perlu dilakukan

penyeimbangan beban secara berkala. Jumlah gardu distribusi

dalam wilayah kerja PLN Ranting/Rayon/Cabang lebih

banyak dibanding dengan jumlah petugas pemeliharaan.

Sehingga jika penyeimbangan tetap dilakukan dengan cara

konvensional maka akan memakan waktu lama untuk proses

penyeimbangan beban. Karena cara konvensional

memungkinkan untuk dilakukan penyeimbangan lebih dari

sekali sehingga tidak efektif dan efisien dalam biaya, tenaga,

dan waktu [1].

Penyeimbangan beban dengan cara konvensional hanya

berdasarkan WBP. Sedangkan saat LWBP yang waktunya

lebih panjang tidak diseimbangkan. Maka perlu dilakukan

penyeimbangan beban dengan metode Seimbang Beban

Seharian. Melalui penggunaan software, dapat dilakukan

simulasi terlebih dahulu. Data untuk simulasi merupakan data

primer beban trafo selama 24 jam dengan pengukuran setiap

1 jam. Datanya berupa nilai arus beban tanpa sudut fasa

(dianggap ideal). Trafo yang akan diseimbangkan dipilih

berdasarkan data pengukuran trafo tidak seimbang semester

II tahun 2012. Trafo dikatakan tidak seimbang jika tingkat

ketidakseimbangan lebih dari 20%. Setelah dilakukan

simulasi penyeimbangan kemudian dilakukan proses

penyeimbangan beban pada trafo. Dengan dilakukannya

penyeimbangan berdasarkan data selama sehari, maka dapat

menurunkan besarnya arus netral yang ada serta

meningkatkan efektifitas dan efisiensi kegiatan

penyeimbangan beban.

II. JARINGAN DISTRIBUSI DAN KESEIMBANGAN

BEBAN

A. Transformator dan Pembebanannya

Transformator merupakan peralatan kelistrikan yang

dapat memindahkan energi listrik dari suatu rangkaian listrik

kerangkaian listrik lainnya melalui belitan dan inti besi

dengan memanfaatkan induksi elektromagnetik. Prinsip

kerjanya berdasarkan hukum ampere dan hukum faraday,

dimana arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan

kemudian medan magnet menimbulkan arus listrik. Jika salah

satu kumparan diberi arus AC maka jumlah garis gaya magnet

berubah – ubah. Sehingga pada sisi primer akan terjadi

induksi. Disisi sekunder menerima garis gaya magnet dari sisi

primer yang jumlahnya berubah-ubah pula. Maka disisi

sekunder juga timbul induksi yang akibatnya antara dua ujung

sekunder terdapat beda tegangan.

Pada umumnya trafo di indonesia memiliki sistem

pendinginan ONAN yang dibebani dengan tipe siklus. Secara

umum dengan suhu rata-rata indonesia sekitar 30ºC maka

suatu trafo dapat dibebani kontinu sebesar 80% kapasitasnya.

Namun trafo juga mampu dibebani hingga 110%

kapasitasnya tetapi hanya untuk waktu kurang dari 4 jam.

Penyeimbang Beban Pada Gardu Distribusi Dengan

Metode Seimbang Beban Seharian Di PT. PLN Area

Bukittinggi

Fazari Abdillah, Margo Pujiantara, Soedibjo

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]

K

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6 2

B. Sistem 3 Fasa Seimbang dan Tak Seimbang

Sistem 3 fasa merupakan suatu metoda dalam penyaluran

energi listrik yang umum digunakan. Dengan metoda ini ada

yang disertai jalur netral dan ada yang tanpa jalur netral.

Sistem 3 fasa yang menggunakan jalur netral disebut 3 fasa 4

kawat. Sistem ini yang umum digunakan di indonesia.

Persamaannya adalah sebagai berikut:

𝐼𝑅 = 𝐼𝑅 cos 𝜃1 + 𝑗 𝐼𝑅 sin 𝜃1 ( 2.1 )

�⃗�𝑆 = 𝐼𝑆 cos 𝜃2 + 𝑗 𝐼𝑆 sin 𝜃2 ( 2.2 )

�⃗�𝑇 = 𝐼𝑇 cos 𝜃3 + 𝑗 𝐼𝑇 sin 𝜃3 ( 2.3 )

𝐼𝑁 = 𝐼𝑅 + �⃗�𝑆 + 𝐼𝑇 ( 2.4 )

Pada sistem 3 fasa diharapkan jumlah beban tiap fasa

seimbang. Sistem dikatakan seimbang jika besar arus yang

mengalir disetiap fasanya sama dan beda sudut fasa adalah

120º. Sehingga persamaan arus netralnya adalah sebagai

berikut :

𝐼𝑁⃗⃗ ⃗⃗ = (𝐼 cos 0° + 𝐼 cos 120° + 𝐼 cos 240°) + 𝑗(𝐼 sin 0° + 𝐼 sin 120°

+𝐼 sin 240°)

𝐼𝑁⃗⃗⃗⃗ = ( 𝐼 −

1

2𝐼 −

1

2𝐼 ) + 𝑗 (−

√3

2𝐼 +

√3

2𝐼)

𝐼𝑁⃗⃗⃗⃗ = 0

Dengan diagram fasor sebagai berikut:

Gambar.1. Diagram fasor sistem 3 fasa beban seimbang [1]

Sedangkan pada keadaan tidak seimbang terdapat

beberapa kriteria dimana ketiga vektor sama besar dan sudut

fasa tidak beda 120º. Kemudian kondisi kedua seperti yang

digunakan pada penelitian ini dimana ketiga vektor tidak

sama besar tetapi sudut fasa beda 120º. Dan kondisi terakhir

adalah ketiga vektor tidak sama besar dan tidak membentuk

sudut 120º antar fasanya. Dengan diagram fasor seperti

berikut :

Gambar.2. Diagram fasor sistem 3 fasa beban tidak seimbang [1]

C. Arus Netral

Fenomena arus netral terjadi pada semua gardu distribusi.

Salah satu penyebab munculnya arus netral adalah

ketidakseimbangan beban pada sistem 3 fasa. Semakin tinggi

tingkat ketidakseimbangan maka arus netral yang ada juga

semakin tinggi. Arus netral dapat mengakibatkan

menurunnya kualitas tegangan dan arus menurun. Efek

lainnya yaitu efisiensi trafo berkurang, rugi – rugi energi dan

penurunan kualitas peralatan distribusi. Berikut merupakan

akibat tingginnya arus netral berupa penurunan kualitas

tegangan dan arus :

Gambar.3. Pembebanan seimbang [6]

Pada gambar diatas terdapat bentuk gelombang arus

primer trafo IR , IS, IT serta gelombang arus sekunder trafo IbR

, IbS, IbT. Gelombang arus sekunder memiliki tinggi

gelombang yang sama setiap fasanya. Keadaan ini terjadi

ketika besarnya beban setiap fasa sama. Sedangkan pada

gambar dibawah merupakan keadaan dimana besarnya beban

tidak seimbang. Tinggi gelombang keluaran setiap fasanya

berbeda. Pada gambar.3 arus netral (I0) bernilai nol

sedangkan pada gambar.4 arus netral tidak bernilai nol.

Gambar.4. Pembebanan tak seimbang [6]

Besarnya arus netral dapat diatasi dengan melakukan

pemerataan beban, memperbaiki sambungan netral,

menurunkan kapasitas trafo, dan minimisator arus netral.

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6 3

Untuk akibat dari arus netral terjadi penurunan efisiensi

trafo berupa rugi – rugi tambahan arus eddy yang mengalir di

lapisan inti besi, kemudian tambahan arus bocor pada isolasi

dan akan menghasilkan skin effect pada penghantar di trafo.

D. Karakteristik Beban Tenaga Listrik

Pada sistem distribusi terdapat berbagai macam kelompok

beban. Secara umum diantaranya adalah sektor perumahan,

sektor industri, sektor komersial dan sektor usaha. Masing –

masing sektor memiliki peralatan dan waktu penggunaan

energi yang berbeda – beda. Beban rumah tangga dengan

beban lampu penerangan, kipas angin, lemari es, penyejuk

udara, peralatan dapur, motor pompa air dan sebagainya.

waktu puncak penggunaan energinya menjelang malam

hingga pagi hari. Untuk beban komersial biasanya terdiri dari

penerangan reklame, kipas angin, penyejuk udara, BTS dan

lainnya. Hotel dan perkantoran juga merupakan kelompok

konsumen komersial. Penggunaan daya listrik akan

meningkat mulai pagi hingga puncak di siang hari dan

menurun di sore hari. Berikutnya adalah beban industri,

industri skala besar pada umumnya beroperasi selama 24 jam.

Sedangkan skala kecil hanya beroperasi di siang hari. Dan

terakhir beban fasilitas umum seperti lampu jalan.

Pengklasifikasian penting dilakukan untuk melakukan analisa

karakteristik beban pada suatu sistem yang besar dan

beragam. Empat jenis beban diatas sangat berpengaruh

karena memiliki jenis dan waktu beban puncak yang berbeda

– beda.

Gambar.5. Kurva / profil beban [1]

E. Kabel Jaringan Tegangan Rendah

Kabel merupakan penghantar listrik yang terbungkus

bahan isolasi terpisah satu dengan yang lainnya, kemudian

bersama – sama terbungkus isolasi utama. Jaringan tegangan

rendah ( JTR ) adalah jaringan tenaga listrik dengan tegangan

rendah yang mencakup seluruh bagian jaringan tersebut

beserta perlengkapannya [8]. JTR berhubungan langsung

dengan konsumen tenaga listrik. Pada JTR tegangan 20/11kV

jaringan tegangan menengah diturunkan menggunakan trafo

distribusi menjadi 380/220V. Sistem penyaluran listrik JTM

ataupun JTR dibedakan menjadi 2 macam. Pertama saluran

udara tegangan rendah ( SUTR ). Pada jenis ini digunakan

kabel telanjang tanpa isolasi seperti AAAC, kabel ACSR.

Kedua saluran kabel udara tegangan rendah ( SKUTR ).

Penghantarnya berupa kabel jenis LVTC ( Low Voltage

Twisted Cable ). Ukuran LVTC adalah 2 x 10mm2, 2 x

16mm2, 4 x 25mm2, 3 x 35mm2, 3 x 50mm2, 3 x 70mm2.

Setiap Ukuran berbeda kegunaan, sehingga perlu dilakukan

pemilihan sesuai kebutuhan. Dimana akan berpengaruh pada

rugi daya yang dirubah menjadi panas. Hal ini karena adanya

tahanan pada kawat itu sendiri. Besarnya rugi daya adalah

sebesar arus dikuadratkan dikalikan dengan hambatan.

Penggunaan ukuran kawat yang lebih besar akan

mengakibatkan kecilnya rugi – rugi karena tahanan juga

mengecil. Selanjutnya pemilihan ukuran kawat akan

berpengaruh pada kerugian tegangan dan batasan kuat arus.

Berbeda jenis dan ukuran kawat akan menyebabkan

perbedaan besar hambatan sebuah kabel.

III. SIMULASI PENYEIMBANGAN BEBAN DENGAN

METODA SBS

A. Persiapan dan Langkah Simulasi

Penelitian penyeimbangan beban ini dilakukan dengan

bebarapa langkah kerja seperti pada diagram alur seperti

dibawah ini.

START

Penentuan gardu yang akan

diseimbangkan

Ukur beban gardu sebelum

diseimbangkan

Masukkan ke sheet DATA - PLG

Pengumpulan Data trafo

Masukan ke sheet TRAFO JTR

Simulasi Total

SimulasiSaluran Sekunder

Kotak Kontrol total dan saluran

sekunder

Ya

Hasi simulasi memuaskan

Print Sheet PEMINDAHAN

Pemindahan Beban

Pengukuran gardu setelah

penyeimbangan

Input Data BEBAN - SSDH

Evaluasi pada sheet GRAFIK

END

Tidak

Tidak

Ya

Gambar.6. Diagram alur penyeimbangan beban metode SBS

Berdasarkan gambar.6. diatas, tindakan yang paling

pertama dilakukan adalah penentuan gardu yang akan

diseimbangkan berdasarkan data ketidakseimbangan trafo di

PLN. Pada penelitian ini, trafo yang dipilih adalah gardu 009

Yudi Plastik di wilayah kerja PLN rayon bukittinggi area

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6 4

bukittinggi. Selanjutnya dilakukan pengumpulan data trafo.

Trafo 009 ini memiliki kapasitas 100 kVA dengan Imaks adalah

144 ampere. Gardu memiliki 2 saluran sekunder yang menuju

ke pelanggan. Masing – masing penghantar saluran sekunder

berjenis LVTCAl dengan luas penampang 70mm2 KHA 185

ampere. Untuk saluran sekunder 1 wilayah penyebarannya ke

daerah simpang taluak kurang lebih sepanjang 1,2 km dan

saluran sekunder 2 ke daerah kapeh panji sejauh 1,5 km

terlihat pada gambar.7. Data trafo ini diinput ke program

simulasi. Selanjutnya yang dilakukan adalah melakukan

pengukuran beban pada gardu. Pengukuran dilakukan secara

manual selama 24 jam dengan interval 1 jam. Pengukuran

untuk mendapatkan nilai arus fasa dan netral pada pangkal

saluran sekunder dan pembagiannya.

Gambar.7. Peta penataan data pelanggan dan jaringan

Pengukuran seharusnya dilakukan dengan menggunakan

alat Power Logger. Alat ini dapat mengukur perubahan arus

dengan interval setengah jam. Karena pada PLN bukittinggi

tidak memiliki alat ini, sehingga pengukuran dilakukan

manual. Setelah data arus selama 24 jam didapat, data

selanjutnya dimasukkan ke program simulasi pada sheet data

pelanggan. Proses selanjutnya adalah melakukan simulasi

penyeimbangan beban pada program. Simulasi dilakukan

pada masing – masing saluran sekunder dan pada sheet total.

Keadaan seimbang bukan hanya dilihat dari grafik yang

muncul tetapi juga pada kotak hasil simulasi. Pengenalan

profil beban akan membantu dalam melakukan simulasi

pemindahan beban. Saat suatu fasa memiliki kelebihan beban

pada suatu waktu, dengan mengetahui profil beban dapat

ditentukan jenis beban apa yang dikurangi agar kelebihan

beban dapat ditekan.

Gambar.8. Sheet penyeimbangan

Setelah proses simulasi pada program dilakukan, hasil

simulasi akan di evaluasi. Mulai dari data yang diinput,

ketersedian jumlah dan jenis pelanggan yang akan dipindah

fasakan, keefektifan pemindahan beban dari suatu fasa ke fasa

lain, tingkat keseimbangan maksimal yang dicapai dan

terakhir adalah pengecekan silang sheet pemindahan dengan

hasil simulasi pada sheet saluran sekunder dan total.

B. Perhitungan Simulasi

Secara garis besar terdapat 2 kelompok nilai pada program

simulasi. Pertama merupakan nilai hasil pengukuran sebelum

penyeimbangan beban dan yang kedua adalah nilai asumsi

setelah dilakukan penyeimbangan beban. Nilai asumsi

didapat dengan persamaan berikut:

𝐼∅ = 𝐼∅ 𝑎𝑤𝑎𝑙 + ∑(𝑃𝑒𝑟𝑢𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝐼 𝑝𝑒𝑟𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 ×𝑟𝑎𝑠𝑖𝑜 𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛) ( 3.1 )

Kemudian terdapat jam WBP pada saluran sekunder

tersebut beserta besarnya arus yang mengalir pada WBP.

Selanjutnya adalah perhintungan nilai arus netral rata – rata

yang terjadi selama 1 hari:

𝐼𝑛𝑖 = √(𝑅𝑖 −1

2𝑆𝑖 −

1

2𝑇𝑖)2 + (

1

2𝑆𝑖√3 −

1

2𝑇𝑖√3)2 ( 3.2 )

Dengan nilai arus netral perjam seperti ( 3.2 ), maka nilai rata

– rata sehari adalah:

𝐼𝑛 𝑎𝑣𝑔 = 𝐼𝑛 00+ 𝐼𝑛 01+ 𝐼𝑛 02+ …+𝐼𝑛 23

𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝐷𝑎𝑡𝑎 ( 𝑗𝑎𝑚 ) ( 3.3 )

Berikutnya adalah persamaan perhitungan

ketidakseimbangan saat WBP

𝐴𝑣𝑔 = 𝑅𝑊𝐵𝑃+𝑆𝑊𝐵𝑃+𝑇𝑊𝐵𝑃

3 ( 3.4 )

% Ketidakseimbangan WBP = |%

𝑎𝑣𝑔−𝑅𝑊𝐵𝑃𝑎𝑣𝑔 |+|%

𝑎𝑣𝑔−𝑆𝑊𝐵𝑃𝑎𝑣𝑔 |+|%

𝑎𝑣𝑔−𝑇𝑊𝐵𝑃𝑎𝑣𝑔 |

3

( 3.5 )

Untuk nilai rata – rata ketidakseimbangan dalam sehari

dihitung menggunakan persamaan :

𝐴𝑣𝑔𝑖

= 𝑅𝑖+𝑆𝑖+𝑇𝑖

3 ( 3.6 )

% Ketidakseimbangan jam ke-i = |%

𝑎𝑣𝑔𝑖−𝑅𝑖𝑎𝑣𝑔𝑖

|+|%𝑎𝑣𝑔𝑖−𝑆𝑖

𝑎𝑣𝑔𝑖|+|%

𝑎𝑣𝑔𝑖−𝑇𝑖𝑎𝑣𝑔𝑖

|

3

. ( 3.7 ) %𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑘𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎𝑘𝑠𝑒𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑖 =

𝑘𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎𝑘𝑠𝑒𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 00 + …+𝐾𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎𝑘𝑠𝑒𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 23

𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝐽𝑎𝑚 ( 3.8 )

Dengan program simulasi juga dapat diketahui keadaan

cadangan kapasitas arus dan jaringan pada trafo dan saluran

sekunder. Beberapa indikatornya adalah keadaan cukup

dimana nilai arus WBP lebih kecil dari nilai arus maksimum

trafo dikali 0.95. kemudian keadaan kritis dimana arus WBP

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6 5

lebih kecil dari arus maksimum trafo dan keadaan overload

ketika nilai arus WBP melebihi nilai arus maksimum trafo.

Program simulasi juga dapat menghitung losses energi

yang terjadi pada trafo dan pada saluran sekunder 1 maupun

2. Dimana untuk losses energi pada trafo didapat dengan

persamaan berikut :

𝐿𝑜𝑜𝑠𝑒𝑠 Energi = ∑ 𝑠𝑢𝑠𝑢𝑡 𝑝𝑒𝑟𝑗𝑢𝑟𝑢𝑠𝑎𝑛 +∑ 𝑠𝑢𝑠𝑢𝑡 𝑏𝑒𝑙𝑖𝑡𝑎𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜 ( 3.9 )

Sedangkan untuk losses energi pada saluran sekunder

didapat dengan persamaan ( 3.9 ) tetapi tanpa parameter susut

belitan trafo. Selanjutnya dapat diperkirakan besarnya daya

saving dalam kW dan dalam rupiah. Dan terakhir merupakan

perkiraan kondisi keseimbangan hingga penyeimbangan

periode berikutnya dilakukan. Kondisi diperkirakan menurun

50% dari keadaan setelah diseimbangkan kemudian akan

ditampilkan dalam berntuk saving daya dan dalam rupiah.

Biaya produksi diasumsikan sebesar Rp. 1200 per kWh.

𝑠𝑎𝑣𝑖𝑛𝑔 𝐾𝐾𝐴𝑇 = 𝑠𝑎𝑣𝑖𝑛𝑔 −1−%𝐾𝐾𝐴𝑇

2× 𝑠𝑎𝑣𝑖𝑛𝑔 ( 3.10 )

𝑠𝑎𝑣𝑖𝑛𝑔 𝐾𝐾𝐴𝑇(𝑅𝑝) = 𝑆𝑎𝑣𝑖𝑛𝑔 𝐾𝐾𝐴𝑇(𝐾𝑊𝐻) ×

𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 ( 3.11 )

IV. HASIL SIMULASI, IMPLEMENTASI DAN ANALISA

A. Hasil Simulasi

Setelah dilakukan simulasi penyeimbangan beban, dapat

dihitung nilai – nilai yang dijadikan acuan atas kondisi

keseimbangan yang akan terjadi setelah penyeimbangan

beban. Perhitungan terbagi menjadi bagian total atau pangkal,

saluran sekunder 1 dan 2. Nilai – nilai didapat dengan

menggunakan persamaan seperti yang telah dipaparkan pada

BAB III. Nilai pertama yang didapat adalah nilai arus fasa dan

arus netral hasil simulasi. Nilai ini dipergunakan untuk

membuat perbandingan beberapa parameter keseimbangan

beban antara sebelum dan sesudah simulasi. Dimana pada

simulasi saluran sekunder 1, arus WBP akan menurun dari 85

ampere menjadi 72 ampere dengan WBP bergeser dari jam

19.00 menjadi 21.00. Arus netral rata – rata akan mengalami

penurunn dari sebelumnya 27 ampere menjadi 9 ampere.

Kemudian ketidakseimbangan saat WBP membaik dari

sebelumnya 20.5% menjadi 14.9%. Untuk rata – rata

ketidakseimbangan dalam 1 hari terjadi perbaikan dari

24.83% menjadi 7.52% dan cadangan kapasitas jaringan

masih dalam kondisi cukup. Diperkirakan akan dapat

menekan rugi – rugi hingga 3420 kWh atau setara dengan 4.1

juta rupiah.

Kemudian untuk simulasi pada saluran sekunder 2, WBP

kemungkinan terjadi tetap pada jam 21.00, dengan arus yang

meningkat dari 35 ampere menjadi 37 ampere. Sedangkan

arus netral rata – rata menurun dari 12 ampere menjadi 5

ampere. Selanjutnya adalah tingkat ketidakseimbangan saat

terjadi WBP membaik dari 26.2% menjadi 20.6%. Dan

bagian yang paling penting yaitu rata – rata

ketidakseimbangan dalam sehari yang membaik dari 35.63%

menjadi 12.68% dengan cadangan kapasitas jaringan yang

dalam kondisi cukup. Jika dilakukan penyeimbangan beban

berdasarkan hasil simulasi ini, maka diperkirakan akan

menghemat daya sebesar 716 kWh atau setara dengan 900

ribu rupiah.

Sehingga jika dilihat hasil secara keseluruhan atau pada

pangkal saluran sekunder maka WBP akan tetap pada jam

19.00 dengan besarnya arus yang turun dari 101 ampere

menjadi 97 ampere. Disertai dengan turunnya arus netral rata

– rata dari 19 ampere menjadi 9 ampere. Berikutnya

ketidakseimbangan saat WBP menbaik dari 6.3% menjadi

3.5%. kondisi rata – rata ketidakseimbangan dalam seharipun

membaik dari 13.75% menjadi 6.4% dengan cadangan

kapasitas arus belitan masih mencukupi. Kondisi

keseimbangan hasil simulasi ini dapat menghemat energi

sebesar 4217 kWh dimana setara dengan 5.1 juta rupiah. Dan

kondisi keseimbangan hingga kegiatan penyeimbangan

berikutnya dilakukan jika diperkirakan kondisi menurun 50%

maka daya yang dihemat sekitar 3162 kWh atau setara dengan

3.8 juta rupiah.

B. Implementasi Penyeimbangan

Dari hasil simulasi yang telah ada, maka dilakukan

implementasi terhadap trafo yang diteliti. Idealnya

penyeimbangan hanya sekali dilakukan. Sebelum dilakukan

penyeimbangan beban harus disiapkan terlebih dahulu lembar

penyeimbangan beban mulai dari saluran sekunder 1, 2 dan

total. Selanjutnya ditentukan pelanggan mana yang akan

dipindah dengan posisi pelanggan pada peta penataan data

pelanggan dan jaringan ( PDPJ ). Untuk kategori beban

kantor, bisnis, terpusat disekitar simpang jambu air.

Sedangkan untuk kategori rumah tangga tersebar disemua

wilayah beban gardu 009. Selanjutnya adalah validasi

pelanggan yang akan dipindah fasakan dengan melihat nomor

pengenal pelanggan pada meteran pelanggan. Kemudian

dilakukan proses penyeimbangan beban oleh operator sesuai

lembar pemindahan beban. Dan proses selanjutnya adalah

melakukan pengukuran beban hasil penyeimbangan selama

24 jam dengan interval waktu pengukuran 1 jam.

C. Analisa Hasil Penyeimbangan

Setelah dilakukan pengukuran beban sesudah proses

penyeimbangan, nilai hasil pengukuran dimasukkan kedalam

program simulasi untuk analisa hasil penyeimbangan beban.

Akan diketahui apakah keadaan setelah penyeimbangan

semakin baik atau malah sebaliknya. Data pengukuran

dimasukkan kedalam sheet beban sesudah. Maka akan

muncul grafik dan tabel perbandingan sebelum dan sesudah

penyeimbangan dilakukan.

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6 6

Gambar.9. Grafik total sebelum diseimbangkan

Gambar.10. Grafik total setelah diseimbangkan

Tabel 1.

Perbandingan hasil penyeimbangan total

Dari grafik perbandingan sebelum dan sesudah

penyeimbangan terlihat bahwasanya sebelum

penyeimbangan pada siang hari beban di fasa R cukup tinggi

lebih dari 80 ampere. Sedangkan fasa S disekitaran 40

ampere. Setelah diseimbangkan, beban fasa R, S, dan T

disiang hari berada dikisaran 60 ampere. Kemudian secara

lebih rinci dapat dilihat pada tabel hasil penyeimbangan.

Terlihat bahwa nilai arus maksimum mengalami penurunan

dari 101 ampere menjadi 95 ampere. Kemudian arus netral

rata – rata menurun dari 51 ampere menjadi 30 ampere.

Selanjutnya rata – rata ketidakseimbangan dalam sehari

membaik dari 14% menjadi 6% serta cadangan kapasitas arus

belitan dalam kondisi cukup.

V. KESIMPULAN

Setelah dilakukan penyeimbangan beban berdasarkan

hasil simulasi maka dapat disimpukan bahwasanya :

1. Sebuah konfigurasi 3 fase 4 kawat dapat dikatakan tidak

seimbang jika arus netral tidak bernilai nol.

2. Ketidakseimbangan beban dapat mengakibatkan

penurunan kualitas arus fasa dengan munculnya arus

netral, kemudian efisiensi trafo yang rendah, dan rugi -

rugi kabel netral.

3. Pembaharuan parameter – parameter simulasi membuat

hasil penyeimbangan akan semakin akurat.

4. Dengan menggunakan program simulasi serta metoda

SBS, hasil penyeimbangan akan lebih akurat serta

efektif dan efisien dalam tenaga dan waktu

penyeimbangan.

5. Penyeimbangan beban berdasarkan data selama sehari

dapat menurunkan tingkat ketidakseimbangan beban

seharian.

6. Penyeimbangan yang dilakukan juga dapat menekan

besarnya arus netral yang terlihat dari nilai arus rata –

rata menurun dari 51 ampere menjadi 30 ampere.

7. Perbedaan besarnya arus tiap fasa bukan satu – satunya

penyebab munculnya arus netral.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Santoso, Sri Budi, “Penyeimbang Beban Gardu Distribusi Metode

SBS ( Seimbang Beban Seharian )”, Sulawesi.

[2]. PT PLN ( Persero ), “Penyeimbang Beban Gardu Distribusi Metode

SBS ( Seimbang Beban Seharian )”, Padang, Maret, 2013. [3]. Suswanto, Daman, “Sistem Distribusi Tenaga Listrik”, Univesitas

Negeri Padang, Padang, Bab. 11, 2009.

[4]. Wibowo, Ratno.dkk, “Standar Konstruksi Gardu Distribusi dan Gardu Hubung Tenaga Listrik”, PT PLN (Persero), Jakarta, 2010.

[5]. Sukmadi, Tejo, “Perhitungan Dan Analisis Keseimbangan Beban

Pada Sistem Distribusi 20 Kv Terhadap Rugi-Rugi Daya”, Jurusan Teknik Elektro UNDIP, Semarang, 2009.

[6]. Micronet It Solutions, ”Upaya Mengurangi Arus Netral Sekunder

Trafo Distribusi“, Micronet It Solutions. [7]. Dahlan, Moh, “Akibat Ketidakseimbangan Beban Terhadap Arus

Netral Dan Losses Pada Transformator Distribusi”.

[8]. Suartika, Made.I Wayan AW, “Rekonfigurasi Jaringan Tegangan Rendah (JTR) Untuk Memperbaiki Drop Tegangan Di Daerah Banjar

Tulangnyuh Klungkung”, Univ.Udayana, Bali.

[9]. Trisno, Bambang, “Kabel dan Teknik Penyambungan”.

[10]. Panitia Revisi PUIL, “Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000”,

Badan Standarisasi Nasional, Jakarta, 2000.