LANDASAN TEORI
2.1. Jaringan Distribusi Tenaga Listrik
Jaringan distribusi tenaga listrik adalah jaringan tenaga listrik yang memasok kelistrikan ke beban (Pelanggan) mempergunakan tegangan menengah 20 kV dan tegangan rendah 220-380 V atau 231-400 V. Jaringan distribusi dengan tegangan menengah 20 kV disebut jaringan distribusi primer, dimana jaringannya mempergunakan antara lain :
a. Saluran Kabel Tegangan Menengah (SKTM), mempergunakan kabel XLPE
b. Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM), mempergunakan kawat AAAC, AAC, ACSR, atau twisted cable
c. Saluran Kabel Udara Tegangan Menengah (SKUTM), mempergunakan kabel MVTIC
Sumber kelistrikannya diperoleh dari gardu induk atau Pusat listrik Tenaga Diesel.
Jaringan distribusi tegangan rendah 220/380 V atau 231/400 V disebut jaringan distribusi sekunder, dimana jaringannya mempergunakan kabel lilit (twisted cable). Dan sumber kelistrikannya diperoleh dari gardu distribusi.
2.2 Macam-Macam Jaringan Distribusi Primer a. Jaringan Berbentuk Radial
yaitu jaringan yang hanya mempunyai satu pasokan tenaga listrik, jika terjadi gangguan akan terjadi “black‐out” atau padam pada bagian yang tidak dapat dipasok.
a. Jaringan Berbentuk Tertutup
Yaitu jaringan yang mempunyai alternatif pasokan tenaga listrik jika terjadi gangguan. Sehingga bagian yang mengalami pemadaman (black‐out) dapat dikurangi atau bahkan dihindari.
Gambar 2.1 Pola Jaringan Distribusi Dasar
Berdasarkan kedua pola dasar tersebut, dibuat konfigurasi‐konfigurasi jaringan sesuai dengan maksud perencanaannya sebagai berikut :
1. Konfigurasi Tulang Ikan (Fish‐Bone)
Konfigurasi fishbone ini adalah tipikal konfigurasi dari Saluran Udara Tegangan Menengah beroperasi radial. Pengurangan luas pemadaman dilakukan denganmengisolasi bagian yang terkena gangguan dengan memakai pemisah (Pole TopSwitch (PTS), Air Break Switch (ABSW)) dengan koordinasi relai atau dengan sistemSCADA. Pemutus balik otomatis PBO (Automatic Recloser) dipasang pada saluranutama dan saklar seksi otomatis SSO (Automatic Sectionalizer) pada pencabangan.
Gambar 2.2 Konfigurasi Tulang Ikan (Fishbone)
2. Konfigurasi Kluster (Cluster / Leap Frog)
Konfigurasi saluran udara Tegangan Menengah yang sudah bertipikal sistem tertutup, namun beroperasi radial (Radial Open Loop). Saluran bagian tengah merupakan penyulang cadangan dengan luas penampang penghantar besar.
Gambar 2.3 Konfigurasi Kluster (Leap Frog)
3. Konfigurasi Spindel (Spindle Configuration)
Konfigurasi spindel umumnya dipakai pada saluran kabel bawah tanah. Pada konfigurasi ini dikenal 2 jenis penyulang yaitu pengulang cadangan (standby atau express feeder) dan penyulang operasi (working feeder). Penyulang cadangan tidak dibebani dan berfungsi sebagai back‐up supply jika terjadi gangguan pada penyulang operasi.
Untuk konfigurasi 2 penyulang, maka faktor pembebanan hanya 50%. Berdasarkan konsep Spindel jumlah penyulang pada 1 spindel adalah 6 penyulang operasi dan 1 penyulang cadangan sehingga faktor pembebanan konfigurasi spindel
penuh adalah 85 %. Ujung‐ujung penyulang berakhir pada gardu yang disebut Gardu Hubung dengan kondisi penyulang operasi “NO” (Normally Open), kecuali penyulang cadangan dengan kondisi “NC” (Normally Close).
Gambar 2.4 Konfigurasi Spindel (Spindle Configuration)
4. Konfigurasi Fork
Konfigurasi ini memungkinkan 1(satu) Gardu Distribusi dipasok dari 2 penyulang berbeda dengan selang waktu pemadaman sangat singkat (Short Break Time). Jika penyulang operasi mengalami gangguan, dapat dipasok dari penyulang cadangan secara efektif dalam waktu sangat singkat dengan menggunakan fasilitas Automatic Change Over Switch (ACOS). Pencabangan dapat dilakukan dengan sadapan Tee – Off (TO) dari Saluran Udara atau dari Saluran Kabel tanah melalui Gardu Distribusi.
5. Konfigurasi Spotload (Parallel Spot Configuration)
Konfigurasi yang terdiri sejumlah penyulang beroperasi paralel dari sumber atau Gardu Induk yang berakhir pada Gardu Distribusi.
Konfigurasi ini dipakai jika beban pelanggan melebihi kemampuan hantar arus penghantar. Salah satu penyulang berfungsi sebagai penyulang cadangan, guna mempertahankan kontinuitas penyaluran. Sistem harus dilengkapi dengan rele arah (Directional Relay) pada Gardu Hilir (Gardu Hubung).
Gambar 2.6 Konfigurasi Spotload (Parallel Spot Configuration)
6. Konfigurasi Jala‐Jala (Grid, Mesh)
Konfigurasi jala‐jala, memungkinkan pasokan tenaga listrik dari berbagai arah ke titik beban. Rumit dalam proses pengoperasian, umumnya dipakai pada daerah padat beban tinggi dan pelanggan‐pelanggan pemakaian khusus.
Gambar 2.7 Konfigurasi Jala‐jala (Grid, Mesh)
2.3 Saluran Penghantar
Peraturan Umum Instalasi Listrik Indonesia (PUIL) mengenai antara lain hantaran udara diluar bangunan dan kabel tanah. Hantaran udara, sering juga disebut saluran udara,
merupakan penghantar energi listrik tegangan menengah ataupun rendah, yang dipasang diatas tiang-tiang listrik diluar bangunan. Sedangkan pada kabel tanah penghantarnya dibungkus dengan bahan isolasi. Kabel tanah juga dapat pula dipakai untuk tegangan menengah maupun rendah. Sebagaimana namanya kabel tanah ditanam didalam tanah. Instalasi saluran udara jauh lebih murah daripada instalasi kabel tanah. Di lain pihak, instalasi kabel tanah lebih mudah pemeliharaannya, karena jarang sekali terdapat gangguan karena tempatnya yang tertutup. Kabel tanah juga terlihat lebih baik, karena tidak mengganggu pemandangan dan lingkungan. Akan tetapi walaupun operasi dan tingkat pemeliharaannya lebih mudah, tapi bila terjadi gangguan pada kabel tanah, perbaikannya susah untuk dilakukan.
a. Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM)
Saluran udara merupakan kawat telanjang (tidak berisolasi) yang terentang di udara. Bagian-bagian utama suatu SUTM adalah tiang penyangga, travers (cross arm), isolator (porselin atau gelas), penghantar dan grounding. Salah satu penghantar yang biasa dipakai untuk jaringan tegangan menengah adalah :
- Allumunium Alloy Conductor (AAAC)
Hantaran udara dari alumunium campuran keras yang dipilin bulat tidak berisolasi dan tidak berinti baja.
b. Saluran Kabel Udara Tegangan Menengah (SKUTM)
Salah satu kabel yang sering digunakan pada jaringan tegangan menengah adalah Medium Voltage Twisted Insulated Cable (MVTIC). Untuk daerah perkotaan dengan beban yang padat, SKUTM merupakan pilihan yang tepat karena tingkat keandalan SKUTM lebih tinggi daripada SUTM.
Gambar 2.9 Contoh Konstruksi Kabel MVTIC
c. Kabel Tanah (SKTM)
Bahan untuk kabel tanah umumnya juga terdiri dari tembaga dan alluminium. Sebagai isolasi dipergunakan bahan-bahan berupa kertas serta perlindungan mekanikal berupa timah hitam. Untuk tegangan menengah sering dipakai juga minyak sebagai isolasi. Jenis kabel demikian dinamakan GPLK (Gewapend Papier Load Kabel) yang merupakan standar Belanda atau NKBA (Normal Kabel mit Bleimantel Aussenumheullung) standar Jerman. Pada saat ini bahan isolasi buatan berupa PVC
(Polyvinyl Chloride) dan XLPE (Cross-Linked Polyethylene) telah berkembang pesat dan merupakan bahan isolasi yang andal dengan harga yang lebih murah, sangat andal, dan juga penggunaannya yang lebih mudah. Atas alasan-alasan tersebut, maka penggunaan kabel dengan isolasi minyak mulai ditinggalkan.
Gambar 2.10 Kabel XLPE
2.4 Beban Distribusi
Secara umum, beban yang dilayani oleh sistem distribusi dibagi menjadi beberapa sektor, yaitu sektor residensial/rumah tangga, sektor industri, dan sektor komersil. Masing-masing sektor beban tersebut mempunyai karakteristik yang berbeda, sebab hal ini berkaitan pula dengan konsumsi energi pada masing-masing konsumen di sektor tersebut.
Karakteristik perubahan besarnya daya yang diterima oleh beban sistem tenaga setiap saat dalam suatu satuan interval tertentu dikenal sebagai kurva beban. Secara umum, kurva beban yang ada dan sering digunakan adalah kurva beban harian yang mencatat perubahan beban dalam waktu 24 jam dalam 1 hari. Penggambaran kurva ini dilakukan dengan mencatat besarnya beban tiap jam melalui pencatatan Mega Watt-meter yang terdapat di gardu induk. Sumbu vertikal menyatakan skala beban dalam satuan Mega Watt (MW), sedangkan sumbu horizontal menyatakan skala pencatatan waktu dalam 24 jam. Dengan demikian luas daerah dibawah kurva merupakan besarnya energi listrik yang diserap oleh beban dalam waktu 1 hari (MW x jam = MWh). Contoh beban harian pada hari kerja dapat dilihat pada gambar 2.10.
Beban-beban energi listrik dapat diklasifikasikan atas: a. Beban residensial / rumah tangga
Gambar 2.12 Contoh Kurva Beban Rumah Tangga
Beban residensial merupakan beban listrik di daerah perumahan. Pada umumnya beban rumah tangga berupa lampu untuk penerangan, Televisi, AC, Komputer, alat rumah tangga seperti mesin cuci, lemari es, motor pompa air dan sebagainya. Beban rumah tangga biasanya memuncak pada malam hari.
b. Beban komersial (usaha)
Beban komersial adalah beban listrik pada daerah perdagangan, toko, hotel, dan lain-lain. Kebutuhan energi listrik pada beban komersial digunakan untuk lampu penerangan, mesin-mesin, kipas angin, air conditioner (AC) dan lain-lain. Berikut adalah kurva karakteristik beban harian usaha perdagangan:
Gambar 2.13 Contoh Kurva Beban Komersil c. Beban industri
Beban industri merupakan beban listrik yang berasal dari peralatan-peralatan listrik di daerah industri. Energi listrik pada daerah industri umumnya digunakan untuk penerangan, motor-motor listrik untuk alat-alat penggerak, dan lain-lain.
2.5 Karakteristik Beban
Tujuan utama dari sistem distribusi tenaga listrik ialah mendistribusikantenaga listrik dari gardu induk atau sumber ke sejumlah pelanggan atau beban. Suatu faktor utama yang paling penting, dalam perencanaan sistem distribusi adalah karakteristik dari berbagai beban. Karakteristik beban diperlukan agar sistem tegangan dan pengaruh thermis dari pembebanan dapat dianalisa dengan baik. Analisa tersebut termasuk dalam menentukan keadaan awal
yang akan di proyeksikan dalam perencanaan selanjutnya. Penentuan karakteristik beban listrik suatu gardu distribusi sengat penting artinya untuk mengevaluasi pembebanan gardu distribusi tersebut, ataupun dalam merencanakan suatu gardu distribusi yang baru. Karakteristik beban ini sangat memegang peranan penting dalam memilih kapasitas transformator secara tepat dan ekonomis. Di lain pihak sangat penting artinya dalam menentukan rating peralatan pemutus rangkaian, analisa susut dan menentukan kapasitas pembebanan dan cadangan tersedia dan suatu gardu.
Karakteristik beban listrik suatu gardu sangat tergantung pada jenis beban yang dilayaninya. Hal ini akan jelas terlihat dan hasil pencatatan kurva beban suatu interval waktu. Berikut ini beberapa faktor penilaian beban dimana faktor ini faktor yang dapat memberikan gambaran mengenai karakteristik beban, baik dari segi kuantitas pembebanannya maupun dari segi kualitasnya.
a. Beban Rata-Rata
Pengertian beban rata-rata dapat diartikan sebagai jumlah total pembebanan pada sistem per satuan waktu . Besarnya beban rata-rata dapat ditunjukan dengan persamaan sebagai berikut:
Prata-rata = Beban x Lamanya Jam 24 Jam ………(2.1)
Dengan :
Prata-rata = Beban rata-rata pada periode tertentu (kW)
ΣBeban = Jumlah beban pada sistem (kW)
Setelah didapatkan beban rata-rata (Prata-rata) dari suatu sistem atau penyulang dalam periode
tertentu, maka dapat diketahui diketahu berapa energi yang disalurkan pada penyulang tersebut dalam periode tertentu sesuai dengan persamaan
Dengan :
Etotal = Energi total yang disalurkan
Prata-rata = beban rata-rata pada periode tertentu
T = periode / waktu
b. Beban Maksimum
Beban Maksimum adalah beban rata-rata terbesar yang terjadi pada suatu interval interval tertentu. Jadi beban maksimum ditentukan untuk waktu tertentu dari suatu interval waktu tertentu, misal : beban maksimum 1 jam , T = 24 jam, dengan kata lain maksimum demand 1 jam pada T = 24 jam,berarti besarnya beban rata-rata terbesar untuk selang waktu 1 jam pada interval waktu T = 24 jam.
c. Beban Puncak
Beban Puncak (Pmax) adalah nilai terbesar dari pembebanan sesaat pada suatu interval demand tertentu.
d. Beban Terpasang
Beban terpasang dari suatu sistem adalah total daya seluruh peralatan sesuai dengan daya nominal yang tertulis pada peralatan yang ada pada sistem itu.
2.6 Daya Listrik
Di dalam sistem tenaga listrik dikenal tiga jenis daya listrik, yang masing-masing energi ini saling berhubungan dan dipengaruhi oleh besarnya nilai faktor kerja (Cosφ). Sebuah sumber listrik arus bolak-balik (AC), memasok daya listrik dalam bentuk daya aktif dan daya reaktif. Energi reaktif ini hanya ada jika bebannya berupa beban induktif atau beban kapasitif.
a. Daya Aktif
Daya ini dinyatakan dengan simbol P dengan satuan W atau kW. Besar dari daya aktif ini, dinyatakan dengan rumus:
𝑃 = 3. 𝑉. 𝐼. 𝑐𝑜𝑠𝜃 ………...(2.3) Dengan:
P = Daya nyata (W) V = Tegangan 3 fasa (volt) 𝑐𝑜𝑠𝜃 = Faktor daya
I = Arus (ampere)
b. Daya Reaktif
Daya reaktif dinyatakan dengan simbol Q dengan satuan VAR (Volt Ampere Reaktif). Besar dari daya reaktif ini, dinyatakan dengan rumus:
𝑄 = 3 . 𝑉. 𝐼. 𝑆𝑖𝑛𝜃 ………...(2.4) Dengan:
Q = Daya reaktif (VAR) V = Tegangan 3 fasa (volt)
sin𝜃 = Faktor kerja untuk daya reaktif I = Arus (ampere)
c. Daya Semu
Daya semu adalah daya yang terbentuk dari daya aktif dan reaktif. Daya ini dinyatakan dengan simbol S dengan satuan (volt ampere/VA). Daya nyata ini merupakan penjumlahan vektor dari daya aktif dan reaktif
𝑆 = 𝑃2+ 𝑄2………..(2.5)
atau
𝑆 = 3 . 𝑉. 𝐼 ………...(2.6) Dengan
S = daya semu (VA) P = daya nyata (Watt) Q = daya reaktif (VAR) V = Tegangan 3 fasa (volt) I = Arus (ampere)
Hubungan dari ketiga jenis daya ini dapat kita lihat pada gambar berikut:
S (VA) Q (VAR)
𝜑
P (Watt)
Gambar 2.14 Segitiga Daya
2.7 Susut (Losses)
Berdasarkan Surat Keputusan Menteri Keuangan Nomor : 431/KMK.06/2002 didefinikan sebagai suatu bentuk kehilangan energi listrik yang berasal dari selisih sejumlah energi listrik yang dibeli dengan sejumlah energi listrik yang terjual atau jumlah energi yang hilang atau menyusut, terjadi karena sebab-sebab teknik maupun non teknik pada waktu penyediaan dan penyaluran energi.
2.7.1 Susut Teknis
Susut teknis merupakan susut yang disebabkan oleh ketidaksempurnaan sistem yaitu sifat dari penghantar dan peralatan listrik itu sendiri dalam keadaan operasi. Susut teknis terbesar terjadi pada sistem distribusi. Hal ini terjadi karena sistem distribusi merupakan bagian yang paling besar (paling panjang dan sangat tersebar). Yang termasuk susut teknis adalah sebagai berikut :
a. Susut tetap yang disebabkan oleh tahanan penghantar b. Susut pada transformator
c. Susut dielektrik d. Dan lain-lain
Secara umum rumusan dari susut teknis berasal dari rumus berikut :
Psusut = I2saluran x Rsaluran………... (2.7)
Dengan :
Psusut : daya yang hilang pada jaringan (Watt)
I : besar arus yang mengalir di jaringan (Ampere) R : besar resistansisi saluran antar titik beban (Ω)
Dari persamaan diatas dapat dianalogikan arus dengan besar 4 ampere membuat daya yang hilang 16 kali lebih besar dibandingkan arus sebesar 1 ampere pada konduktor dengan hambatan yang sama.
Kemudian besar tahanan kabel tersebut didefinisikan dengan persamaan: R = 𝜌 𝐿
𝐴………....…….(2.8)
Dengan :
R : hambatan dalam penghantar (Ω) 𝜌 : hambatan jenis penghantar (Ωmeter)
l : panjang penghantar (meter)
A : luas penampang penghantar (meter2)
Sementara total energi yang hilang akibat terjadinya susut daya ini dapat diperhitungkan berdasarkan persamaan berikut :
Esusut = Psusut x t………... (2.9)
Dimana :
Esusut : energi yang hilang (watthour)
Psusut : daya yang hilang pada jaringan (watt) t : waktu (jam)
Dari persamaan di atas dapat dilihat bahwa secara sederhana susut – susut di jaringan diakibatkan oleh besar arus yang mengalir, ini dipengaruhi terutama oleh pusat – pusat beban, semakin banyak beban maka akan semakin besar pula arus yang mengalir di jaringan. Kemudian juga disebabkan oleh penghantar itu sendiri, semakin besar luas penghantar maka hambatan dalam penghantar juga akan lebih kecil.
2.7.2 Susut Non Teknis
Susut nonteknis merupakan susut atau daya yang hilang akibat faktor-faktor non teknis, dalam artian merupakan susut yang benar-benar tidak bisa diperhitungkan penyebabnya. Beberapa contoh dari penyebab susut non teknis ini adalah adanya pencurian listrik. Penyebab lain yang sering terjadi juga adalah karena adanya kesalahan dalam pencatatan nilai pemakaian energi oleh pelanggan. Lebih jelas parameter yang harus diperhatikan yang seringkali menjadi penyebab timbulnya susut non teknis adalah sebagai berikut :
a. Pengukuran energi listrik b. Pencatatan meter pelanggan c. Pemakaian sendiri
d. Prosedur perhitungan dan pelaporan susut e. Kontak pelanggan
f. Komposisi jaringan
2.8 Susut pada SUTM
Penyaluran daya listrik dari pembangkit sampai ke konsumen melalui suatu sistem penyaluran yang panjang, terdapat parameter–parameter yang mempengaruhi besaran tenaga listrik yang diterima. Parameter yang perlu diperhatikan untuk kehandalan saluran udara tegangan menengah yakni besar susut energi dan susut tegangan. Adapun yang mempengaruhi sistem penyaluran daya listrik pada saluran udara tegangan menengah adalah sebagai berikut.
Pengaruh eksternal Pengaruh ekstenal adalah pengaruh lingkungan yang sering mengakibatkan terjadinya gangguan – gangguan pada sistem sehingga menyebabkan pemadaman listrik, tingkat tegangan yang menurun, serta ayunan tegangan yang diakibatkan oleh faktor alam seperti angin, gempa bumi, badai dan gunung meletus. Sedangkan pengaruh hewan dan manusia terjadi perusakan alam seperti penebangan pohon didekat jarring listrik. Pengaruh Internal Pengaruh internal adalah pengaruh yang dialami oleh saluran listrik tegangan menengah akibat dari kondisi penyaluran tenaga listrik. pengaruh internal dapat menyebabkan terjadi perubahan listrik yang dikirim dari pusat pembangkitan ke konsumen tenaga listrik. Sehingga untuk memperbaiki perlu dikompensasi dengan peralatan – peralatan bantu distribusi. Pengaruh pengaruh internal yang dimaksud adalah resistansi, induktansi, dan kapasitansi.
Kabel bawah tanah terdiri dari tiga komponen utama, yakni konduktor, bahan dielektrik, dan selubung. Ketika kabel mendapat tegangan listrik, arus akan mengalir dan akan memanaskan kabel. Kenaikan suhu tubuh kabel tergantung pada tingkat generasi dan disipasi panas oleh tubuh kabel. Jadi, selain susut energi dan susut tegangan, pada SKTM perlu diperhatikan juga efek termal yang mengakibatkan kerugian, yaitu rugi penghantar, rugi dielektrik, dan rugi selubung (pada kabel single core).
2.10 Susut Energi Jaringan Tegangan Menengah
Merupakan susut yang terjadi pada jaringan distribusi primer, dengan kata lain merupakan susut yang terjadi pada tegangan nominal 20 kV. Pemodelan dilakukan dengan melihat penyulang utama sebagai sumber dan transformator – transformator distribusi sebagai titik beban. Selain itu susut yang diperhitungkan biasanya merupakan susut untuk tiga fasa, sementara untuk mencari susut tiap fasa biasanya menggunakan data menggunakan arus setiap fasanya. Susut energi total dalam satu penyulang merupakan penjumlahan antara susut pada penghantar dan susut pada transformator distribusi yang terdapat pada penyulang tersebut.
Gambar 2.15 Penyulang dengan Beberapa Titik Beban
Untuk pemodelan di atas, langkah yang harus dilakukan adalah dengan menghitung arus yang mengalir di line tiap titik beban dengan menggunakan prinsip hukum kirchooff yaitu berdasarkan hukum Kirchhoff 1 tentang arus, menyatakan bahwa besar arus yang
I1 I2 In-1 In
I1’ I2’ In-1’ In
’
masuk pada suatu titik percabangan akan sama dengan besarnya arus yang keluar dari titik percabangan tersebut.
Gambar 2.16 Hubungan Arus Masuk Dan Arus Keluar
Dengan demikian, maka hubungan arus dari gambar diatas dapat dinyatakan bahwa: I1 = I1’ + I2 I2 = I2’ + ……..+ In-1 In-1 = In-1’ + In In = In’ Jadi: In = In’ ………..(2.10) In-1 = In-1’ + In………..(2.11)
Apabila sudah diketahui arus antar linenya maka susut daya pada jaringan dapat diperoleh dengan persamaan :
Ptotal = Psaluran + Ptransformator...(2.12)
Psaluran = 3 × 𝐼𝑡𝑏2× 𝑅𝐽𝑇𝑀 × 𝑝𝑓...(2.13)
Dengan :
Ptotal = susut total pada penyulang
Psaluran = susut jaringan (W)
Ptransformator = susut akibat transformator (W)
RJTM = besar resistansi penghantar pada JTM (Ω) (sesuai SPLN 41-8 : 1981 untuk
penghantar AAAC tegangan 20 kV dengan luas penampang 150 mm2adalah 0,21 Ω/km sedangkan sesuai IEC.60502 untuk penghantar
XLPE dengan luas penampang 240 mm2 adalah 0,125 Ω/km) pf = power factor
Perhitungan susut transformatorpada saat pembebanan dihitung perfasapada setiap gardu distribusi dan setiappembebanan.
Ptransformator = (P tanpa beban + P berbeban) ……….(2.14)
Dengan :
Ptransformator = susut pada transformator (W)
Ptanpa beban = susut akibat bahan besi (W)
Pberbeban = susut akibat lilitan tembaga di transformator (W)
Data mengenai susut besi dan tembaga transformator diperoleh dari katalog Unindo dan standar SPLN D3.002-1:2007 untuk transformator tiga phasa. Nilai susut besi bersifat konstan, sedangkan nilai susut tembaga bergantung pada besar arus beban.
Tabel 2.1 Rugi-rugi Transformator Fase Tiga (SPLN D3.002-1:2007) Daya Rugi tanpa beban berbeban Rugi
pada 75oC kVA W W 1 2 3 25 75 425 50 125 800 100 210 1420 160 300 2000
200 355 2350 250 420 2750 315 500 3250 400 595 3850 500 700 4550 630 835 5400 800 1000 6850 1000 1100 8550 1250 1400 10600 1600 1680 13550 2000 1990 16900 2500 2350 21000
Besarnya susut energi adalah besarnya susut daya dikalikan dengan waktu atau dapat ditulis dengan persamaan:
Esusut = Ptotal X t…….………...(2.15)
Dengan:
E = Susut energi(Wattjam) Ptotal = Susut total penyulang (Watt)
t = waktu (jam)
Sehingga susut dalam persen dapat dinyatakan dengan persamaan: Esusut (%) = Esusut𝐸
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 x 100 %…….………...(2.16)
Dengan:
Esusut = Susutenergi total (kWh)
2.11 Susut Dielektrik
Mengacu pada Jurnal Reduced Dielectric Losses for Underground Cable Distribution Systems karya Hamzah Eteruddin dan Abdullah Asuhaimi Mohd Zin dengan hasil susut dielektrik pada Penyulang Simpang Tiga sebesar 3528,23 kWh, hal ini membuktikan bahwa susut dielektrik dapat terjadi pada penyulang dengan penghantar kabel bawah tanah (kabel XLPE). Susut Dilektrik merupakan salah satu susut yang disebabkan oleh faktor thermal pada penghantar. Nilai susut ini pada SUTM sangat kecil, sehingga diabaikan. Sedangkan susut dielektrik pada SKTM dengan kabel three core dapat dihitung dengan rumus:
Pd = 3 × (2. π. f. C. V2. tan δ) (W)...(2.17) [2]
Dimana :
F = frekuensi (Hz) C = kapasitansi (F/km) V = tegangan nominal (V) tan δ = faktor rugi-rugi
Dengan demikian, maka nilai susut daya total pada penghantar SKTM menjadi:
Ptotal = Psaluran + Ptransformator + Pdielektrik...(2.18)
2.12 Susut Tegangan Jaringan Tegangan Menengah
Perhitungan jatuh tegangan pada jaringan distribusi adalah selisih antara tegangan pangkal pengirim (sending end) dengan tegangan pada ujung penerima (receiving end). Jatuh tegangan terjadi karena ada pengaruh dari tahanan dan reaktansi saluran, perbedaan sudut fasa antara arus dan tegangan serta besar arus beban, jatuh tegangan pada saluran bolak–balik tergantung pada impedansi, beban, dan jarak. Penurunan tegangan maksimum pada beban penuh, yang diperbolehkan di beberapa titik pada jaringan distribusi (SPLN 72 tahun 1987)
SUTM = 5%, SKTM = 2% dari tegangan kerja bagi sistem radial; trafo distribusi = 3% dari tegangan kerja; saluran tegangan rendah= 4% dari tegangan kerja tergantung kepadatan beban; dan sambungan rumah = 1% dari tegangan nominal.
Merujuk pada Jurnal Analisa Rugi – Rugi Daya Pada Jaringan Distribusi di PT. PLN Palu karya Nolki Jonal Hontong, Maickel Tuegeh, dan Lily.S. Patras dengan perhitungan pada beberapa penyulang, maka rumus perhitungan dalam jurnal tersebut dapat diimplementasikan untuk menghitung susut tegangan Penyulang Suluh.
Untuk jatuh tegangan dapat dihitung dengan pendekatan yaitu: ∆𝑉 % = 100(𝑅 cos 𝜃 +𝑋 𝑠𝑖𝑛 𝜃 )
𝑉2 𝑆𝑖. 𝑙𝑖 %
𝑛
𝑖=1 ...(2.19) [5]
Dimana
∆V % = Jatuh tegangan dalam (%) S = Daya yang disalurkan (VA) X = Reaktansi saluran (Ω/km) R = Resistansi saluran (Ω/km) l = Panjang penghantar (km) θ = Faktor daya (%)
Jadi parameter yang diperlukan untuk menghitung susut tegangan adalah : 1. Tahanan Penghantar
Nilai hambatan penghantar dapat dihitung dengan rumus 2.8 dengan nilai tahanan jenis pada suhu 20oC adalah sebesar 0,0175 Ω mm2/m untuk tembaga dan 0,0287 Ω
mm2/m untuk alumunium. Secara umum kawat – kawat penghantar terdiri dari kawat
pilin. Untuk menghitung pengaruh dari pilin, panjang kawat dikalikan 1,02 (2% dari faktor koreksi). Tahanan kawat berubah oleh temperatur dalam batas temperatur 10oC
𝑅𝑡2 = 𝑅𝑡1𝑇𝑜+𝑡2
𝑇𝑜+𝑡1 ………. (2.20)
Dimana
Rt2 = Tahanan dc pada temperatur t2 oC
Rt1 = Tahanan dc pada temperatur t1oC
To = Temperatur transisi bahan (238,5oC untuk tembaga dan 288,1oC untuk
alumunium) suhu terendah pada penghantar telanjang SUTM (SPLN87.1991) t1 = 20oC, suhu terendah pada penghantar telanjang SUTM (SPLN87.1991) t2 = 60oC, Suhu tertinggi pada penghantar telanjang SUTM (SPLN87.1991)
Menghitung tahanan dari kawat telanjang ada beberapa faktor yang mempengaruhi diantaranya faktor efek kulit, dapat dipersamaankan.
𝑅𝑎𝑐 = 𝐾 × 𝑅𝑡2Ω/km ……… (2.21) Dimana
𝑅𝑎𝑐 = Tahanan AC pada frekuensi yang diketahui 𝑅𝑡2 = Tahanan dc pada temperatur t2 oC
K = Faktor koreksi ( 1,02 ) 2. Reaktansi saluran (XL)
Rumus perhitungan reaktansi saluran adalah
𝑋𝐿 = 2 × 𝜋 × 𝑓 × 𝐿 ………(2.22) Dimana
𝑋𝐿 = Reaktansi saluran (Ω/km) f = frekuensi jaringan (50 Hz) L = induktansi (H/km)
Induktansi pada SUTM didapat dari rumus 𝐿 = 2 × 10−7𝑙𝑛𝐺𝑀𝐷
𝐺𝑀𝑅 ……….. (2.23)
Dengan
L = induktansi (H/km)
GMD = jarak rata-rata geometri (m)
GMR = radius rata-rata geometri yakni sebesar 5,2365x10-6 m2 untuk kabel AAAC dengan luas penampang 150 mm2 (sesuai SPLN No.64 tahun
1985).
Jarak rata – rata geometrinya
GMD = 𝐷3 12× 𝐷23× 𝐷13 ……….. (2.24)
Dengan
D = jarak antar konduktor (sebesar 850 mm untuk SUTM)
Sedangkan induktansi pada SKTM diketahui sebesar 0,382 x 10-3 H/km (sesuai IEC
