PERHITUNGAN PROYEKSI BEBAN TRANSFORMATOR DALAM PERENCANAAN KAPASITAS GARDU INDUK DI YOGYAKARTA

i

PERHITUNGAN PROYEKSI BEBAN TRANSFORMATOR DALAM PERENCANAAN KAPASITAS GARDU INDUK DI YOGYAKARTA

TUGAS AKHIR

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1 Pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun oleh: RIHAN MUZAKKA

20120120036

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

PERHITUNGAN

PROYEKSI

BEBAN

TRANSFORMATOR

DALAM

PERENCANAAN KAPASITAS GARDU INDUK DI YOGYAKARTA

TUGAS AKHIR

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1 Pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun oleh: RIHAN MUZAKKA

20120120036

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

HALAMAN PERNYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini:

Nama : Rihan Muzakka

NIM : 20120120036

Program Studi : Teknik Elektro

Fakultas : Teknik

Universitas : Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini adalah asli hasil karya saya dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis disebutkan sumbernya dalam naskah dan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 18 Maret 2017 Yang menyatakan,

MOTTO

“jadilah seperti

padi semakin berisi maka semakin menunduk

”

“Mencoba dan mencoba karna orang hebat lahir dari kegagalan”

“Pandanglah hari ini.Kemarin adalah mimpi.Dan esok hari hanyalah sebuah

visi.Tetapi hari ini yang sungguh nyata. Menjadikan kemarin sebagai mimpi

HALAMAN PERSEMBAHAN

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, karunia, serta petunjuk-Nya sehinggapenyusunan tugas akhir ini telah terselesaikan dengan baik. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis telah banyak mendapatkan arahan, bantuan, serta dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapan terima kasih kepada:

1. Allah SWT yang telah memberikan karunia, rahmat, dan hidayah Nya.

2. Kedua orang tua saya, Ibu Sanifatun dan Bapak Suharto yang tidak pernah lelah mendoakan dan mendukung saya dalam penyusunan tugas akhir ini.

3. Rahmat Adi Prasetya A.H.,S.T.,M.Eang. Dan Anna Nur Nazilah CHamim,

S.T.,M.Eng.selaku Dosen Pembimbing yang telah berkenan meluangkanwaktu, dan pikiran dalam penyelesaian tugas akhir ini.

4. PT. PLN Area Yogyakarta bagian distribusi tempat pengambilan data untuk tugas akhir ini.

5. Kakak serta Adekku yang saya cintai.

6. luvita Pratiwi Kurnianigrum, yang telah menemani proses penyelesaian tugas akhir dari awal sampe akhir.

7. Saudara Teknik Elektro 2012 kelas A dan B.

8. Teman-teman (CN,Redza,Rahma,Tewel,Gundis,Mamen).

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Harapan penulis, informasi dari tugas akhir ini mampu memberikan manfaat untuk penulis dan pembaca.

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR ... ii

HALAMAN PERNYATAAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR ... iv

MOTTO ... v

1.5 Faedah yang diharapkan ...3

BABII ...4

2.1 TINJAUAN PUSTAKA... 4

2.2 DASAR TEORI ... 5

2.2.1 Penyaluran Tenaga Listrik ... 5

2.2.2 Gardu Induk ... 7

2.2.3 Jenis Gardu Induk ... 7

2.2.4 Komponen dan Fungsi Gardu Induk ... 9

2.3 Peramalan ... 12

2.3.1 Metode peramalan ... 13

2.3.2 Model Peramalan beban ... 17

2.3.3 Faktor Penting Untuk Peramalan ... 18

2.4 Kebutuhan Beban ... 18

2.4.1 Karakteristik Beban ... 18

2.4.2 Beban Rata-Rata... 19

2.4.3 Faktor Beban ... 19

2.5Evaluasi Kemampuan Transformator ... 20

2.5.1 TentangTransformator... 20

2.5.2 Transformator Tanpa Beban ... 22

2.5.3 Arus Penguat ... 23

2.5 Transformator dalam Keadaan Berbeban... 24

2.5.5 Pembebanan Transformator ... 25

2.5.6 PeramalanPembebanan Transformator ... 25

BAB III ... 27

METODE PENELITIAN ... 27

3.1 Lokasi Kajian ... 27

3.2 Pengumpulan Data ... 27

BAB IV ... 30

DATA DAN ANALISA DATA PENELITIAN ...30

4.1 Data Penelitian ... 30

4.1.1 Data Gardu Induk dan Kapasitas Trafo ... 30

4.1.2. Data Penjualan Listrik (GWH) Persektor Pemakaian. ... 31

4.2 Analisa Data Penelitian ... 31

4.2.1 Pemodelan Regresi ... 31

4.2.2 Analisis Hasil Proyeksi ... 32

4.2.3 Proyeksi permintaan energi Listrik (Gwh) ... 33

4.3 Analisis Pembebanan Transformator ... 36

BAB V ... 41

KESIMPULAN ... 41

Saran ... 42

DAFTAR PUSTAKA ... 43

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Jaringan Sistem Tenaga Listrik ... 5

Gambar 2.2 tipe cangkang dan tipe inti pada kumparan transformator ...21

Gambar 2.3 Rangkaian Trafo tanpa beban ...22

Gambar 2.4 Arus Penguat ... 23

Gambar 2.5 Transformator dalam keadaan berbeban ... 24

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Penjualan Listrik Rumah Tangga ... 31

Tabel 4.2. Penjualan Listrik PDRB ... 31

Tabel 4.3 X variable dan intercept Rumah Tangga... 32

Tabel 4.4 X variable dan intercept PDRB ... 32

Tabel 4.5. Jumlah penduduk dan PDRB ... 32

Tabel 4.6. Penghitungan Jumlah Penduduk dan PDRB ... 33

Tabel 4.7.untuk mengetahui pemakaian beban yang di pakai Rumah Tangga ... 34

Tabel 4.8.Penghitungan Pemakaian Listrik ... 36

ABSTRAK

Pemakaian energi listrik oleh konsumen setiap tahunnya semakin meningkat sesuai dengan perkembangan ekonomi, pertambahan jumlah xiii penduduk, dan rencana pengembangan pada masa sekarang dan yang akan datang. Peningkatan kebutuhan beban yang terpakai pertahun pada gardu induk dapat berpengaruh pada kemampuan kapasitas dari transformatornya. Penelitian ini dilaksanakan untuk mengetahui kemampuan transformator gardu induk 150 kV Yogyakarta dalam penggunaan kurun waktu 15 tahun mendatang sehingga diharapkan dapat menjadi bahan pertimbangan dalam operasional gardu induk ybs. Metoda yang digunakan adalah metode Regresi Linier . Evaluasi kemampuan transformator pada penelitian ini menggunakan data beban puncak rata-rata mulai dari tahun 2010 samapai dengan 2015. Hasil dari analisa yang menunjukan bahwa diperoleh angka perkiraan pembebanan GI Yogyakarta pada transformator unit I 56 MVA pada tahun 2024 adalah sebesar sebesar 44,27 MVA dan batas maksimal transformator sampai dengan tahun 2025 adalah sebesar 54,94 MVA.

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sumber daya listik merupakan salah satu kebutuhan yang diperlukan oleh masyarakat umum di berbagai wilayah. Listrik digunakan mulai dari skala rumah tangga hingga industri besar khususnya di wilayah Yogyakarta. Kebutuhan listrik setiap tahun mengalami peningkatan seiring dengan meningkatnya pertumbuhan penduduk di Indonesia. Hasil data pertumbuhan penduduk menunjukkan bahwa jumlah penduduk Yogyakarta selama dua puluh lima tahun mendatang terus meningkat yaitu dari 905.721 pada tahun 2010 menjadi 1.142.613 KK pada tahun 2015. Peningkatan jumlah penduduk dari tahun ke tahun perlu diimbangi dengan penyediaan sumber listrik yang mencukupi. Kebutuhan listrik juga dapat disebabkan karena pertumbuhan ekonomi dan perubahan pola gaya hidup masyarakat. Data BPS menunjukan bahwa pertumbuhan ekonomi di Yogyakarta pada tahun 2015 sebesar 5,1 % sampai 5,2%.

2

ditentukan kapan dan berapa besar kapasitas transformator yang perlu ditambahkan pada suatu gardu induk atau kapan dan berapa besar kapasitas gardu induk baru perlu dibangun di wilayah Yogyakarta.

1.2 Perumusan Masalah

Perumusan masalah dari penelitian ini adalah :

1. Perkembangan penduduk di Yogyakarta yang mempengaruhi beban tiap tahunnya. 2. Perkembangan beban tiap tahunnya di Gardu Induk Yogyakarta tiap tahunnya. 3. Pengaruh perkembangan beban tiap tahunnya terhadap kemampuan transformator

Gardu Induk Yogyakarta 150 KV. 1.3 Batasan Masalah

Penulisan tugas akhir ini tidak terlalu luas dan ruang lingkupnya menjdi jelas, maka pembahasan difokuskan pada masalah penjualan listrik dengan asumsi 10 tahun kedepan menggunakan metode eksponensial. Evaluasi ini untuk mengetahui apakah Gardu Induk Yogyakarta mampu atau tidak dalam melayani beban dalam 10 tahun kedepan. Penelitian evaluasi kemampuan kVA Gardu Induk 150 kV di Yogyakrta dibatasi pada penggunaan data laporan penjualan listrik persektor dari tahun 2010 sampai 2015 pada gardu induk 150 kV Yogyakarta.

1.4 Tujuan Penelitian

1. Meramal beban dengan data penjualan energi lstrik dengan metode regresi linier. 2. Menganalisis pengaruh perkembangan beban terhadap kemampuan transformator

Gardu Induk Yogyakarta150 KV.

3 1.5 Manfaat Penelitian

Faedah yang diharapkan dari hasil penelitian ini adalah: 1. Bagi Peneliti

Peneliti diharapkan dapat memberikan wawasan dan pengetahuan mengenai kemampuan suatu gardu induk 150 kV di wilayah Provinsi Yogyakarta,

2. Bagi PLN Yogyakata

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1 TINJAUAN PUSTAKA

Menurut Safriyudin (2011), Dalam penelitian terhadap transformator jaringan distribusi 20 KV di APJ Yogyakarta. Dalam perhitungan regresi linier yang dilakuka n pada transformator 20KV mendapat kannilai error 13,3% dari standarisasi PLN sebesar batas pemakaian transformator. Maka waktu pakai tranformator berkurang selama 8 bulan dari standarisasi pemakaian transformator selama 5 tahun. Maka sisa waktu pemakaian transformator adalah 4 tahun 4 bulan.

Menurut Elias K. B (2013), Dalam penelitian terhadap pembebanan transformator Gardu Induk 150 KV Wirobrajan. Standar toleransi kelayakan kapasitas transformator wirobrajan sebesar 85% yaitu 50,89 MVA untuk fungsi eksponensial dan 48.07 MVA dengan fungsi polynomial dengann arus pembebanan 84,81% yaitu sebesar 230,72 ampere tercapai pada tahun 2025.

5

diperkirakan menjadi 3.190.010,45 VA dan tahun 2025 menjadi 14.401.741,92, dan untuk pemakaian energy listrik diperkirakan menjadi 326.464,06 kWh dan tahun 2025 menjadi 1.602.199,84 kWh

2.2 DASAR TEORI

2.2.1 Penyaluran Tenaga Listrik

Sistem penyaluran tenaga listrik dari pembangkit tenaga listrik kekonsumen (beban), prosesnya melalui beberapa tahap, yaitu daripembangkit tenaga listrik penghasil energi listrik, disalurankan ke jaringantransmisi (SUTET) langsung ke gardu induk. Dari gardu induk tenaga listrikdisalurkan ke jaringan distribusi primer (SUTM), dan melalui gardu distribusilangsung ke jaringan distribusi sekuder (SUTR), tenaga listrik dialirkan kekonsumen.

Jaringan tenaga listrik secara garis besar terdiri dari pusat pembangkit, jaringan transmisi (gardu induk dan saluran transmisi) dan jaringan distribusi, seperti diperlihatkan pada gambar 2.2

Gambar 2.1 Jaringan Sistem Tenaga Listrik

6

Sistem tenaga listrik secara keseluruhan merupakan suatu rangkaian terpadu yang terdiri dari 3 komponen yaitu :

a. Pusat listrik/ pembangkit tenaga listrik seperti : PLTU, PLTA, PLTG, PLTS dan PLTGU, yang berfungsi untuk menyediakan tenaga listrik kemudian disalurkan melalui saluran transmisi setelah terlebih dahulu dinaikkan tegangannya.

b. Saluran transmisi, berfungsi menyalurkan daya listrik dari pusat pembangkit ke pusat beban atau gardu induk.

c. Jaringan distribusi, yang berfungsi mendistribusikan daya listrik dari gardu induk ketiap-tiap beban.

Jaringan distribusi dibagi lagi menjadi beberapa bagian yang mempunyai komponen utama sistem distribusi, yaitu :

1. Jaringan distribusi primer

Jaringan distribusi primer menyalurkan daya dari sisi sekunder trafo gardu induk ke sisi primer transformator distribusi. Pada umunya memiliki tegangan 20 kV.

2. Jaringan distribusi sekunder

7

2.2.2 Gardu Induk

Gardu induk adalah suatu instalansi yang terdiri dari peralatan listrik yang berfungsi untuk :

1. Menaikkan dan menurukan tegangan system.

2. Pengukuran, pengawasan operasi serta pengaturan pengaman dari sistem tenaga listrik.

3. Penyaluran daya ke gardu lain melalui jaringan transmisi.

2.2.3 Jenis Gardu Induk

1. Berdasarkan pemasangan peralatan dibagi menjadi: a) Gardu induk pasangan dalam

Adalah gardu induk listrik dimana semua peralatannya dipasang di dalam gedung atau diruang tertutup.

b) Gardu induk pasangan luar

Adalah gardu induk semua atau sebagian besar peralatannya ditempatkan diluar gedung kecuali peralatan control, proteksi, dan sistem kendali serta alat bantu lainnya.

c) Gardu induk kombinasi a dan b

8

2. Berdasarkan fungsi gardu induk dibedakan menjadi: a) Gardu induk distribusi

Gardu induk yang menyalurakan tenaga listrik dari tegangan sistem ke sistem tegangan distribusi.

b) Gardu induk pengatur beban

Gardu induk yang berfungsi mengatur beban,pada gardu induk tersebut terpasang beban motor yang pada saat tertentu menjadi pembangkit tenaga listrik, motor menjadi generator atau menjadi beban dengan generator.

c) Gardu induk pengatur tegangan

Gardu induk jenis ini biasannya terletak jauh dari pusat pembangkit sehingga tegangan jatuh (voltage drop) transimisi sangat besar sehingga diperlukan alat penaik tegangan seperti bank kapasitor sehingga tegangan menjadi baik.

d) Gardu induk penurun tegangan

Adalah gardu induk yang berfungsi menurukan tegangan seperti tegangan sistem primer menjadi tegangan rendah yaitu tegangan ditribusi.

e) Gardu induk penaik tegangan

9

2.2.4 Komponen dan Fungsi Gardu Induk 1. Transformator Daya

Berfungsi mentranformasikan daya listrik, dengan merubah besaran tegangannya, sedangkan frequensinya tetap.Tranformator daya juga berfungsi untuk pengaturan tegangan. Transformator daya dilengkapi dengan trafo pentanahan yang berfungsi untuk mendapatkan titik neutral dari trafo daya. Peralatan ini disebut Neutral Current Transformer (NCT). Perlengkapan lainnya adalah pentanahan trafo, yang disebut Neutral Grounding Resistance (NGR).

2. Neutral Grounding Resistance (NGR)

Komponen yang dipasang antara titik neutral trafo dengan pentanahan. Berfungsi untuk memperkecil arus gangguan yang terjadi.Diperlukan proteksi yang praktis dan biasanya tidak terlalu mahal, karena karakteristik relay dipengaruhi oleh sistem pentanahan neutral.

3. Circuit Breaker (CB)

Adalah peralatan pemutus, yang berfungsi untuk memutus rangkaian listrik dalam keadaan berbeban (berarus).CB dapat dioperasikan pada saat jaringan dalam kondisi normal maupun pada saat terjadi gangguan.Karena pada saat bekerja, CB mengeluarkan (menyebabkan timbulnya) busur api, maka pada CB dilengkapi dengan pemadam busur api.Pemadam busur api berupa :

 Minyak (OCB)

 Udara (ACB).

10

4. Disconnecting Switch (DS)

Adalah peralatan pemisah, yang berfungsi untuk memisahkan rangkaian listrik dalam keadaan tidak berbeban.Dalam GI, DS terpasang di :

 Transformator Bay (TR Bay).

 Transmission Line Bay (TL Bay).

 Busbar.

 Bus Couple.

Karena DS hanya dapat dioperasikan pada kondisi jaringan tidak berbeban, maka yang harus dioperasikan terlebih dahulu adalah CB. Setelah rangkaian diputus oleh CB, baru DS dioperasikan.

5. Lightning Arrester (LA)

Berfungsi untuk melindungi (pengaman) peralatan listrik di gardu induk dari tegangan lebih akibat terjadinya sambaran petir (lighthing surge) pada kawat transmisi, maupun disebabkan oleh surya hubung (switching surge). Dalam keadaan normal (tidak terjadi gangguan), LA bersifat isolatif atau tidak bisa menyalurkan arus listrik. Dalam keadaan terjadi gangguan yang menyebabkan LA bekerja, maka LA bersifat konduktif atau menyalurkan arus listrik ke bumi.

6. Current Transformer (CT)

11

7. Potential Transformer (PT)

Berfungsi untuk merubah besaran tegangan dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau memperkecil besaran tegangan listrik pada sistem tenaga listrik,menjadi besaran tegangan untuk pengukuran dan proteksi.Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer, dengan memisahkan instalasi pengukuran dan proteksi tegangan tinggi.

8. Trafo Pemakaian Sendiri (TPS)

Berfungsi sebagai sumber tegangan AC 3 phasa 220/ 380 Volt. Digunakan untuk kebutuhan intern gardu induk, antara lain untuk :

 Penerangan di swtich yard, gedung kontrol, halaman GI dan sekeliling GI.

 Alat pendingin (AC).

 Rectifier.

 Pompa air dan motor-motor listrik.

 Peralatan lain yang memerlukan listrik tegangan rendah.

9. Rel (Busbar)

12

Komponen rel (busbar) antara lain :

 Konduktor (AAAC, HAL, THAL, BC, HDCC).

 Insulator String & Fitting (Insulator, Tension Clamp, Suspension Clamp, Socket Eye, Anchor Sackle, Spacer)

2.3 Peramalan

Pada dasarnya peramalan merupakan suatu dugaan atau perkiraaan atas terjadinyakejadian di waktu yang akan datang. Peramalan ini diperlukan karena adanya perbedaan waktu antara kesadaran akan peristiwa atas kebutuhan mendatang dengan waktu peristiwa itu sendiri. Apa bila perbedaan waktu tersebut panjang maka suatu peramalan akan sangat dibutuhkan terutama dalam penentuan suatu peristiwa yang muncul sehingga dapat dipersiapkan langkah-langkah antisipasi yang diperlukan guna menghadapi peristiwa tersebut.

Peramalan dibedakan menjadi dua macam (Assauri,1984) yaitu : a) Permalan kualitatif

Peramalan kualitatif merupakan peramalan yang didasarakan atas data kumulatif pada masa lalu. Hasil peramalan yang dibuat sangat tergantung pada orang yang menyusunnya.Hal ini penting sebab hasil peramalan tersebut ditentukan berdasarkan intuisi, pendapat dan pengetahuan serta pengalaman penyusun. b) Peramalan kuantitatif

13

yang digunakan ditentukan oleh perbedaan antara hasil peramalan dengan kenyatan yang terjadi. Semakin kecil penyimpangan antara hasil peramalan dan kenyataan maka metode peramalan tersebut semakin baik.

Menurut jangka waktunya, peramalan dibagi menjadi tiga periode, sesuai dengan materi yang diramalkannya. Dalam peramalan beban listrik, periode peramalannya dibagi menjadi 3 yaitu:

1. Peramalan Jangka Panjang

Merupakan peramalan yang memperkirakan keadaan dalam waktu beberapa tahun ke depan. Tujuannya adalah untuk mempersiapkan ketersediaan unit pembangkit, sistem transmisi, dan distribusi.

2. Peramalan Jangka Menengah

Merupakan peramalan dalam jangka waktu bulanan atau mingguan. Tujuannya untuk mempersiapkan jadwal persiapan dan operasional pembangkit.

3. Peramalan Jangka Pendek

Merupakan peramalan dalam jangka waktu harian hingga tiap jam. Biasa digunakan untuk studi perbandingan beban listrik perkiraan aktual.

2.3.1 Metode peramalan

Metode Peramalan Beban yang biasadigunakan oleh banyak perusahaan listrik dewasa ini secara umum dapat dibagi menjadi limakelompok besar yaitu sebagai berikut :

14

Metode analitis adalah metode yang disusunberdasarkan data analisis penggunaan akhir tenaga listrik pada setiap sektor pemakai.

2. Metode Ekonometri

Metode Ekonometri adalah metode yang disusun berdasarkan kaidah ekonomi dan statistik.

3. Metode Time Series

Metode Time Series adalah metode yangdisusun berdasarkan hubungan data-data masalalu tanpa memperhatikan faktor-faktorpenyebab (pengaruh ekonomi, iklim, teknologidan sebagainya).

4. Metode Gabungan (Metode Analitis danMetode Ekonometri)

Metode yang merupakan gabungan daribeberapa metode (analitis dan ekonometri). Sehingga akan didapat suatu metode yangtanggap terhadap pengaruh aktivitas ekonomi, harga listrik, pergeseran pola penggunaan,kemajuan teknologi, kebijaksanaan pemerintahdan sosio demografi.

5. Metode regresi

15

metode regresi yang dapat digunakan untuk memperkirakan beban GI, diantaranya adalah metode regresi linier dan regresi eksponensial.

a. Regresi Linier

Persamaan umum dari regresi linier ini adalah :

= + (1) dimana :

(2)

= − (3) keterangan :

y = variabel tidak bebas x = variabel bebas a = koefisien intersepsi b = koefisien kemiringan

b. Regresi Eksponensial

Ada beberapa jenis trend yang tidak linier tetapi dapat dibuat linier dengan jalan melakukan transformasi. Misalkan trend eksponensial =� + dapat diubah menjadi: �� =ln� ( + ) (4)

16

Jika ln y = y‟, maka persamaannya akan menjadi persamaan linier, yaitu: ′= + . Nilai koefisien a dan b dicari melalui persamaan (2) dan (3).

c. Regresi Linier Berganda

Regresi linier berganda adalah analisis regresi yang menjelaskan hubungan antara peubah respon (variabel dependen) dengan faktor-faktor yang mempengaruhi lebih dari satu prediktor (variabel independen).

Regresi linier berganda hampir sama dengan regresi linier sederhana, hanya saja pada regresi linier berganda variabel bebasnya lebih dari satu variabel penduga. Tujuan analisis regresi linier berganda adalah untuk mengukur intensitas hubungan antara dua variabel atau lebih dan membuat prediksi perkiraan nilai Y atas X.

Secara umum model regresi linier berganda untuk populasi adalah sebagai berikut:

Y = a + b1X1+ b2X2

17

Tahapan akhir dari penyusunan peramalanbeban adalah pembuatan model. Dari modeltersebut akan dihitung kebutuhan tenaga listrik.Model yang dimaksud disini adalah suatu fungsimatematis untuk memformulasikan kebutuhantenaga listrik sebagai fungsi variabel yang dipilih.Untuk keperluan penyusunan peramalankebutuhan tenaga listrik, model yang digunakanadalah sebagai berikut

1. Model Sektoral

Pada model ini menggunakan pendekatan sektoral pemakai dan dengan menggunakan metode gabungan. Model ini digunakan untuk menyusun peramalan tingkat distribusi/wilayah.

2. Model Lokasi

Model ini serupa dengan model sektoral,dengan penyederhanaan pada beberapavariabel/asumsi. Metode ini digunakan untukmenyusun peramalan tingkat pusat beban (LoadCentre).

18

Metode ini menggunakan metode time series(moving average time series), dengan inputtunggal beban puncak bulanan gardu induk.Model ini digunakan untuk menyusunperamalan beban gardu induk.

2.3.3 Faktor Penting Untuk Peramalan

Beberapa faktor yang perlu diperhatikan adalah faktor cuaca, kelompok konsumen dan waktu. Peramalan jangka menengah dan panjang menggunakan data historis beban dan cuaca, banyaknya pelanggan dalam kelompok yang berbeda dan banyaknya listrik dalam suatu area. Beban dalam minggu yang berbeda juga berbeda-beda sifat. Kondisi cuaca juga mempengaruhi beban listrik. Faktanya, parameter ramalan cuaca merupakan faktor yang paling penting pada peramalan beban jangka pendek.

2.4 Kebutuhan Beban

Kebutuhan sistem tenaga listrik adalah beban terminal terima secara rata-rata dalam suatu selang waktu tertentu. Kebutuhan listrik pada suatu daerah tergantung dari keadaan penduduk, pertumbuhan ekonomi dan rencana pengembangan pada waktu mendatang.

2.4.1 Karakteristik Beban

19

berhubungan dengan pola konsumsi energi listrik pada masing-masing konsumen. Untuk konsumen rumah tangga pola pembebanan ditunjukan oleh adanya fluktuasi konsumsi listrik yang cukup besar. Pada konsumen industri fluktuasi energi listrik hampir sama sehingga perbandingan beban rata-rata dengan beban puncak hampir mendekati satu, sedangkan pada konsumen komersil akan mempunyai beban puncak pada malam hari.

2.4.2 Beban Rata-Rata

Beban rata-rata (Br) didefinisikan sebagai perbandingan antara energi yang terpakai dengan waktu periode tertentu. Untuk periode satu tahun persamaan nya adalah sebagai berikut:

(6)

2.4.3 Faktor Beban

Didefinisikan sebagai perbandingan antara beban rata-rata dengan beban puncak yang diukur pada suatu periode tertentu. Beban puncak yang dimaksud adalah beban puncak sesaat dalam selang waktu tetentu. Persamaan faktor beban ditulis sebagai berikut:

20

2.5Evaluasi Kemampuan Transformator

 Definisi kemampuan : kemampuan suatu benda untuk digunakan atau memproduksi atau menghasilkan.

 Definisi kapasitas: ruang yang tersedia atau kemampuan daya tampung.

 Definisi evaluasi menurut Wrightstone (1956): penaksiran atau penilaian terhadap pertumbuhan dan kemajuan kearah tujuan atau nilai nilai yang telah ditetapkan.

 Kemampuan transformator:kemampuan transformator untuk digunakan mentransformasikan daya atau listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya sesuai dengan nilai dari kapasitas transformator yang telah ditetapkan.

Dari definisi definisi tersebut maka evaluasi kemampuan transformator dapat diartikan sebagai penaksiran atau penilaian terhadap kemampuan transformator untuk digunakan mentransformasikan daya atau listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya sesuai dengan nilai dari kapasitas transformator yang telah ditetapkan.

2.5.1 TentangTransformator

21

menimbulkan arus listrik. Transformator digunakan secara luas baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Pengunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai, dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluaan misalnya akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh.

Dalam bidang tenaga listrik pemakaian transformator dikelompokan menjadi

1. Transfomasi daya 2. Transformator distribusi

3. Transformator pengukuran (transformator arus dan transformator tegangan). Kerja transformator berdasarkan induksi elektro magnet, menghendaki adanya gandengan mangnet antara ranfgakain primer dan rangkain sekunder.Gandengan magnet ini berupa inti besi tempat melakukan fluks bersama.Berdasarkan cara melilitakan kumparan pada inti, dikenal dua macam transfomator yaitu tipe inti dan tipe cangkang.

Gambar 2.2 tipe cangkang dan tipe inti pada kumparan transformator

22

2.5.2 Transformator Tanpa Beban

Gambar 2.3 Rangkain trafo tanpa beban

“Evaluasi Kemampun Transformator gardu induk cilegon lama”

Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber

tegangan V1 yang sinusoid, akan mengalirkan arus primer Io yang juga sinusoid dan

dengan menganggap belitan N1 reaktif murni, Io akan tertinggal 900 dari V1 (gambar 2).

Arus primer Io menimbulkan fluks (Φ) yang sefasa juga berbentuk sinusoid.

Φ = Φmaks sin ωt

Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan induksi e1 ( Hukum Faraday)

e 1 = – N 1 . d Φ/dt

e1 = – N1. d(Φmaks sin ωt)/dt = -N1.ω.Фmaks.cosωt (tertinggal 90º dari Ф)

harga efektifnya adalah E1 = N1.2 p ƒФmaks / Ö2 = 4.44 n1. ƒФmaks

Pada rangkaian skunder, fluks (Ф) bersama tadi menimbulkan

e1 = – N2. d Φ/dt

e1 = – N2. ω.Фmaks.cosωt

E2 = 4.44 N2. ƒФmaks

23

Dengan mengabaikan rugi tahanan dan adanya fluks bocor

E1 / E2 = V1 / V2 = N1 / N2 = a.

a = perbandingan transformasi

Dalam hal ini tegangan induksi E1 mempunyai kebesaran yang sama tetapi berlawanan

arah dengan tegangan sumber V1.

2.5.3 Arus Penguat

Arus primer Io yang mengalir pada saat kumparan sekunder tidak dibebani

disebut arus penguat. Dalam kenyataannya arus primer Io bukanlah merupakan arus

induktif murni, sehingga ia terdiri atas dua komponen ( Gambar 2.4 )

Gambar 2.4 Arus Penguat

“Evaluasi Kemampun Transformator gardu induk cilegon lama”

1. Komponen arus pemagnetan IM, yang menghasilkan fluks (Φ). Karena sifat besi

yang non linear (ingat kurva B-H) , maka arus pemagnetan IM dan juga fluks

24

2. Komponen arus rugi tembaga Ic, menyatakan daya yang hilang akibat adanya

rugi histerisis dan arus „eddy‟. Ic sefasa dengan V1, dengan demikian hasil

perkalian (Ic x V1) merupakan daya (watt) yang hilang.

2.5.4 Transformator dalam Keadaan Berbeban

Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan beban Z1, I2 mengalir pada

kumparan sekunder dimana I2 = V2/ZL dengan q2 = faktor kerja beban.

Gambar 2.5 Transformator dalam keadaan berbeban

“Evaluasi Kemampun Transformator gardu induk cilegon lama”

Arus beban I2 ini akan menimbulkan gaya gerak magnet (ggm) N2I2 yang

cenderung menentang fluks (Ф) bersama yang telah ada akibat arus pemagnetan IM.

Agar fluks bersama itu tidak berubah nilainya, pada kumparan primer harus mengalir

arus I‟2, yang menentang fluks yang dibangkitkan oleh arus beban I2, hingga

keseluruhan arus yang mengalir pada kumparan primer menjadi :

25

Bila rugi besi diabaikan ( Ic diabaikan ) maka Io = IM

I1 = IM + I‟2

Untuk menjaga agar fluks tetap tidak berubah sebesar ggm yang dihasilkan oleh

arus pemagnetan IMsaja, berlaku hubungan :

N1 IM = N1 I1– N2 I2

N1 IM = N1 ( I1–I‟2) – N2 I2

Hingga N1I‟2 = N2 I2

Karena nilai IM dianggap kecil maka :

I1= I‟2

Jadi à N1/I1=N2/I2 atau I1/I2=N2/I1

2.5.5 Pembebanan Transformator

Pembebanan transformator didapat dari hasil peramalan beban dibagi dengan kapasitas transformator, kapasitas transformator didapat dari data transformator yang dipakai.

(8)

Keterangan:

26

2.5.6 PeramalanPembebanan Transformator

Peramalan beban adalah suatu cara memperkirakan ataumenggambarkan beban dimana masa yang akan datang, model pendekataan peramalan:

St = S0 (9)

Dimana,

St : pemakaian beban pada tahun t (yang diramalkan)

So : Pemakaian beban tenaga listrik (MVA) dasar pada tahun perhitungan tahun pertama : Pertumbuhan beban rata-rata yangdiamati (faktor pengali)

Y : Hasil persamaan pendekatan

b. UntukmencarinilaiPertumbuhan beban ( )menggunakanrumus:

=

x 100%

(10) Dengan,

: Pertumbuhan beban pertahun

27 BAB III

METODE PENELITIAN

Penelitian yang dilakukan ini memperkirakan kebutuhan energi listrik dimasa yang akan datang. Memperkirakan perkembangan beban listrik dilakukan secara deskriptif yaitu metode yang mengamati perkembangan beban listrik tiap-tiap beban pelanggan. Jika perkiraan beban listrik dilakukan secara tanpa melihat disetiap sektor maka kemungkinan penyimpangan yang terjadi sangat besar. Oleh karena itu metode ini memberikan perhitungan yang lebih baik dan teliti. akan menyajikan tiga hal pokok yaitu: pengumpulan data, bahan dan alat yang digunakan, dan jalannya penelitian.

3.1 Lokasi Kajian

Lokasi kajian tugas akhir ini dilakukan pada PT. PLN (Persero) Penyaluran dan Pusat Pengaturan Beban Jawa Bali (P3BJB) Area Pelaksana Pemeliharaan (APP) Yogyakarta.

3.2 Pengumpulan Data

28

Pengaturan Beban Jawa Bali (P3BJB) Area Pelaksana Pemeliharaan(APP)Yogyakarta. Adapun data-data yang diperlukan adalah sebagai berikut :

a. Data pemakaian beban puncak mulai dari 2010 sampai 2015.

b. Data BPS Yogyakarta tentang pertumbuhan penduduk dan produk domestik regional bruno(PDRB) tahun 2010 sampai 2015 .

c. Kapasitas trafo.

3.3 Alat dan Bahan

Penelitian yang digunakan, maka penyusun memerlukan alat dan bahan yang digunakan sebagai berikut :

a. Satu unit laptop lenovo.

b. Data pemakaian beban puncak GI Yogyakarta 150 kV mulai dari 2009 sampai 2015.

29

3.4 Jadwal Rencana Penelitian

Deskripsi kegiatan

2017

januari februari Maret

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Pengajuan proposal Pengerjaan BAB 1, 2, dan 3

Penelitian

30

BAB IV

DATA DAN ANALISA DATA PENELITIAN

4.1 Data Penelitian

4.1.1 Data Gardu Induk dan Kapasitas Trafo

Data yang digunakan dalam mengevaluasi kemampuan Semua gardu induk Yogyakarta 150 KV 15 tahun mendatang adalah data pemakaian energi listrik tahun 2010 sampai dengan tahun 2015 pada Semua transformator dan data pemakaian energi listrik tahun 2010 sampai dengan tahun 2015, data kependudukan dan PDRB dari BPS kota Yogyakarta tahun 2010-2015.

Di Yogyakarta sendiri ada 8 gardu induk dan sebagai berikut letaknya dan kapasitasnya :

1) GI Bantul ada 3 Transformator yaintu Trafo 1 dengan kapasitas 60MVA dan Trafo 2 ada dua transformator yang masing-masing berkapasitas 60MVA.

2) GI Wedari ada 2 Transformator yaitu Trafo 1 dengan kapasitas 30MVA dan Trafo 2 kapasitas 30MVA.

3) GI Kentungan ada 3 Transformator yaitu Trafo 1 dengan kapasitas 60MVA dan Trafo 2 ada dua transformator yang masing-masing berkapasitas 60MVA.

4) GI Semaru ada 2 Transformator yaitu Trafo 1 dengan kapasitas 30MVA dan Trafo 2 kapasitas 30MVA.

5) GI Wates ada 2 Transformator yaitu Trafo 1 dengan kapasitas 30MVA dan Trafo 2 kapasitas 30MVA.

31

7) GI Gejayan ada 2 Transformator yaituTrafo 1 dengan kapasitas 60MVA dan Trafo 2 ada dua transformator yang masing-masing berkapasitas 60MVA. 8) GI Wirobrajan ada 1 Transformator yaituTrafo 1 dengan kapasitas 60MVA.

4.1.2. Data Penjualan Energi Listrik (GWH) Persektor Pemakaian.

Tabel 4.1. Penjualan Listrik Rumah Tangga

Tahun Penjualan Energi Listrik Persektor (Gwh) Rumah Tangga 2010 1.000,5

Tabel 4.2. Penjualan Energi Listrik PDRB

Tahun Penjualan Energi listrik Persektor Ekonomi (Gwh)

2010 110.776,00

32

Y = GWH yg di dapat dari BPS X = jumlah Rumah Tangga

Setah itu di regresi kan dan akan ketemu seperti table di bawah

Tabel 4.3 X variable dan intercept Rumah Tangga

Intercept -419.645 176.9743 -2.37122 0.098395 -982.856 143.5664 -982.856 143.5664

X Variable

1 0.001586 0.000178 8.909767 0.002982 0.00102 0.002153 0.00102 0.002153

Tabel 4.4 X variable dan intercept PDRB

Coefficients

Intercept 96298.66 47282.34 2.036673 0.178603 -107141 299738.2 -107141 299738.2

110776 0.242203 0.505577 0.479063 0.67916 -1.93312 2.417524 -1.93312 2.417524

4.2.2 Analisis Hasil Proyeksi

Untuk melengkapi faktor yang mempengaruhi peramalan beban GI Yogyakarta lama 15 tahun mendatang, maka diperolehlah data jumlah penduduk dan pertumbuhan PDRB ( Produk Domestik Regional Bruto) yang bersumber dari data BPS (Badan Pusat Statistik) kota Yogyakarta yaitu sebagai berikut:

Tabel 4.5. Jumlah penduduk dan PDRB

Tahun Jumlah penduduk Jumlah PDRB

2010 905.721 100.059

2011 915.918 110.270

2012 1.005.218 116.969

Tahun Jumlah penduduk Jumlah PDRB

2013 1.019.306 121.268

2014 1.110.411 126.954

33

Asumsi : PDRB Yogyakarta setiap tahun meningkat 7% (berdasarkan data statistik Produk Regional Domestik Bruto BPS kota Yogyakarta 2010-2015) dan pertumbuhanpenduduk Yogyakarta setiap tahun meningkat 2,9% (berdasarkan data statistik Kependudukan dan Tenaga Kerja BPS Kota Yogyakarta 2010-2015) .

Perhitungan pertumbuhan PDRB Tahun x=

(PDRB tahun sebelum x*7%%) + PDRB tahun sebelum x PDRB tahun 2016:\= (135,841*7%) +135841= 145,350

Perhitungan pertumbuhan Penduduk Tahun x=

Penduduk tahun sebelum x+penduduk tahun sebelum x*2,9%= Penduduk tahun 2016= 1.142.613+1.142.613*2,9%= 1.175.749 KK

Maka diperolehlah keseluruhan data jumlah penduduk dan PDRB hingga 15 tahun mendatang sebagai berikut:

Tabel 4.6. Penghitungan Jumlah Penduduk dan PDRB

Tahun Jumlah penduduk Jumlah PDRB

34

Tahun Jumlah penduduk Jumlah PDRB

2022 1.395.747 218.131

Untuk mengetahui permintaan listrik persektor tiap tahunnya kita akan menghitugnya dengan menggunkan hasil peregresian yang sudah ada di atas dan menggunkan rumus regresi linier seperti di bawah ini:

35

Berdasarkan data yang diperoleh dan data kependudukan serta produk domestik regional bruto (PDRB) dari BPS Yogyakarta serta, jumlah penduduk dan PDRB kotaYogyakarta sangat mempengaruhi pertumbuhan beban transformator. Sehingga, beban transformator GI Yogyakarta setiap tahunnya mengalami pertumbuhan yang diakibatkan oleh tingginya tingkat pertumbuhan penduduk kota Yogyakarta serta meningkatnya Produk Domestik Regional Bruto (PDRB) kotaYogyakarta.

Rumus yang diperoleh untuk menghitung beban trafo gardu induk Yogyakarta 150 kv 15 tahun mendatang berdasarkan model regresi linier yaitu:

Y=AX+B B=intercept A=x variable

X=rumah tangga/PDRB

36

37

4.3 Analisis Pembebanan Transformator

Untuk mendapatkan hasil beban trafo kita harus mencari dulu jumlah Kapasitas Trafo(GW) pertahun.karna cara untuk mencari beban trafo itu dengan rumus Kapasitas Trafo (GW):kapasitas trafo*100%.dan cara mencari Kapasitas Trafo(GW) nya dulu itu dengan rumus energi listrik (GWH)/lf*jam dengan contoh lF yaitu Faktor Beban Seluruh Jawa

Mencari beban (GW) :

PDRB Tahun 2010 = GW/lf*jam

=110776,00/70.82%*8760 =17,86 GW

PDRB Taahun 2011 =81823,00/70.82%*8760 = 13,19 GW

Rumah Tangga 2010 =1000,5 /70.82%*8760 = 0,161 GW

Rumah Tangga 2011 = 1051,54/70.82%*8760 =0,169 GW

Cara untuk menghitung beban trafo :

38

Kapasitas trafo/1000 = itu akan menjadi GVA kemudia GVA di ubah menjadi GW yaitu :

Tahun 2011 = 0,299777621/0,648 GW = 0,299 GW

Cara Penambahan Kapasitas Trafo :

Tahun 2020 Mulai Ada Penambahan Trafo

(Beban-Asumsi Factor Daya*Kapasitas Trafo)/ Asumsi Factor Daya= = (0,52-0,8*0,648)/0,8

=0.0067 GW

Hasil keseluruhan dari perhitungan peramalan beban dan perhitungan presentase

pembebanan trafonformator GI Yogyakarta Lama dapat dilihat di Tabel 4.9. Untuk menunjukkan pertumbuhan beban pertahunnya pada trafo Yogyakarta.Maka

bias di lihat berdasarkan hasil perhitungan beban pada table 4.9.

39

Berdasarkan hasil perhitungan Perkiraan tahun mendatang pada tabel 4.7 dan grafik pertumbuhan beban trafonsfermator, maka pertumbuhan beban pada trafo GI Yogyakarta dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Bahwa di tahun 2010 sampai dengan 2014beban trafo masih dalam beban ringan.kemudian 2015-2019 beban trafo masih dalam batas optimal trafo.Sehingga untuk 4 tahun mendatang trafo Yogyakarta 150KV 60 MVA masih mampu melayani beban. Tetapi harus mendapatkan pengawasan yang intens karena pada tahun 2020 beban trafo sudah memasuki standar optimal beban trafo dan akan meningkat pada tahun berikutnya dengan adanya pertumbuhan penduduk di kota Yogyakarta yang signifikan.

2. Ketika beban mencapai batas maksimal beban optimal trafo maka perencanaan penambahan transformator harus segera dilakukan karena sifat beban yang tumbuh akan semakin tinggi dengan adanya pertumbuhan penduduk dan juga PDRB kota Yogyakarta. Sehingga perlu adanya langkah pengawasan yang intens terhadap pertumbuhan beban trafo agar trafo tetap bekerja secara ideal. Karakteristik beban yang tumbuh dapat berubah apabila faktor yang mempengaruhi beban yaitu jumlah penduduk ataupun PDRB menurun drastis sehingga penurunan beban terjadi dengan jumlah yang signifikan.

41

Gambar 4.1 Grafik Pertumbuhan Beban Trafo

Dari Gambar Grafik di atas menunjukkan bahwa kapasitas trafo di Yogyakarta hanya bisa menyuplai beban hingga tahun 2024 dan harus ada penambahan trafo supaya di tahun-tahun berikutnya trafo tetep bisa menyuplai beban dengan baik karna setiap tahunnya permintaan beban itu selalu naik di karnakan pertumbuhan Penduduk dan PDRB.Dan setelah adanya penambahan trafo maka semua kebutuhan beban akan tercukupi dan trafo akan bekerja dengan baik tanpa adanya kendala.

0,00

42

BAB V

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil analisi perhitungan dan pembahasan pada bab IV, maka akhir penulisan ini dapat dirangkum sebagai berikut :

1. Permintaan Beban Listrik yang di hasilkan sealalu naik tiap tahun ke tahun 2015 0,400 menjadi 0,685 pada tahun 2025.

2. Pengaruh penambahan beban membuat trafo harus selalu melakukan pengecekan beban karna tiap tahun ke tahun beban semakin naik dan akan berpengaruh terhadap kinerja trafo itu sendiri dan harus ada penambahan trafo kalo sudah hampir batas maksimal kekuatan trafo.

43

SARAN

Berdasarkan hasil penelitian dan evaluasi kemampuan gardu induk Yogyakarta, maka penulis dapat menyampaikan beberapa saran, antara lain :

1. Berdasarkan hasil penelitian maka diperkirakan pada tahun 2025, transformator pada GI Yogyakakarta sudah tidak layak lagi untuk melayani kebutuhan beban listrik didaerah pelayanannya, sehingga perlu dipikirkan dan direncanakan kebijakan-kebijakan untuk mengantisipasi pertumbuhan beban tersebut. Salah satunya dengan melakukan pergantian atau penambahan kapasitas transformator yang sesauai dengan besarnya kebutuhan beban tenaga listrik yang diperlukan.

44

DAFTAR PUSTAKA

 Hadi A, Pabla,A.S, 1994. “Sistem Distribusi Daya Listrik”. Erlangga. Jakarta.

 Zuhal, 2000. “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya” .Gramedia

Pustaka utama. Jakarta.

 Abdul kadir, Ir. 1998. “Transmisi Tenaga Listrik”. Universitas Indonesia. Jakarta..

 Wibowo A, 2012. “Analisis Dampak Pertumbuhan Beban Terhadap Keandalan Gardu Induk Klaten PT. PLN (Persero) APJ.Klaten” Skripsi. Sekolah Tinggi

Teknologi Nasional Jurusan Teknik Elektro Yogyakarta.

 Puji Romadhoni, 2015. “Evaluasi Gardu Induk Serang 150 kV” Skripsi. Sekolah Tinggi Teknologi Nasional Jurusan Teknik Elektro Yogyakarta.

 Badan Pusat Statistik (BPS) Yogyakarta.

49

\