Manfaat Parameter Energi Tunggal Berbasi

Manfaat Parameter Energi Tunggal Berbasis KVAH untuk

Meningkatkan Efisiensi Energi pada Sistem

Smart Grid

Maurits Alberth Paath, M.Eng

Abstract

—

Smart grid is an intelligent electricity grid capable of integrating actions or activities of all users, ranging from power plants to consumers in order to make efficient, sustainable, economic and secure electricity supply.

Referring to the goal, then it is very clear and should be supported by all users, including the Customer is responsible for using of electrical equipment that has high efficiency. But in fact, the current spreads and many customers use electrical appliances have a power factor (PF) is bad, such as electrical appliances that have the characteristics of inductive, capacitive characteristics even harmonics, causing distortion measurements that impact energy electrical energy measurement anomalies. This study focuses on the literature review and analysis of measurement data on customers to gain strategic solutions using energy parameters based single of KVAH, and provide efficiency benefits to Customers, PLN and the State, as it has been applied in the State of India and Malta.

I

ntisari

—

Smart grid merupakan jaringan listrik pintar yang mampu mengintegrasikan aksi-aksi atau kegiatan dari semua pengguna, mulai dari pembangkit sampai ke konsumen dengan tujuan agar efisien, berkelanjutan, ekonomis dan suplai listrik yang aman.

Mengacu pada tujuannya, maka sangat jelas dan patut didukung oleh semua pengguna, termasuk Pelanggan untuk bertanggung jawab memakai peralatan listrik yang memiliki efisiensi tinggi. Namun pada kenyataannya, saat ini marak beredar dan banyak Pelanggan menggunakan peralatan listrik memiliki faktor daya (PF) yang buruk, seperti peralatan listrik yang memiliki karakteristik induktif, kapasitif bahkan karakteristik harmonik, sehingga menimbulkan distorsi pengukuran energi yang berdampak anomali pengukuran energi listrik.

Penelitian ini difokuskan pada kajian literatur dan analisa data pengukuran di Pelanggan, untuk mendapatkan solusi strategis menggunakan Parameter Energi Tunggal berbasis KVAH, serta memberi manfaat efisiensi kepada Pelanggan, PLN dan Negara, seperti yang telah diterapkan di Negara India dan Malta.

Kata Kunci— harmonik, faktor daya, KVAH.

I. PENDAHULUAN

Untuk mendukung proses integrasi kegiatannya, sistem smart grid memiliki empat bagian utama diantaranya bagian sistem tenaga, bagian kontrol, bagian komunikasi dan bagian aplikasi [1]. Bagian aplikasi salah satunya adalah sistem metering, dimana sangat penting fungsinya untuk memenuhi salah satu tujuan smart grid, yaitu mengelola suplai listrik yang efisien dan mengatur pemakaian beban listrik hingga

pengukuran energi listrik Pelanggan secara efisien. Termasuk manfaat aplikasi metering smart grid adalah mengajak Pelanggan untuk lebih berpartisipasi bagaimana cara berhemat listrik. Keuntungan lain, sistem smart grid mampu mengantisipasi, mendeteksi dan merespon terhadap masalah atau gangguan yang terjadi pada sistem (self healing), serta mengelola high quality power, yaitu mewujudkan pengelolaan sistem yang lebih stabil dimana losses atau rugi-rugi bisa lebih dihindari.

II. KONTEN UTAMA

A. Latar Belakang

Perkembangan peralatan elektronik (nonlinier load) yang memiliki faktor daya (PF ) buruk, seperti UPS, TV, CFL, VSD, Komputer, Printer, dan lain-lain, saat ini begitu pesat dan mudah didapati serta dipergunakan secara masif oleh

Pelanggan. Dampak PF buruk peralatan elektronik

menimbulkan permasalahan munculnya daya distorsi

harmonik (D) yang merugikan PLN maupun Pelanggan. Selain itu, ditengarai juga banyak beredar dan digunakan secara bebas alat yang menimbulkan distorsi harmonik seperti

power saver, serta karakteristik pola operasi kapasitor bank

Pelanggan besar yang cenderung menggeser sudut fasa arus dan tegangan sehingga PF beban menjadi leading, akibatnya kWh dan kVARh seolah diterima PLN (import), dampaknya menimbulkan distorsi pengukuran energi listrik dan susut jaringan semakin bertambah.

Perlu diketahui bahwa pengggunaan peralatan elektronik,

energy saver, dan pola operasi yang inefisien diatas diakui

PLN memang merupakan domain Pelanggan. Di sisi lain PLN tidak memiliki hak untuk membatasi penggunaannya, tetapi dampak pengukuran energi yang anomali dan tidak efisien ini dianggap jauh dari asas fairness benefits bagi PLN.

1). Energy Saver

Contoh empat alat penghemat energi listrik (energy saver) yang ada di jual bebas di pasaran.

021-TABEL I

REALISASI SUSUT JARDIST RUPTL 2016-2025

TABEL II

PERBANDINGAN DISP PF & SUSUT (LOSSES PU) Alat-alat energy saver tersebut diatas dapat dipasang pada

pelanggan tiga fasa dan pelanggan satu fasa. Spesifikasi dan nama alat penghemat listrik untuk pelanggan tiga fasa daya diatas 20 kVA, adalah:

 IM Power [2]

Alat penghemat listrik untuk pelanggan satu fasa daya 1300 VA s/d 5500 VA, adalah:

 Power Tech Energy Saver (HTES),

 Home Elctric Saver (HES),

 Cash Flow Energy Saver (CF ES).

Proses kerjanya, seperti alat IM Power menggeser sudut fasa sehingga seolah pelanggan mengirim energi (import) ke PLN.

2).Pola Operasi Asymmetric Power

Permasalahan asymmetric power adalah karakteristik pola operasi yang patut diduga merupakan jenis injeksi imbalance current tampering menggunakan kapasitor bank yang dilakukan Pelanggan besar. Modusnya hampir sama dengan

energy saver, yaitu menggeser sudut fasa arus cenderung di

kuadran 2 dan kuadran 3 (sudut diatas 90° - 270°. Dampaknya di kuadran 2, energi aktif terukur negatip atau terbaca terima (import), serta di kuadran 3, energi aktif dan energi reaktif terbaca negatip atau terbaca di meter kWh terima (import), sementara untuk refleksi faktor daya (PF) terbaca mendahului (leading).

B. Rumusan Masalah

 Pemilihan beban listrik adalah hak Pelanggan dan tidak

dapat dikontrol. Namun PLN yang memikul

dampaknya,

 Parameter kWh dan tarif kWh tidak dapat mengukur

distorsi harmonik dan energi import dari Pelanggan,

 Parameter kWh dan Tarif kWh tidak mendidik

Pelanggan untuk bertanggung terhadap kualitas beban peralatan listrik yang digunakan,

 Parameter kWh dan Tarif kWh gagal mempromosikan

budaya efisiensi energi untuk mendapatkan lower bill,

 Parameter kWh dan Tarif kWh tidak fair, karena tidak

dapat membedakan Pelanggan efisien dan Pelanggan inefisien (consumer pays for his own consumption and

not for his neighbour’s consumption),

 Parameter kWh dan Tarif kWh tidak berhasil

memotivasi Pelanggan untuk peduli terhadap susut teknis jaringan.

C. Maksud dan Tujuan Parameter Energi Tunggal

Mengintroduksikan sebuah parameter energi tunggal menggunakan energi nyata (apparent energy) dengan satuan KVAH. Serta usulan menerapkan satuan KVAH menjadi komponen tarif tunggal (singular tariff) yang simpel dan juga memudahkan proses billing. Untuk mengukur energi nyata menggunakan KVAH Meter, selain itu KVAH Meter harus memiliki fitur power quality sehingga mampu mengukur energi reaktif kondisi fundamental dan daya distorsi harmonik termasuk kondisi abnormal lainnya, serta mampu berfungsi sebagai anti tampering.

D. Metodologi

Melakukan studi literatur tentang parameter energi tunggal satuan kVAh dan tarif berbasis kVAh. Serta menganalisa

beberapa anomali hasil pengukuran energi yang

berhubungan dengan distorsi harmonik dan pergeseran sudut PF leading di Pelanggan besar Tegangan Menengah (TM) dan Tegangan Rendah (TR). Serta membandingkan hasil pengukurannya menggunakan parameter energi KWH dan KVAH untuk mendapatkan konstribusi PF leading terhadap kenaikan susut jaringan.

E. Tinjauan Pustaka

1).Susut Jaringan Distribusi

Sesuai Kepmen ESDM nomor 5899 K/20MEM/2016 tentang Pengesahan RUPTL PLN tahun 2016 s/d 2025 untuk realisasi susut jaringan distribusi seperti tabel dibawah ini:

Tampak sejak tahun 2012 realisasi susut jaringan distribusi cenderung naik.

2).Hubungan Susut dan Faktor Daya

Susut Pelanggan inefisien 4 kali lebih besar dari pada Pelanggan efisien [3], seperti terlihat pada gambar grafik dibawah ini (bandingkan titik merah PF fundamental (displacement) 0.5 = 4 losses pu dan PF 1 = 1 losses pu).

Tahun 2010 2011 2012 2013 2014 2015*)

Susut Distribusi 7.09 7.34 6.96 7.77 7.52 7.12

*) Estima si Rea lisa si Ta hun 2015

Gbr 2. Grafik susut (Losses pu) vs displacement PF

1/Disp PF^2

Ploss (pu)

197000 1 197000 1.00 1 Pelg. Efisien

197000 0.9 218889 0.81 1.23

197000 0.8 246250 0.64 1.56

197000 0.7 281429 0.49 2.04

197000 0.6 328333 0.36 2.78

197000 0.5 394000 0.25 4 Pelg. Inefisien

197000 0.4 492500 0.16 6.25

197000 0.3 656667 0.09 11.11

197000 0.2 985000 0.04 25

197000 0.1 1970000 0.01 100

Keterangan Watt Disp PF

Untuk kondisi harmonik (non-fundamental) konstribusi susut lebih besar 5 kali lebih, seperti grafik dibawah ini.

3).Perbandingan Susut Kondisi Funamental & Ha rmonik

Berikut contoh perbandingan susut kondisi fundamental dan harmonik vs fundamental di jaringan distribusi dengan menggunakan asumsi data dibawah ini [4]:

 Arus fundamental (Ifund) : 70 A,

 Arus rms (Irms) : 75 A,

 Tegangan sumber (Vs) : 220 V,

 Tegangan jatuh (Vd) : 20 V,

 Impedansi (Z) : 0.286 Ω

Hasilnya:

 Susut kondisi fundamental : 1401.4 Watt,

 Susut kondisi harmonik : 1608.75 Watt

Artinya menunjukan susut kondisi harmonik lebih besar 15 %.

Gbr 4. Line JTR dan grafik persentasi susut

4).Histori Parameter Energi Tunggal

Perkembangan histori informasi dan penerapan parameter energi secara detil sebagai berikut:

 Tahun 1996, Center for Apparent Energy Research

(CAER), Gujarat India, mengembangkan low cost KVAH Meters,

 31 Maret 1999, Metering & Sma rt Energy melalui

situsnya metering.com yang berpusat di Rondebosch,

Afrika Selatan, mengkampanyekan tulisan tentang kVAh metering for environmentally conscious utilities. Salah satu poin kampanye yang terkenal adalah, menggunakan KVAH itu artinya memperhitungkan Pelanggan membayar capital cost, running cost generation (fuel cost), transmission and distribution (losses). Menurut situs tersebut, menggunakan tarif berbasis kWH hanya membayar fuel cost.

 Tahun 2002, Negara bagian Uttar Pradesh menerapkan

kVAH Metering

 Tahun 2003, Negara Malta, salah satu Negara di Eropa

melalui regulator Enamalta menerapkan tarif KVAh pada Pelanggan besar diatas 100 A pada kategori Pelanggan bisnis dan industri.

 Tahun 2005 hingga sekarang 2016, sebagaian besar

semua Negara bagian di India sudah menggunakan tarif berbasis KVAH.

5).Definisi Daya dan Energi Listrik

Berikut definisi daya kondisi fundamental dan definisi energi listrik:

 Daya semu satuan Volt Amper (VA), setelah dikalikan

waktu tertentu per seribu disebut Energi Nyata dengan satuan KVAH,

 Daya aktif satuan Watt (W), setelah dikalikan waktu

tertentu per seribu disebut Energi Aktif dengan satuan KWH,

 Daya reaktif satuan Volt Amper Reaktif (VAR),

setelah dikalikan waktu tertentu per seribu disebut Energi Reaktif dengan satuan KVARH.

Dalam kondisi harmonik, muncul komponen daya baru yaitu:

 Daya distorsi harmonik satuan D

Berbeda dengan ketiga daya dan energi diatas, khususnya daya distorsi harmonik oleh para pakar listrik dikategorikan sebagai rugi-rugi daya, seperti harmonic leakage power,

additional power, harmonic reactive power dan nonactive

power. Definisi daya distorsi harmonik cukup rumit (debatable) hingga memunculkan beberapa versi definisi rumus oleh masing-masing para pakar sesuai tahun penemuannya, sebagai berikut:.

 Bucholz (1922), C. Budeanu (1927),

 S. Fryze (1932),

 W. Sheperd & P. Zakhikani (1972),

 D. Sharon (1973),

 N. L. Kuster & W. J. M. Moore (1979),

 L. S. C. Czarnecki (1980),

 IEEE Working Group (1996),

 Vicente León-Martínez and Joaquín

Montañana-Romeu (1996),

 IEEE Std 1459-2000, Trial Use (2000),

 Harnaak Khalsa & Jingxin Zhang (2006),

 IEEE Std 1459-2010 (Approved 2 February 2010,

Berikut gambar hubungan daya dan energi listrik menurut konsep definisi daya Budeanu (1927) yang sering dipakai untuk menganalisa daya distorsi harmonik dan hubungannya dengan susut (losses):

6).Tarif Berbasis kVAh

Konsep tarif berbasis kVAH adalah mengukur Energi Nyata (apparent energy) dari Total Energi yang meliputi energi aktif (kWh) dan energi reaktif fundamental + energi reaktif kondisi harmonik/distorsi harmonik (kVArh).

Tujuan tarif berbasis kVAh, adalah [5]:

 Pelanggan membayar total cost of energy meliputi:

capital cost, running cost and maintenance cost of energy generation transmission and distribution system (including the losses),

 Pelanggan membayar energi yang dikonsumsi, bukan

membayar energi yang dikonsumsi tetangganya,

 Pelanggan dimotivasi untuk memperbaiki kualitas daya

dan membantu mereduksi susut jaringan,

 Tarif harus simpel dan mudah diimplementasikan,

 Metering harus simpel dan harganya terjangkau.

Berikut metode penerapan pembayaran energi reaktif (energy reactive pricing) yang diterapkan di seluruh dunia pada umumnya dikategorikan tergantung pada indikator biaya yang dikenakan pada [7]:

 Peak demand of apparent power(VA),

 Apparent energy consumption in kVAh,

 Peak demand of reactive power (VAR),

 Reactive energy consumption over a settling period in

kVARh,

 Split kVARh method,

 Power factor,

 The power factor limit,

 Adjusting active power or active energy bills,

 Only active energy in kWh,

7).Manfaat Tarif Berbasis kVAh

Tarif berbasis kVAh memberikan manfaat kepada Pelanggan, PLN dan Negara, sebagai berikut [8]:

 Manfaat bagi Pelanggan: motivasi efisiensi energi

tinggi, hemat listrik, kualitas daya intalasi baik, tagihan listrik rendah (lower bill),

 Manfaat bagi PLN: reduksi susut, mengatasi jatuh

tegangan, kualitas peralatan baik, kualitas suplai baik, pengukuran energi akurat, revenue meningkat + anti tampering, PLN diestimasi bisa saving + revenue setara Rp. 5 Triliun per tahun,

 Manfaat bagi Negara: reduksi energi fossil,

mengurangi polusi udara, menjaga lingkungan, men-trigger pabrikan membuat peralatan PF tinggi, mereformasi tarif listrik.

8).Diskon Tarif Berbasis kVAh

Konsep tarif berbasis kVAh juga merupakan Win Win Solution antara PLN dan Pelanggan yang dapat menguntungkan kedua belah pihak (fairness benefits). PLN memberikan diskon tarif kepada Pelanggan karena Pelanggan memperbaiki PF instalasinya. Diskon tarif berdampak pada lower bill Pelanggan, diskon tarif bukan berasal dari profit company, tetapi diskon tarif diberikan karena konstribusi Pelanggan membantu mereduksi susut teknis jaringan.

9).Sistem Diagram Phasor Meter

Gbr 6. Bagan win win solution tarif kVAh Gbr 5. Parameter daya vs energi

Sistem kuadran meter adalah membaca phasor sesuai batas bidang kuadrannya (1 s/d 4) dan sudut masing-masing arus dan tegangan, sehingga dapat menetapkan konvensi pengukuran energi berdasarkan arah masing-masing energi dari aktif (kWh) dan energi reaktif (kVARh). Arah menyalurkan energi dari Utilitas ke Pelanggan dinamakan delivered atau export. Serta arah menyalurkan energi dari Pelanggan ke Utilitas dinamakan terima received atau import, sesuai konvensi American National Standard Institute (ANSI).

Zona kuadran 1(satu) mencerminkan:

 Beban induktif,

 Arus ketinggalan (lagging) tegangan (lagging kVARh),

 PF positip (+),

 Mengirim (delivered, export) kWh positip (+),

 Mengirim (delivered, export) kVARh positip (+),

 Daerah sudut 0° s/d 90°.

Zona kuadran 2 (dua) mencerminkan:

 Beban kapasitif,

 Arus ketinggalan (lagging) tegangan (lagging kVARh),

 PF negatip (-),

 Menerima (received, import) kWh negatip (-),

 Mengirim (delivered, export) kVARh positip (+),

 Daerah sudut > 90° s/d 180°.

Zona kuadran 3 (tiga) mencerminkan:

 Beban induktif,

 Arus mendahului (leading) tegangan (leading kVARh),

 PF negatip (-),

 Menerima (received, import ) kWh negatip (-),

 Menerima (received, import) kVARh negatip (-),

 Daerah sudut >90° s/d 270°.

Zona kuadran 4 (empat) mencerminkan:

 Beban Kapasitif,

 Arus mendahului (leading) tegangan (leading kVARh),

 PF positip (+),

 Mengirim (delivered, export) kWh positip (+),

 Mengirim ((received, import)) kVARh negatip (-),

 Daerah sudut >270° s/d 360°.

III.DATAPENGUKURANDANPEMBAHASAN

Data sampel pengukuran di berjumlah 11 Pelanggan dan data yang diukur meliputi::

 Pengukuran data recording semua daya listrik (S, P, Q,

D) dua Pelanggan Tegangan Menengah,

 Pengukuran data instantaneous dua Pelanggan

Tegangan Rendah yang menggunakan IM Power,

 Pengukuran data Pelanggan PF leading dan

Asymmatric Power, lokasi Area Ambon, Area Palu dan Area Teluk Naga.

 Pengukuran data load profile Pelanggan Industri

Tegangan Menengah

A. Pengukuran Daya (S, P, Q, D)

 Pelanggan Besar TR Tanur 197 KVA (Klaten)

 Pelanggan Besar TM Perkantoran 345 KVA (Papua)

Dari dua hasil pengukuran diatas, diketahui daya distorsi rata-rata Pelanggan Besar TM adalah 64.590 VA, dan Pelanggan TM 4.166 VA. Kedua daya distorsi ini menjadi daya tambahan (additional power) di kapasitas daya semu (VA) dan tidak terukur menjadi energi, tetapi daya distorsi hanya menambah susut jaringan.

B. Pengukuran Energy Saver (IM Power)Bandung

 Data Pelanggan

Daya 197 kVA (CT 300 A), FKM: 60 Gaya 164 kVA (CT 250 A), FKM: 50

 Data Ukur Bentuk Gelombang Arus & Tegangan

TABEL III

DATA THD ARUS DAN TEGANGAN

TABEL IV DATA DAYA DAN ENERGI

Bentuk gelombang (wave form) arus tampak cacat terdistorsi, sedangkan bentuk gelombang tegangan terlihat masih sinusoidal.

 Data Pengukuran THD arus dan tegangan; daya dan

energi,

Batasan harmonik tegangan sesuai IEEE Std 519-2014: THD tegangan untuk < 1 kV adalah 8 %, dan

Individual harmonik tegangan adalah 5 %, dan hasil ukur (max 4 %) belum melebihi standard.

Analisa (TABEL III dan IV)) Pelanggan ASA:

 Secara sistem phasor menunjukan pergeseran sudut PF

leading berada di kuadran 4 dengan posisi sudut > 270° s/d 360°, karakteristik beban kapasitif (lihat Gbr. 7 diagram phasor),

 Hasil ukur daya reaktif (kVAR) cukup besar,

menunjukan nilai rata-rata negatif sebesar -29.2 kVAR. Sedangkan energi reaktif (kVARh) rata-rata lebih = 45 kVARh.

 Berbeda dengan daya aktif (kW) per fasa nilainya kecil,

dan daya aktif rata-rata = 3.23 kW.

 Padahal nilai arus beban rata-rata per fasa cukup besar

sekali 134 A yang terinjeksi ke daya semu (VA) menjadi susut jaringan,

 Untuk daya semu rata-rata = 31.2 kVA,

Asumsi PF 1, maka 3.23 kW = 3.23 kVA.

Jika dibandingkan dengan 31.2 kVA maka 9.6 kali lipat susut jaringan bertambah.

C. Pengukuran Pelanggan di PLN Area Ambon

Pelanggan Bisnis : CS DKP

Tarif / Daya : B2/105 KVA,

F K M : 30 (CT: 150/5)

 Data Pengukuran THD arus dan tegangan; daya dan

energi.

Analisa (TABEL V dsn VI)) Pelg. CS DKP Area Ambon:

 Secara sistem phasor menunjukan pergeseran sudut PF

Positip leading (0.016) berada di kuadran 4 dengan

posisi sudut > 270° s/d 360°, karakteristik beban kapasitif (lihat Gbr. 7 diagram phasor),

 Hasil ukur daya reaktif (kVAR) negatip, menunjukan

nilai rata-rata negatif setelah x FKM 30 sebesar -8.29 kVAR, total daya reaktif -24.87 kVAR.

Sedangkan energi reaktif (kVARh) rata-rata rendah 0.001 kWh disebabkan PF 0.016,

 Rata-rata Arus primer (Ipri) cukup besar = 39.15 A,

sedang total Arus primer (Ipri) 117.45 A, total arus ini

berkonstribusi menjadi total daya tambahan di kapasitas daya 25.65 kVA namun tidak terukur. Status meter: asymmetric power

D. Pengukuran Pelanggan di PLN Area Palu

Pelanggan Bisnis : CV PBM

Tarif / Daya : I3/1730 KVA,

F K M : 2000 (CT: 10; PT; 200)

TABEL V. HASIL UKUR DAYA, FREKWENSI, PF, ARUS

DAN TEGANGAN

Pelanggan Arus

(A)

THD (%) Catatan

Arus Teg

1. Harmonik arus dominan ke 5 dan 7

2. Harmonik tegangan diambil nilai tertinggi

R S T R S T 3. Sudut Arus terhadap tegangan :

CV ASA 131 137 135 30,8 36,5 34,3 4 CV ASA : R= -77,6; S= -80,1; T= - 78,7 der

PT SP : R= 179,8; S= 58,3; T= -170,7 der

PT SP 181 182 201 31,5 31,6 19,1 3,3

R S T R S T R S T R S T R S T R S T

ASA 29.6 32.8 31.1 2.3 3.7 3.7 -28.2 -30.9 -29.4 4 7 7 43 47 45 -77.6 -80.1 -78.7

SP 36.0 42.0 39.0 33.0 39.0 35.0 1.0 4.0 8.0 54 64 57 2 6 14 179.8 58.3 -170.7

Catatan : Pada SP terjadi perubahan beban, waktu ukur sudut arus tidak sama dengan waktu ukur daya

Analisis dilakukan berdasarkan waveform arus dan tegangan

Pel kVA kW

Daya Semu Daya Aktif

kVar

Daya Reaktif Energi Aktif

kWh x 10¯³

Energi Reaktif

kVarh x 10¯³ Sudut Arus ( °)

TABEL VI. PERBANDINGAN ARUS PIMER DAN SEKUNDER

TABEL VII. HASIL UKUR DAYA, FREKWENSI, PF, ARUS

DAN TEGANGAN

Sek Primer Rasio Sek Primer Sek Primer

1 R 5 150 30 1.307 39.21 218 30 0.285 8.55 2 S 5 150 30 1.296 38.88 218 30 0.283 8.49 3 T 5 150 30 1.312 39.36 219 30 0.287 8.61

1.305 39.15 8.55

3.92 117.45 25.65

FKM

Rating CT (A) Daya Semu (kVA)

Rata-rata

Total

No Fasa

Arus (I)

Analisa (TABEL VII dsn VIII)) Pelg. CS DKP Area Ambon:

 Secara sistem phasor menunjukan pergeseran sudut PF

Negatip leading (-0.168) berada di kuadran 2 dengan

posisi sudut > 90° s/d 180°, karakteristik beban kapasitif (lihat Gbr. 7 diagram phasor),

 Hasil ukur daya reaktif (kVAR) menunjukan nilai

rata-rata rendah 0.002 kVAR x FKM 2000 sebesar 4 kVAR, total daya reaktif 12 kVAR.

 Rata-rata Arus primer (Ipri) cukup besar = 4.967 A,

sedang total Arus primer (Ipri) 14.9 A, total arus ini

berkonstribusi di total kapasitas daya 175.812 kVA menjadi susut jaringan karena eneri aktifnya cenderung nol.

E. Pengukuran Pelanggan di PLN Area Teluk Naga

Pelanggan Industri TR: I2/41.500 VA Data yang dianalisa:

 Data diagram phasor,

 Informasi data sesaat (instantaneous) tegangan, arus,

PF, daya dan data energi (KWH & KVARh)

Analisa: (TABEL IX dan X)) Pelg. Industri Area Teluk Naga, I3/41.5 KVA

1).Sesuai TABEL IX

 KWH Kirim: 28920 KWH, Kondisi Normal,

 KWH Terima: 4186 KWH, Kondisi Tak Normal,

Merupakan KWH import dari Pelanggan, apabila dikonversi ke daya aktif KW, maka daya aktif negatip (-KW) (seolah Pelanggan ada pembangkit), secara diagram phasor KWH import atau daya

aktif negatip (–KW), bisa berada di kuadran 2

(beban kapasitif) atau berada di kuadran 3 (beban induktif),

 KVARH lag: 264 KVARH, Kondisi Normal,

 KVARH lead: 271821 KVARH, Kondisi Tak

Normal,

Nilai KVARH lead apabila dikonversikan ke daya reaktif, maka daya reaktif negatip (-KVAR, bisa berada di kuadran 3 (beban induktif) atau berada di kuadran 4 (beban kapasitif),

 Data diatas menunjuk karakteris beban yang

berubah-rubah (bisa kapasitif dan induktif) sesuai

besar nilai energinya, kuat dugaan durasi

Gbr 10. Data pengukuran pelanggan industri TR

TABEL VIII. PERBANDINGAN ARUS PIMER DAN SEKUNDER

Sek Primer Rasio Sek Primer Sek Primer Rasio Sek Primer Sek Primer

1 R 5 50 10 0.59 5.9 100 20,000 200 58.207 11,641 2,000 34.342 68,684 2 S 5 50 10 0.45 4.5 100 20,000 200 59.802 11,960 2,000 26.911 53,822 3 T 5 50 10 0.45 4.5 100 20,000 200 59.229 11,846 2,000 26.653 53,306

0.497

4.967 59.079 11,816 29.302 58,604

1.49 14.9 175,812

Teg (V) Daya Semu (kVA) FKM

Rata-rata

Rating CT (A) Rating PT (V)

No Fasa Arus (I)

Total

TABEL IX. ENERGI KIRIM DAN TERIMA

Pengukuran ke 1 Pengukuran ke 2

Fasa Teg (V) Arus (A) Daya (kVA) Teg (V) Arus (A) Daya (kVA)

R 227.801 25.301 5.76 224.937 25.301 5.69

S 226.241 36.338 8.22 225.73 37.105 8.38

T 227.76 33.304 7.59 225.783 37.904 8.56

Ra ta -ra ta 227.27 31.65 7.19 225.48 33.44 7.54

Total 21.57 22.62

TABEL XI. DATA HITUNG MANUAL DAYA SEMU (kVA) TABEL X. DATA JUMLAH KWH DAN KVARH

Kuadran Arah Energi (Direction)

Sifat Beban Kuadran

Arah Energi (Direction)

Sifat Beban

KWH Kirim 28290 1 (+ )

Kirim (Export) 1-Induktif

KVAR

H Lag 264 1 (+ ) Kirim (Export) 1-Induktif

KWH

Terima 41892 or 3 (-) Terima (Import)

2-Kapasitif; 3-Induktif

KVAR

H Lead 271821 3 or 4 (-) Terima (Import)

3-Induktif; 4-Kapasitif ENERGI

KWH ENERGI KVARH

pengoperasian kedua karakteristik beban cukup lama.

 Apabila memperhatikan TABEL X, posisi kuadran

yang mengakomodir KVARh lead dan KWH terima yaitu di kuadran 3, tetapi menjadi anomali karena PF positip (Gbr 10). Namun bisa juga bisa dibenarkan, apabila diasumsikan pengukuran data diatas adalah data sesaat (instantaneous), artinya data tersebut bisa saja berubah-rubah karena merupakan data sesaat.

 TABEL XI mengekspresikan sesuai hitungan

manual data Gbr 10, untuk pengukuran 1, daya semu total 21.57 KVA > 5.94 KW (hasil ukur). Pengukuran 2, daya semu total 22.62 KVA > 3.97 KW (hasil ukur).

Tabel diatas Pelanggan Cos Phi Leading di TM (daya >

200 kVA) dan TR (daya 33 kVA – 197 kVA).

03/10/2015 12:00 0.23 0.00 0.00 0.18 2.01 1.63 1.69 0.78 0.227 0.288 03/10/2015 13:00 0.15 0.00 0.00 0.17 1.68 1.23 1.31 0.65 0.152 0.231

03/10/2015 14:00 0.32 0.00 0.00 0.16 2.42 2.22 2.26 0.86 0.323 0.366

03/10/2015 15:00 0.31 0.00 0.00 0.16 2.34 2.12 2.18 0.87 0.312 0.355 03/10/2015 16:00 0.28 0.00 0.00 0.18 2.25 1.95 2.04 0.82 0.279 0.335

03/10/2015 17:00 0.18 0.00 0.00 0.21 2.00 1.57 1.72 0.59 0.18 0.286

03/10/2015 18:00 0.03 0.02 0.00 0.23 1.67 1.04 1.40 0.05 0.011 0.224

03/10/2015 19:00 0.03 0.02 0.00 0.23 1.70 1.04 1.42 0.05 0.011 0.225 03/10/2015 20:00 0.03 0.02 0.00 0.23 1.68 1.03 1.41 0.05 0.012 0.224

03/10/2015 21:00 0.03 0.02 0.00 0.22 1.67 1.03 1.40 0.05 0.01 0.224

03/10/2015 22:00 0.03 0.02 0.00 0.22 1.65 1.02 1.38 0.05 0.011 0.223

03/10/2015 23:00 0.03 0.02 0.00 0.22 1.66 1.03 1.38 0.05 0.011 0.224 04/10/2015 00:00 0.03 0.02 0.00 0.23 1.65 1.03 1.38 0.05 0.011 0.223

04/10/2015 01:00 0.03 0.02 0.00 0.22 1.64 1.03 1.37 0.05 0.01 0.221

04/10/2015 02:00 0.03 0.02 0.00 0.22 1.66 1.03 1.39 0.05 0.011 0.222 04/10/2015 03:00 0.03 0.02 0.00 0.23 1.68 1.03 1.41 0.05 0.01 0.224

04/10/2015 04:00 0.03 0.02 0.00 0.22 1.68 1.03 1.40 0.05 0.012 0.224

04/10/2015 05:00 0.03 0.02 0.00 0.23 1.68 1.03 1.41 0.05 0.01 0.224 04/10/2015 06:00 0.03 0.02 0.00 0.23 1.68 1.04 1.40 0.05 0.011 0.225

04/10/2015 07:00 0.03 0.02 0.00 0.23 1.64 1.03 1.37 0.04 0.009 0.225

04/10/2015 08:00 0.03 0.02 0.00 0.23 1.64 1.04 1.37 0.04 0.01 0.224

04/10/2015 09:00 0.10 0.01 0.00 0.21 1.71 1.24 1.42 0.37 0.09 0.233 04/10/2015 10:00 0.13 0.00 0.00 0.22 1.85 1.50 1.63 0.46 0.129 0.263

04/10/2015 11:00 0.11 0.00 0.00 0.22 1.78 1.33 1.51 0.4 0.105 0.244

04/10/2015 12:00 0.05 0.01 0.00 0.22 1.62 1.05 1.35 0.16 0.036 0.221

04/10/2015 13:00 0.03 0.01 0.00 0.22 1.58 1.00 1.32 0.1 0.021 0.218 04/10/2015 14:00 0.05 0.01 0.00 0.20 1.51 0.97 1.24 0.18 0.044 0.206

04/10/2015 15:00 0.08 0.00 0.00 0.17 1.42 0.94 1.12 0.37 0.076 0.191

04/10/2015 16:00 0.12 0.00 0.00 0.17 1.50 1.10 1.17 0.55 0.117 0.207 04/10/2015 17:00 0.19 0.00 0.00 0.21 1.93 1.60 1.71 0.65 0.189 0.285

04/10/2015 18:00 0.14 0.00 0.00 0.17 1.55 1.19 1.25 0.62 0.137 0.221

04/10/2015 19:00 0.14 0.00 0.00 0.20 1.67 1.28 1.40 0.57 0.139 0.242 04/10/2015 20:00 0.14 0.00 0.00 0.20 1.66 1.28 1.39 0.58 0.142 0.241

Tanggal kWh

06/10/2015 12:300.16 0 0.086 0.183 1.019 0.844 1.045 0.62 0.32 0.657 06/10/2015 13:00 0.165 0 0 0.548 1.55 1.72 1.77 0.29 0.33 1.153 07/10/2015 12:30 0.163 0 0 0.487 1.51 1.54 1.49 0.32 0.326 1.029

07/10/2015 13:00 0.154 0 0 0.529 1.63 1.64 1.59 0.28 0.308 1.104

08/10/2015 12:30 0.165 0 0 0.542 1.53 1.75 1.75 0.3 0.33 1.142

08/10/2015 13:00 0.163 0 0 0.54 1.52 1.74 1.74 0.29 0.326 1.132

09/10/2015 12:00 0.148 0 0 0.553 1.66 1.69 1.62 0.26 0.296 1.149 09/10/2015 12:30 0.14 0 0 0.56 1.67 1.70 1.64 0.24 0.28 1.159

09/10/2015 13:00 0.155 0 0 0.542 1.64 1.67 1.60 0.28 0.31 1.128

10/10/2015 12:30 0.185 0 0 0.478 1.39 1.57 1.60 0.36 0.37 1.032

10/10/2015 13:00 0.181 0 0 0.512 1.48 1.65 1.67 0.34 0.362 1.091

13/10/2015 12:30 0.183 0 0 0.495 1.54 1.55 1.53 0.35 0.366 1.06 13/10/2015 13:00 0.189 0 0 0.472 1.49 1.50 1.48 0.37 0.378 1.021

14/10/2015 23:00 0 0 0 0 0.00 0.00 0.00 0 0 0

15/10/2015 12:30 0.149 0 0 0.562 1.68 1.71 1.61 0.26 0.298 1.168

15/10/2015 13:00 0.163 0 0 0.546 1.66 1.67 1.58 0.29 0.326 1.142

15/10/2015 14:30 0.25 0 0 0.414 1.47 1.46 1.40 0.51 0.5 0.97 15/10/2015 15:00 0.217 0 0 0.413 1.42 1.42 1.37 0.46 0.434 0.946

15/10/2015 15:30 0.231 0 0 0.424 1.46 1.47 1.41 0.48 0.462 0.976

15/10/2015 16:00 0.25 0 0 0.438 1.51 1.53 1.48 0.49 0.5 1.015

15/10/2015 16:30 0.114 0 0 0.581 1.68 1.81 1.71 0.2 0.228 1.188

15/10/2015 17:00 0.165 0 0 0.428 1.33 1.45 1.33 0.41 0.33 0.933

15/10/2015 17:30 0.125 0 0 0.186 0.65 0.77 0.67 0.53 0.25 0.469 15/10/2015 18:00 0.134 0 0 0.172 0.64 0.71 0.64 0.59 0.268 0.448

15/10/2015 18:30 0.079 0 0 0.214 0.61 0.74 0.66 0.35 0.158 0.463

15/10/2015 19:00 0.104 0 0 0.2 0.63 0.74 0.66 0.45 0.208 0.464

15/10/2015 19:30 0.159 0 0 0.148 0.64 0.70 0.64 0.71 0.318 0.444

15/10/2015 20:00 0.117 0 0 0.211 0.67 0.76 0.72 0.48 0.234 0.493 15/10/2015 20:30 0.126 0 0 0.266 0.82 0.91 0.89 0.42 0.252 0.595

15/10/2015 21:00 0.139 0 0 0.264 0.84 0.92 0.90 0.47 0.278 0.6

15/10/2015 21:30 0.059 0 0 0.23 0.62 0.73 0.73 0.25 0.118 0.478

15/10/2015 22:00 0.037 0 0 0.247 0.67 0.76 0.74 0.15 0.074 0.498

15/10/2015 22:30 0.092 0 0 0.264 0.79 0.79 0.76 0.09 0.184 0.53 15/10/2015 23:00 0.113 0 0 0.269 0.82 0.79 0.77 0.08 0.226 0.54 TABEL XII. JUMLAH PELANGGAN COS PHI LEADING

TABEL XIII. DATA LOAD PROFILE PT. BW

TABEL XIV. DATA LOAD PROFILE PT. APM

Analisa TABEL XIII: Pelanggan PT. BW

Sesuai dengan pengelompokan arah energi, kuadran dan sifat beban listrik, dibawah ini:

 Normalnya beban induktif di kuadran 1 untuk energi

ada terukur, tetapi faktanya tidak ada terukur energi reaktif (KVARH) kirim (eksport),

 Justru energi terima (import) yang terukur,

masing-masing ada energi aktif (KWH) dan energi reaktif (KVARH),

 PF leading bervariasi 0.04 – 0.86,

 Kuat dugaan karakteristik beban di kuadran 3

(sudut >180° s/d 270°)

Analisa TABEL XIV: Pelanggan PT. APM

Sesuai dengan pengelompokan arah energi, kuadran dan sifat beban listrik, dibawah ini:

 Sama dengan diatas, tidak ada terukur energi reaktif

(KVARH) kirim (eksport),

 PF leading bervariasi 0.7 – 0.98,

 Rule EDMI Meter untuk Lead PF di kuadran 2 dan 4

(beban kapasitif).

Analisa TABEL XV:Pelanggan PT. KMR

Sesuai dengan pengelompokan arah energi, kuadran dan sifat beban listrik, dibawah ini:

 Sama dengan diatas, tidak ada terukur energi reaktif pengukuran sampel load profile ketiga Pelanggan industri diatas menunjukan hasil anomali pengukuran menurut arah energi dan posisi kuadran. Normalnya pengukuran energi KWH dan KVARH kirim (eksport) itu harus ada, bila 0.431 dan PT. KMR = 0.343, diasumsikan PF leading.

Data TABEL XXI diatas data rekap daya semu (KVA) dan daya aktif (KW) hasil pengambilan sampling pengukuran 11 Pelanggan

Data TABEL XXII merupakan usulan rekomendasi tarif menggunakan parameter energi nyata (KVAH). Keuntungan Kuadran American National Standard Institute (ANSI) Conversion for Energy Direction

ENERGI American National Standard Institute (ANSI) Conversion for Energy Direction

ENERGI

American National Standard Institute (ANSI) Conversion for Energy Direction

(KVA) Daya Semu TABEL XVI. ARAH ENERGI VS POSISI KUADRAN

TABEL XVIII. ARAH ENERGI VS POSISI KUADRAN

TABEL XIX. ARAH ENERGI VS POSISI KUADRAN

TABEL XX. DATA PELANGGAN INDUSTRI

KONDISI FUND

KONDISI HARMONIK

PELANGGAN 1 440 153 0.3 PF BURUK 11.11 x 12.11 x PELG INEFISIEN

PELANGGAN 2 78 61 0.8 PF BAIK 1.56 x 2.56 x PELG. EFISIEN

PELANGGAN 3 31 3 0.1 PF BURUK 100 x 200 x PELG INEFISIEN

PELANGGAN 4 39 36 0.9 PF BAIK 1.23 x 2.23 x PELG. EFISIEN

PELANGGAN 5 9 0 0.0 PF BURUK #DIV/0! #DIV/0! PELG INEFISIEN

PELANGGAN 6 59 0 0.0 PF BURUK #DIV/0! #DIV/0! PELG INEFISIEN

PELANGGAN 7 7 2 0.3 PF BURUK 11.11 x 12.11 x PELG INEFISIEN

PELANGGAN 8 8 1 0.2 PF BURUK 25 x 26 x PELG INEFISIEN

PELANGGAN 9 65 23 0.4 PF BURUK 6.25 x 7.25 x PELG INEFISIEN

PELANGGAN 10 187 77 0.4 PF BURUK 6.25 x 6.25 x PELG INEFISIEN

PELANGGAN 11 23 8 0.3 PF BURUK 11.11 x 12.11 x PELG INEFISIEN

TOTAL 945 364

SEBESAR 82 % (9 PELANGGAN) MEMILIKI PF BURUK (< 0.4 ) LEVEL

TABEL XXI. DATA REKAP PELANGGAN EFISIEN & INEFISIEN

TABEL XXII. DATA PERBANDINGAN KVAH DAN KWH

diberikan kepada Pelanggan efisien yang peduli perbaikan PF

menggunakan kompensator, penggunaan kompensator

membantu reduksi susut teknis. Karena parameter KVAH merupakan win win solution, maka kepada Pelanggan membantu reduksi susut teknis, PLN berikan insentif diskon tarif yang berdampak pada tagihan rekening rendah (lower bill).

IV.KESIMPULAN

Sesuai sampling data pengukuran 11 Pelanggan ditemukan hasil yaitu sebanyak 9 Pelanggan (82 %) tergolong Pelanggan Inefisien yang memiliki PF leading 0 hingga 0.4, dengan perbandingan daya semu 945 KVA vs daya aktif 364 KW. Untuk konstribusi susut Pelanggan inefisien 6.25 x hingga 11.11 x lebih besar dalam kondisi fundamental, serta 7.25 x hingga 12.11 x lebih besar dalam kondisi harmonik. Hanya ada dua Pelanggan (18 %) efisien dengan normal PF lagging tinggi 0.8 hingga 0.9.

Menggunakan parameter KVAH (TABEL XXII),

menunjukan bahwa Pelanggan efisien dengan PF 1 akan memiliki tagihan KVAH = KWH. Sebaliknya Pelanggan inefisien yang memiliki PF buruk 0.4 akan memiliki tagihan lebih besar 2.5 x, ini artinya parameter KVAH memudahkan Pelanggan mengontrol sendiri pemakaian energinya. Serta menggiring (driving change) Pelanggan melakukan perubahan untuk aktif membangun budaya efisiensi energi sesuai semangat smart grid.

UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapan terima kasih diberikan kepada Bpk. Haryanto Ws (Direktur Regional Bisnis Maluku & Papua) yang memberikan kesempatan melakukan penilitian ini dan Bpk. Ari Wardana (KDIVOR Regional Maluku-Papua) yang mendukung proposal penilitian pengukuran di lapangan. Serta ucapan terima kasih kepada Bpk Iskandar Nungtjik yang membantu berbagi knowledge sharing tentang penggunaan power saver di Bandung.

REFERENSI

[1] Rabihi Awaludin, Smard Grid Optimization, MAHASISWA SUKSES, http://rabihiawaludin02.blogspot.co.id/2014/09/smartgrid-energy-optimization.html, tanggal akses 4 Juli 2016.

[2] Iskandar Nungtjik, Masalah Power Saver dan Dampak Terhadap Revenue Meter, Bandung 27 Juni 2016.

[3] W. Mack Grady & Robert J. Gilleskie, Harmonic and How They Relate To Power Factor, Proc. of the EPRI Power Quality Issues &

Opportunities Conference (PQA’93), San Diego, CA, November 1993.

[4] Michael Z. Lowenstein, Ph.D, Harmonic Current and Voltage Distortion, Harmonics Ltd, Nov 1, 2002.

[5] Dr. Vithal N. Kamat, On a Singular Apparent Energy Definition for Metering and Tariff, Centre for Apparent Energy Research, ©BEM Ltd., Technical Doc. # BEM-TR276-V01, May 15, 2008.

[6] Dr. Vithal N. Kamat, Apparent Energy Tariffs- the making of an Electrical Revolution, Centre for Apparent Energy Research, GERC Feb. 25, 2010

[7] M. Raap, P. Raesaar, E. Tiigimagi, Reactive Power Pricing In Distribution Networks, Oil Shale, 2011, Vol. 28, No. 1S, pp. 223–239, ISSN 0208-189X, doi: 10.3176/oil.2011.1S.14, ©2011 Estonian Academy Publishers.