Konfigurasi Kedua (Tingkat Variasi Kapasitas Beban Kecil atau Hampir

BAB IV HASIL SIMULASI DAN PEMBAHASAN

D. Total Rugi

4.3 Konfigurasi Kedua (Tingkat Variasi Kapasitas Beban Kecil atau Hampir

Jaringan yang diteliti disini adalah pada jaringan satu transformator distribusi dengan kode MK098 yang terpasang di persimpangan antara Jalan Diponegoro dengan Jalan Sudirman, Kota Medan. Konfigurasi ini disebut memiliki tingkat variasi kapasitas beban kecil karena terdapat perbedaan kapasitas-kapasitas beban yang tidak terlalu jauh. Tidak terdapat beban dengan kapasitas yang sangat kecil atau yang sangat besar pada jaringan ini. Untuk lebih jelasnya mengenai kapasitas tiap beban di jaringan transformator MK098 ini bisa diperhatikan pada Lampiran 10. 150 200 250 300 350 400 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 T e gan gan (V) Konsumen

Grafik Tegangan Konsumen

4.3.1Simulasi Aliran Daya dengan ETAP

Simulasi ETAP dengan fitur Load Flow Analysis juga dilakukan pada konfigurasi ini untuk memperoleh profil tegangan di setiap ujung beban dan kerugian daya di seluruh jaringan, yang kemudian hasilnya akan digunakan untuk perbandingan antara LVDS dengan HVDS. Karakteristik parameter ETAP pada konfigurasi ini sama seperti konfigurasi pertama.

4.3.1.1Simulasi ETAP untuk LVDS

Studi sistem distribusi tegangan rendah juga dilakukan pada konfigurasi ini dengan bantuan program komputer ETAP pada jaringan distribusi sekunder pada keadaan 80% dari batas daya masing-masing konsumen yang diberikan oleh PLN. Data dan susunan jaringan pada LVDS ini sesuai dengan yang digunakan saat ini. Bentuk one line diagram jaringan transformator MK098 secara sederhana dapat dilihat pada Gambar 4.8 berikut ini.

= 200 kVA Distribution Transformer (20 kV / 220/380 V) = HV Line ( 20 kV )

= LV Line ( 220/380 V ) = 1 Phase Load Service = 3 Phase Load Service Keterangan : 66 kVA 6.16 kVA 8.48 kVA 2.8 kVA 1 2 3 4 5 33.2 kVA 6 6.16 kVA 7 13.2 kVA ⁸ 3.52 kVA ₉ 26.4 kVA

Gambar 4.8 One Line Diagram Sederhana LVDS Jaringan Transformator

Bentuk one line diagram jaringan transformator MK098 yang sudah digambar pada software ETAP dapat dilihat pada Lampiran 11 atau Gambar 4.9 berikut ini.

Gambar 4.9 One Line Diagram LVDS (Konfigurasi 2) pada ETAP

Setelah fitur Load Flow Analysis dijalankan, maka akan muncul berbagai tampilan angka pada one line diagram tersebut, seperti tegangan pada setiap bus, daya yang mengalir, dan lain sebagainya, seperti yang dapat

Gambar 4.10 Tampilan LVDS (Konfigurasi 2) Setelah Fitur Load Flow Analysis

Dijalankan

Simulasi ini akan menghasilkan data-data secara lengkap. Dari keseluruhan data hasil simulasi analisis aliran daya yang diperoleh, dirangkum menjadi 3 buah tabel yang paling berkaitan dengan penelitian ini, yaitu Tabel 4.12, Tabel 4.13, dan Tabel 4.14 berikut ini.

Tabel 4.12 Beban dan Tegangan pada LVDS (Konfigurasi 2)

No. LOAD VOLTAGE Consumers 80% of Max. Load (VA) Phase Nominal Voltage (V) Magnitude (% ) Magnitude (V) Voltage Drop (%) Voltage Drop (V) 1 0876550 66000 3 380 95.335 362.273 4.665 17.727 2 0719802 8480 3 380 95.464 362.7632 4.536 17.2368 3 0827157 6160 1 220 93.23 205.106 6.77 14.894 4 0715869 2800 1 220 94.07 206.954 5.93 13.046 5 0079660 33200 3 380 93.575 355.585 6.425 24.415 6 0645448 6160 1 220 92.8 204.16 7.2 15.84 7 0079673 13200 3 380 93.522 355.3836 6.478 24.6164 8 0079879 3520 1 220 92.33 203.126 7.67 16.874 9 0079854 26400 3 380 92.295 350.721 7.705 29.279

Tabel 4.13 Kerugian Daya Jaringan 3-Phasa pada LVDS (Konfigurasi 2)

3-PHASE Systems ID From-To Bus Flow (kW) To-From Bus Flow (kW) Power Losses (kW) Line2 132.5 -132.5 0.007 MK098 -129.8 132.5 2.703 Cable1 52.2 -51.5 0.702 Cable2 51.5 -51 0.499 Cable3 -76.1 77.7 1.539 Cable4 6.6 -6.6 0.015 Cable5 -68.9 69.5 0.664 Cable8 62.1 -61.6 0.54 Cable9 24.9 -24.7 0.177 Cable10 36.7 -36.5 0.191 Cable12 9.8 -9.8 0.03 Cable13 22.1 -21.9 0.14 Cable16 19.4 -19.3 0.054 Cable17 -19.1 19.3 0.201 TOTAL 7.462

Tabel 4.14 Kerugian Daya Jaringan 1-Phasa yang Sudah Digabungkan menjadi

3-Phasa pada LVDS (Konfigurasi 2)

1-PHASE Systems ID From-To Bus Flow (kW) To-From Bus Flow (kW) Power Losses (kW) Cable6 4.6 -4.6 0 Cable7 2.1 -2.1 0 Cable11 4.6 -4.5 0.1 Cable15 2.6 -2.6 0 TOTAL 0.1

Tabel 4.14 di atas menunjukkan rugi-rugi daya pada saluran 1-phasa yang sudah digabung seluruh salurannya menjadi rugi-rugi 3-phasa, sehingga total rugi-rugi pada Tabel 4.13 dan 4.14 dapat dijumlahkan untuk memperoleh total rugi-rugi daya keseluruhan sistem.

4.3.1.2Simulasi ETAP untuk HVDS

Sama seperti konfigurasi 1, LVDS diubah menjadi HVDS dengan penggunaan saluran tegangan tinggi yang lebih banyak dibandingkan saluran tegangan rendah dikarenakan pemasangan transformator-transformator yang lebih dekat dengan beban-beban. Untuk perbandingan panjang konduktor dan transformator yang digunakan LVDS dan HVDS pada konfigurasi 2 bisa dilihat pada Tabel 4.15 berikut ini.

Tabel 4.15 Perbandingan Konduktor dan Transformator pada Konfigurasi 2

Parameter LVDS HVDS

Panjang konduktor 20 kV 0.5 kM 0.86 kM Panjang konduktor 220/380 V 0.62 kM 0.38 kM Total panjang konduktor 1.12 kM 1.24 kM

Transformator Distribusi yang digunakan 200 kVA 25 kVA 25 kVA 50 kVA 50 kVA 200 kVA

Bentuk one line diagram sistem yang baru, yaitu setelah perubahan penggunaan konduktor dan transformator, secara sederhana dapat dilihat pada Gambar 4.11 dan yang sudah digambar pada software ETAP dapat dilihat pada Gambar 4.12 berikut ini.

= 25 kVA Distribution Transformer (20 kV / 220/380 V) = 50 kVA Distribution Transformer (20 kV / 220/380 V) = 100 kVA Distribution Transformer (20 kV / 220/380 V) = HV Line ( 20 kV )

= LV Line ( 220/380 V ) = 1 Phase Load Service = 3 Phase Load Service Keterangan : 66 kVA 6.16 kVA 8.48 kVA 2.8 kVA 1 2 3 4 5 33.2 kVA 6 6.16 kVA 7 13.2 kVA _{3.52 kVA}⁸ 9 26.4 kVA

Gambar 4.11 One Line Diagram Sederhana HVDS (Konfigurasi 2) Sebagai

Gambar 4.12 One Line Diagram HVDS (Konfigurasi 2) pada ETAP

Gambar 4.13 Tampilan HVDS (Konfigurasi 2) Setelah Fitur Load Flow Analysis

Dijalankan

Tabel 4.16 Beban dan Tegangan pada HVDS (Konfigurasi 2)

No. LOAD VOLTAGE Consumers 80% of Max. Load (VA) Phase Nominal Voltage (V) Magnitude (% ) Magnitude (V) Voltage Drop (%) Voltage Drop (V) 1 0876550 66000 3 380 96.86 368.068 3.14 11.932 2 0719802 8480 3 380 96.951 368.4138 3.049 11.5862 3 0827157 6160 1 220 95.89 210.958 4.11 9.042 4 0715869 2800 1 220 96.75 212.85 3.25 7.15 5 0079660 33200 3 380 97.339 369.8882 2.661 10.1118 6 0645448 6160 1 220 95.83 210.826 4.17 9.174 7 0079673 13200 3 380 96.585 367.023 3.415 12.977 8 0079879 3520 1 220 93.8 206.36 6.2 13.64 9 0079854 26400 3 380 97.379 370.0402 2.621 9.9598

Tabel 4.17 Kerugian Daya Jaringan 3-Phasa pada HVDS (Konfigurasi 2)

3-PHASE Systems ID From-To Bus Flow (kW) To-From Bus Flow (kW) Power Losses (kW) Line1 -135.9 135.9 0.007 Line2 54.1 -54.1 0 Line3 81.9 -81.9 0 Line4 -67.6 67.6 0 Line5 27.3 -27.3 0 Line6 40.3 -40.3 0 Line7 21.8 -21.8 0 T1 54.1 -53.1 0.907 T2 -14 14.2 0.251 T3 27.3 -26.8 0.463 T4 -18.1 18.5 0.427 T5 21.8 -21.5 0.293 Cable1 -52.6 53.1 0.515 Cable2 6.8 -6.8 0.057 Cable5 -26.7 26.8 0.096 Cable7 10.5 -10.5 0.031 Cable9 -21.3 21.5 0.224 TOTAL 3.271

Tabel 4.18 Kerugian Daya Jaringan 1-Phasa yang Sudah Digabungkan Menjadi

3-Phasa pada HVDS (Konfigurasi 2)

1-PHASE Systems ID From-To Bus Flow (kW) To-From Bus Flow (kW) Power Losses (kW) Cable3 4.9 -4.8 0.1 Cable4 2.2 -2.2 0 Cable6 4.9 -4.8 0.1 Cable8 2.7 -2.6 0.1 TOTAL 0.3

Tabel 4.18 di atas menunjukkan rugi-rugi daya pada saluran 1-phasa yang sudah digabung seluruh salurannya menjadi rugi-rugi 3-phasa, sehingga total rugi-rugi pada Tabel 4.17 dan 4.18 dapat dijumlahkan untuk memperoleh total rugi-rugi daya keseluruhan sistem.

4.3.2Penentuan Profil Rugi-Rugi

Perhitungan rugi-rugi pada daya jaringan dan transformator distribusi, baik untuk LVDS yang merupakan sistem yang digunakan saat ini dan HVDS yang merupakan sistem yang diajukan ditunjukkan sebagai berikut.

4.3.2.1Profil Rugi-Rugi untuk LVDS

Profil rugi-rugi untuk LVDS terdiri atas rugi daya, rugi transformator, rugi pencurian, dan total rugi keseluruhan yang dijabarkan sebagai berikut.

A. Rugi Daya

Berdasarkan Tabel 4.13 dan Tabel 4.14, total rugi daya pada LVDS adalah :

PP = Total pada Tabel 4.13 + Total pada Tabel 4.14 (4.7) = 7.462 kW + 0.1 kW

= 7.562 kW = 7562 W

52 Dimana :

PP : Total rugi daya

B. Rugi Transformator

Pada sistem distribusi tegangan rendah, sebuah transformator besar yang berkapasitas 200 kVA digunakan untuk menyuplai tenaga listrik ke 9 konsumen di konfigurasi ini. Jadi, rugi-rugi pada transformator juga memberikan kontribusi untuk total rugi-rugi pada sistem distribusi tegangan rendah. Rugi-rugi transformator mencakup rugi beban nol (rugi besi) dan rugi beban penuh (rugi tembaga). Transformator yang digunakan pada LVDS di konfigurasi 2 ini beserta rugi-ruginya dapat ditunjukkan pada Tabel 4.19 berikut.

Tabel 4.19 Transformator dan Rugi-Ruginya pada LVDS (Konfigurasi 2)

No ^ID Pelanggan 80% Daya Maksimum (kVA) Total Daya (kVA) TRANSFORMATOR [13] Rating (kVA) Rugi Beban Nol (W) Rugi Beban Penuh (W) 1 0876550 66 165.92 200 355 2350 2 0719802 8.48 3 0827157 6.16 4 0715869 2.8 5 0079660 33.2 6 0645448 6.16 7 0079673 13.2 8 0079879 3.52 9 0079854 26.4

Berdasarkan Tabel 4.19, total rugi transformator pada LVDS ditentukan sesuai Persamaan 4.2 sebagai berikut :

PT = PNL + PFL

= 355 W + 2350 W = 2705 W

= 2.705 kW Dimana :

53 PT : Total rugi transformator

PNL : Total rugi beban nol pada transformator PFL : Total rugi beban penuh pada transformator

C. Rugi Pencurian

Secara umum, pencurian listrik diasumsikan memiliki kontribusi 3% dari total beban [4], sehingga dapat dihitung melalui Persamaan 2.8 seperti berikut ini :

PTH = 3 % x TL

= 3 % x ( 165.92 kVA x 0.85 ) = 3 % x 141.032 kW

= 4.23096 kW Dimana :

PTH : Total rugi pencurian listrik TL : Total beban

D. Total Rugi

Total rugi LVDS per tahun dievaluasi dengan menjumlahkan semua rugi daya, rugi transformator, dan rugi non-teknis yang terjadi dan mengalikan nilai ini dengan 8760 jam yang merupakan total periode waktu penyuplaian tenaga listrik, tepatnya 24 jam dalam 365 hari per tahun. Berikut ini perhitungannya sama dengan Persamaan 4.3 :

PLVDS = ( PP + PT + PTH ) x 8760 h

= ( 7.562 kW + 2.705 kW + 4.23096 kW ) x 8760 h = 14.49796 kW x 8760 h

= 127002.1296 kWh Dimana :

PLVDS : Total rugi pada LVDS PP : Total rugi daya

PT : Total rugi transformator PTH : Total rugi pencurian listrik

4.3.2.2Profil Rugi-Rugi untuk LVDS

Setelah menghitung rugi-rugi pada LVDS, sistem distribusi diubah menjadi HVDS dengan menggantikan transformator distribusi besar yang berkapasitas 200 kVA menjadi beberapa transformator distribusi yang berkapasitas lebih kecil (25, 50, 100 kVA) untuk mensuplai tenaga listrik ke konsumen. Ini akan mengurangi rugi-rugi daya secara signifikan dan pencurian listrik akan terminimalisir. Berikut ini akan dihitung rugi-rugi daya dan rugi-rugi transformator pada HVDS untuk beban dalam konfigurasi 2. Pencurian listrik dalam sistem ini ditiadakan atau dianggap tidak ada. Jadi, total pencurian listik pada HVDS dianggap nol.

A. Rugi Daya

Berdasarkan Tabel 4.17 dan Tabel 4.18, total rugi daya pada LVDS adalah :

PP = Total pada Tabel 4.17 + Total pada Tabel 4.18 (4.8) = 3.271 kW + 0.3 kW

= 3.571 kW = 3571 W Dimana :

PP : Total rugi daya

B. Rugi Transformator

Transformator yang digunakan pada LVDS beserta rugi-ruginya dapat ditunjukkan pada Tabel 4.20 berikut.

Tabel 4.20 Transformator dan Rugi-Ruginya pada HVDS (Konfigurasi 2)

No ^ID Pelanggan 80% Daya Maksimum (kVA) Total Daya (kVA) TRANSFORMATOR [13] Rating (kVA) Rugi Beban Nol (W) Rugi Beban Penuh (W) 1 0876550 66 66 100 210 1420 2 0719802 8.48 17.44 25 75 425 3 0827157 6.16 4 0715869 2.8 5 0079660 33.2 33.2 50 125 800 6 0645448 6.16 22.88 25 75 425 7 0079673 13.2 8 0079879 3.52 9 0079854 26.4 26.4 50 125 800

Berdasarkan Tabel 4.20, total rugi transformator pada HVDS ditentukan dengan Persamaan 4.2 seperti berikut ini :

PT = PNL + PFL = ( 210 W + 75 W + 125 W + 75 W + 125 W ) + ( 1420 W + 425 W + 800 W + 425 W + 800 W ) = 610 W + 3870 W = 4480 W = 4.48 kW Dimana :

PT : Total rugi transformator

PNL : Total rugi beban nol pada transformator PFL : Total rugi beban penuh pada transformator

C. Total Rugi

Total rugi HVDS per tahun dievaluasi dengan menjumlahkan semua rugi daya dan rugi transformator yang terjadi dan mengalikan nilai ini dengan 8760 jam yang merupakan total periode waktu penyuplaian tenaga listrik, tepatnya 24 jam dalam 365 hari per tahun. Berikut ini perhitungannya sama dengan Persamaan 4.5 :

PHVDS = ( PP + PT ) x 8760 h

56 = 8.051 kW x 8760 h = 70526.76 kWh Dimana :

PLVDS : Total rugi pada LVDS PP : Total rugi daya

PT : Total rugi transformator

Pengurangan rugi-rugi antara HVDS dengan LVDS dapat ditentukan seperti Persamaan 4.6 :

Reduksi Rugi-Rugi = PLVDS - PHVDS

= 127002.1296 kW - 70526.76 kWh = 56475.3696 kWh

4.3.3Penentuan Keuntungan Segi Non-Teknis pada HVDS

Perhitungan-perhitungan yang dilakukan untuk segi non-teknis pada HVDS adalah sebagai berikut.

4.3.3.1Penghematan Tahunan pada HVDS

Secara umum, tarif tenaga listrik yang digunakan adalah Rp 1352,00 per kWH [3], sehingga sesuai dengan Persamaan 2.9, besarnya penghematan tahunan pada HVDS dapat ditentukan dengan :

Annual Savings = Power Purchase Price x Reduction in Losses

= Rp 1352,00 / kWh x 56475.3696 kWh = Rp 76.354.700,00

Dimana :

Power Purchase Price : Harga pembelian daya listrik dari PLN

Reduction in Losses : Selisih rugi-rugi antara HVDS dengan LVDS

4.3.3.2Penentuan Pengeluaran Modal

Bila diasumsikan harga transformator distribusi adalah : a. 25 kVA @ Rp 50.000.000,00

57 c. 100 kVA @ Rp 50.000.000,00

dan total biaya lainnya diasumsikan Rp 100.000.000,00 [2], maka sesuai dengan Persamaan 2.10, besarnya pengeluaran modal dapat ditentukan dengan :

Capital Outlay = Total Transformator Cost + Miscellaneous Cost

= ( 5 x Rp 50.000.000,00 ) + ( 5 x Rp 100.000.000,00 ) = Rp 250.000.000,00 + Rp 500.000.000,00

= Rp 750.000.000,00 Dimana :

Total Transformator Cost : Total biaya untuk pembelian transformator Miscellaneous Cost : Total biaya lainnya

4.3.3.3Penentuan Waktu Pengembalian Modal pada HVDS

Sesuai dengan Persamaan 2.11, Lamanya waktu pengembalian modal dapat ditentukan dengan

Payback Period = (Capital Outlay / Annual Savings)

= Rp 750.000.000,00 / Rp 76.354.700,00 = 9.82 tahun

Dari keseluruhan hasil analisis, bisa diperoleh tabel perbandingan antara LVDS dan HVDS seperti Tabel 4.21 dan Tabel 4.22 berikut ini.

Tabel 4.21 Perbandingan Tegangan Konsumen pada Konfigurasi 2

No. Consumers ^VOLTAGE LVDS _HVDS 1 0876550 362.273 368.068 2 0719802 362.763 368.414 3 0827157 205.106 210.958 4 0715869 206.954 212.85 5 0079660 355.585 369.888 6 0645448 204.16 210.826 7 0079673 355.384 367.023 8 0079879 203.126 206.36 9 0079854 350.721 370.04

Berdasarkan Tabel 4.21, bisa dibuat sebagai gambar grafik seperti Gambar 4.14 berikut ini.

Gambar 4.14 Grafik Tegangan Konsumen pada Konfigurasi 2

Tabel 4.22 Perbandingan Rugi-Rugi Sistem pada Konfigurasi 2

No Parameter ^LVDS

(kW)

HVDS (kW)

1 Total Power Losses 7.562 3.571

2 Total Iron Losses 0.355 0.61

3 Total Copper Losses 2.35 3.87

4 Total Transformer Losses 2.705 4.48

5 Total Theft Losses 4.23096 0

6 Total Losses 14.49796 8.051 150 200 250 300 350 400 1 2 3 4 5 6 7 8 9 T e gan gan (V) Konsumen

Grafik Tegangan Konsumen

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1KESIMPULAN

Dari hasil penelitian dan pembahasan yang dilakukan, diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Profil tegangan pada konsumen yang dihasilkan oleh sistem distribusi tegangan tinggi (HVDS) terbukti lebih baik dibandingkan oleh sistem distribusi tegangan rendah (LVDS).

2. Pada konfigurasi 1, total besar rugi daya pada LVDS adalah 9.234 kW, sedangkan pada HVDS adalah 4.726 kW. Pada konfigurasi 2, total besar rugi daya pada LVDS adalah 7.562 kW, sedangkan pada HVDS adalah 3.571 kW. Dalam hal ini, HVDS lebih sedikit menghasilkan rugi-rugi daya. Kemudian, pada konfigurasi 1, total besar rugi transformator pada LVDS adalah 2.705 kW, sedangkan pada HVDS adalah 5.055 kW. Pada konfigurasi 2, total besar rugi transformator pada LVDS adalah 2.705 kW, sedangkan pada HVDS adalah 4.48 kW. HVDS memiliki rugi-rugi transformator yang lebih besar dikarenakan penggunaan transformator yang lebih banyak.

3. Dengan menggunakan sistem distribusi tegangan tinggi, bisa diperoleh penghematan biaya sebesar Rp 93.740.039,00 per tahun pada konfigurasi 1 dan Rp 76.354.700,00 per tahun pada konfigurasi 2. Dan untuk pengeluaran modal yang besar pada HVDS, lamanya waktu yang dibutuhkan untuk pengembalian modal adalah 7.47 tahun pada konfigurasi 1 dan 9.82 tahun pada konfigurasi 2.

4. Walaupun membutuhkan biaya yang besar di awal, bila dilihat dari sisi teknis, sistem distribusi tegangan tinggi terbukti lebih baik diterapkan pada jaringan distribusi dibandingkan sistem distribusi tegangan rendah karena memiliki rugi-rugi dan profil tegangan yang lebih baik.

5. Setelah dikonversi menjadi HVDS, pada konfigurasi 1, transformator yang lama masih tidak bisa digantikan menjadi transformator lain yang lebih kecil kapasitasnya karena ada beban yang kapasitasnya sangat

besar. Sedangkan pada konfigurasi 2, transformator yang lama murni digantikan dengan transformator-transformator yang memiliki kapasitas lebih kecil karena variasi kapasitas beban yang kecil atau hampir merata untuk pembebanan transformator.

5.2SARAN

Adapun saran dari penulis sebagai pengembangan dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Menggunakan metode lain untuk menentukan profil tegangan dan rugi daya untuk perbandingan jaringan sistem distribusi.

2. Melakukan perhitungan yang jauh lebih spesifik pada sisi non-teknis untuk sistem distribusi tegangan tinggi.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1Sistem Distribusi

Pada dasarnya, definisi dari sebuah sistem tenaga listrik mencakup tiga bagian penting, yaitu pembangkitan, transmisi, dan distribusi, seperti dapat terlihat pada Gambar 2.1 berikut ini.

Gambar 2.1 Tiga Bagian Utama Sistem Tenaga Listrik untuk Menuju Konsumen

Dalam artian yang luas, sistem distribusi adalah bagian sistem tenaga listrik yang berada di antara sumber daya yang besar dengan pengalih pelayanan konsumen. Definisi dari sistem distribusi termasuk komponen-komponen berikut :

1. Sistem subtransmisi 2. Gardu distribusi

3. Penyulang distribusi atau primer 4. Trafo distribusi

5. Rangkaian sekunder 6. Titik jatuh layanan

Namun, beberapa insinyur sistem distribusi lebih mendefinisikan sistem distribusi sebagai bagian sistem tenaga listrik yang berada di antara gardu distribusi dan titik masuk pelayanan konsumen.[11]

Tenaga listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik besar dengan tegangan dari 11 kV sampai 24 kV dinaikkan tegangannya oleh gardu induk dengan transformator penaik tegangan menjadi 70 KV, 154 KV, 220 KV atau 500 KV kemudian disalurkan melalui saluran transmisi. Tujuan menaikkan tegangan adalah untuk memperkecil kerugian daya listrik pada saluran transmisi, dimana dalam hal ini kerugian daya adalah sebanding dengan kuadrat arus yang mengalir. Dengan daya yang sama bila nilai tegangannya diperbesar, maka arus yang mengalir semakin kecil sehingga kerugian daya juga akan kecil pula.

Dari saluran transmisi, tegangan diturunkan lagi menjadi 20 kV dengan transformator penurun tegangan pada gardu induk distribusi, kemudian dengan sistem tegangan tersebut penyaluran tenaga listrik dilakukan oleh saluran distribusi primer. Dari saluran distribusi primer inilah gardu-gardu distribusi mengambil tegangan untuk diturunkan tegangannya dengan trafo distribusi menjadi sistem tegangan rendah, yaitu 220/380 Volt. Selanjutnya disalurkan oleh saluran distribusi sekunder ke konsumen-konsumen. Dengan ini jelas bahwa sistem distribusi merupakan bagian yang penting dalam sistem tenaga listrik secara keseluruhan. Konfigurasi sistem tenaga listrik dapat dilihat pada Gambar 2.2 berikut.

Gambar 2.3 Konfigurasi Sistem Distribusi Tenaga Listrik

Pada umumnya, sistem distribusi dapat dikelompokkan ke dalam dua tingkat seperti dapat dilihat pada Gambar 2.2 dan spesifiknya yang bisa dilihat pada Gambar 2.3, yaitu :

1. Sistem Distribusi Primer atau Jaringan Tegangan Menengah (JTM) 2. Sistem Distribusi Sekunder atau Jaringan Tegangan Rendah (JTR) Berikut ini penjelasan mengenai sistem distribusi primer dan distribusi sekunder.

2.1.1Sistem Distribusi Primer

Bagian sistem pelayanan listrik yang berada di antara gardu distribusi dan trafo distribusi disebut dengan sistem distribusi primer. Ini terdiri dari rangkaian yang dikenal dengan penyulang primer atau penyulang distribusi primer. Bagian ini memiliki tegangan menengah 20 kV. Sistem ini dapat menggunakan kabel udara maupun kabel tanah sesuai dengan tingkat keandalan yang diinginkan dan kondisi serta situasi lingkungan. Saluran distribusi ini direntangkan sepanjang daerah yang akan disuplai tenaga listrik sampai ke pusat beban.

2.1.2Sistem Distribusi Sekunder

Bagian sistem pelayanan listrik yang berada di antara trafo distribusi dan titik jatuh layanan beban disebut dengan sistem distribusi sekunder. Bagian ini memiliki tegangan rendah 220/380 V. Sistem ini dapat menggunakan konduktor yang berisolasi maupun konduktor tanpa isolasi.

2.2Transformator Distribusi

Transformator atau trafo merupakan suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain dengan frekuensi yang sama dan perbandingan transformasi tertentu melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetis [8]. Jika transformator menerima energi pada tegangan rendah dan mengubahnya menjadi tegangan yang lebih tinggi, ia disebut transformator penaik (step-up). Jika transformator diberi energi pada tegangan tertentu dan mengubahnya menjadi tegangan yang lebih rendah, ia disebut transformator penurun (step-down) [14].

Pada umumnya transformator terdiri atas sebuah inti, yang terbuat dari besi berlapis, dan dua buah kumparan, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Rasio perubahan tegangan akan tergantung dari rasio jumlah lilitan pada kedua kumparan tersebut [9].

Transformator yang menjadi fokus bahasan disini adalah transformator distribusi. Trafo distribusi merupakan trafo step-down yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari sistem distribusi primer (20 kV) menjadi tegangan untuk sistem distribusi sekunder (220/380 V). Trafo yang umum digunakan untuk sistem distribusi yaitu trafo 1 phasa dan trafo 3 phasa [10].

Bentuk fisik transformator distribusi bisa dilihat pada Gambar 2.4 berikut ini.

Gambar 2.4 Bentuk Fisik Transformator Distribusi

Transformator distribusi merupakan suatu komponen yang sangat penting dalam penyaluran tenaga listrik dari gardu distribusi ke konsumen. Kerusakan pada trafo distribusi menyebabkan kontinuitas pelayanan terhadap konsumen akan terganggu (terjadi pemutusan aliran listrik atau pemadaman). Pemadaman merupakan suatu kerugian yang menyebabkan biaya-biaya pembangkitan akan meningkat tergantung harga kWh yang tidak terjual. Pemilihan rating trafo distribusi yang tidak sesuai dengan kebutuhan akan menyebabkan efisiensi menjadi kecil, begitu juga lokasi penempatan trafo distribusi yang tidak cocok mempengaruhi jatuh atau turunnya tegangan pada ujung saluran konsumen.

2.3Rugi-Rugi

Rugi-Rugi yang akan dibahas disini adalah rugi-rugi pada transformator distribusi, rugi-rugi daya, dan rugi-rugi non-teknis.

2.3.1Rugi pada Transformator Distribusi

Rugi-rugi yang terdapat pada transformator distribusi terbagi atas rugi tembaga dan rugi besi. Berikut ini penjabarannya.

2.3.1.1Rugi Tembaga (PCU)

Rugi tembaga bisa juga disebut sebagai rugi belitan atau rugi beban penuh (full load) [13]. Rugi yang disebabkan arus mengalir pada kawat tembaga ini dapat ditulis sebagai berikut :

PCU = I² R (2.1) Dimana :

PCU : rugi tembaga (Watt) I : arus (Ampere) R : tahanan (Ohm)

Karena arus beban berubah–ubah, rugi tembaga juga tidak konstan bergantung pada beban. [8]

2.3.1.2Rugi Besi (Pi)

Rugi besi bisa juga disebut sebagai rugi inti atau rugi beban nol atau rugi tanpa beban (no load) [13]. Rugi yang terjadi pada inti besi ini terdiri atas [8]:

 Rugi histerisis, yaitu rugi yang disebabkan fluks bolak – balik pada inti besi, yang dinyatakan sebagai :

Ph = Kh f Bmaks^1.6watt (2.2) Dimana :

Ph : Rugi histeresis Kh : konstanta histeresis Bmaks : fluks maksimum (Weber)

 Rugi arus eddy, yaitu rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi, yang dinyatakan sebagai :

Pe = Ke f² B²maks (2.3)

Dimana :

Pe : Rugi eddy Ke : konstanta eddy

13 Jadi, rugi besi (rugi inti) adalah :

Pi = Ph + Pe (2.4)

2.3.2Rugi Daya

Pada dasarnya, untuk menghitung susut teknis dilakukan sesuai dengan prinsip rugi-rugi 3 fasa pada jaringan, yaitu [6] :

PCU = 3 I² R (2.5) dan besar arus I yang mengalir juga dapat dihitung dengan persamaan :

I = ^{P VA} √3 V cosθ (2.6) atau I = ^{P kW} √3 V (2.7) Dimana :

PCU : rugi 3 fasa pada jaringan (Watt atau VoltAmpere) I : arus yang mengalir (Ampere)

R : tahanan penghantar (Ohm) V : besar tegangan jaringan (Volt)

2.3.3Rugi Non-Teknis

Pencurian listrik termasuk ke dalam bagian penting dalam rugi-rugi LVDS. Pencurian disini termasuk perpanjangan beban yang tidak sah dan merusak atau menimbulkan gangguan terhadap peralatan pengukuran yang terpasang di tempatnya. Besarnya rugi pencurian dapat ditentukan dengan persamaan [7]:

Total Theft Losses = %Theft Losses Contribution x Total Load (2.8) Dimana :

%Theft Losses Contribution : besar persentase kontribusi pencurian listrik (%)

2.4Biaya

Untuk meyakinkan bahwa sistem HVDS lebih baik dibandingkan sistem LVDS, selain dari segi teknis, juga perlu ditentukan kelebihan sistem HVDS dari segi ekonomi atau finansial. Berikut adalah penjabarannya.

2.4.1Penghematan Tahunan (Annual Savings)

Besarnya penghematan tahunan dapat ditentukan dengan persamaan [7] :

Annual Savings = Power Purchase Price x Reduction in Losses (2.9)

Dimana :

Power Purchase Price : harga pembelian daya listrik dari PLN

Reduction in Losses : Total rugi LVDS – Total rugi HVDS

2.4.2Pengeluaran Modal (Capital Outlay)

Besarnya pengeluaran modal dapat ditentukan dengan persamaan :

Capital Outlay = Total Transformator Cost + Miscellaneous Cost (2.10)

Dimana :

Total Transformator Cost merupakan total biaya yang diperlukan untuk

pembelian transformator.

Dalam dokumen Studi Sistem Distribusi Tegangan Tinggi (Hvds) Untuk Rugi-Rugi Dan Profil Tegangan Yang Lebih Baik (Studi Kasus : Jaringan Distribusi Di Kota Medan) (Halaman 51-87)