318
ANALISIS ALIRAN DAYA SISTEM KELISTRIKAN DI PT. SEMEN BATURAJA (PERSERO), TBK PABRIK PALEMBANG DENGAN SIMULASI
MENGGUNAKAN SOFTWARE ELECTRICAL TRANSIENT ANALYSIS PROGRAM (ETAP) 16.0.0
Muhammad Syukri1, Selamat Muslimin2, Destra Andika Pratama3 Program Studi Sarjana Terapan Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro
Politeknik Negeri Sriwijaya
[email protected], [email protected], [email protected]
ABSTRACT
Reliability of electricity supply in industry, especially in the cement industry is very necessary because it relates to the productivity of the company. As is the case with PT.
Semen Baturaja (Persero), Tbk Palembang plant, along with the increasing demand for orders, the company continues to develop production lines. However, in this development it does not take into account the available power and the determination of the cable cross section does not take into account the additional load in the future so that the initial configuration design of the electrical system that was originally good may not be suitable anymore with current developments. There are two objectives to be achieved in this research, namely to make a single line diagram of the electrical system at PT. Semen Baturaja (Persero), Tbk Palembang plant on ETAP 16.0.0 software and carried out load flow analysis experiments on ETAP 16.0.0 software to monitor and obtain data on voltage, current, apparent power, active power, reactive power and power factor on busbars and loads. The type of research conducted is quantitative research where this research was conducted at PT. Semen Baturaja (Persero), Tbk Palembang plant. The data used in this study are single line diagrams, channel data and load data. The results of the ETAP simulation in condition 1 contained in the load mill LVMDP transformer include an active power of 1342 kW, a reactive power of 469.6 kVAR and an apparent power of 1422 kVA. The load on the finish mill equipment transformer is 88.85%, which has exceeded the ideal operating threshold of a transformer, which is 80%, so that if the company wants to operate the entire load update of the finish mill equipment transformer, it is necessary to upgrade the transformer capacity to at least 3000 kVA.
Keywords : Power study analysis, load flow analysis, single line diagram, ETAP 16.0.0
ABSTRAK
Kehandalan (realiability) pasokan listrik dalam industri terutama dalam industri semen sangat diperlukan karena berhubungan dengan produktivitas perusahaan. Seperti halnya dengan PT. Semen Baturaja (Persero), Tbk pabrik Palembang, seiring dengan semakin banyaknya permintaan pesanan, perusahaan ini terus melakukan pengembangan line produksi. Namun dalam pengembangan ini tidak memperhitungkan daya yang tersedia serta penentuan penampang kabel yang tidak memperhitungkan penambahan beban di masa yang akan datang sehingga desain konfigurasi awal dari sistem kelistrikan yang awalnya baik bisa menjadi tidak sesuai lagi dengan perkembangan saat ini. Ada dua tujuan yang akan dicapai pada penelitian ini yakni membuat single line diagram sistem kelistrikan di PT. Semen Baturaja (Persero), Tbk pabrik Palembang pada software ETAP
319
16.0.0 dan melakukan percobaan load flow analysis pada software ETAP 16.0.0 untuk memantau dan mendapatkan data tegangan, arus, daya semu, daya aktif, daya reaktif dan faktor daya pada busbar dan beban. Jenis penelitian yang dilakukan adalah penelitian kuantitatif dimana penelitian ini dilakukan di PT. Semen Baturaja (Persero), Tbk pabrik Palembang. Data yang digunakan dalam penelitian ini berupa single line diagram, data saluran dan data beban. Hasil simulasi ETAP pada kondisi 1 yang terdapat pada load bus LVMDP trafo finish mill meliputi daya aktif sebesar 1342 kW, daya reaktif sebesar 469,6 kVAR dan daya semu sebesar 1422 kVA. Pembebanan pada trafo finish mill equipment sebesar 88,85 % dimana sudah melampaui ambang batas ideal operasi sebuah trafo yakni sebesar 80% sehingga jika perseroan ingin mengoperasikan keseluruhan update beban trafo finish mill equipment maka diperlukan upgrade kapasitas trafo setidaknya menjadi 3000 kVA.
Kata Kunci : studi analisis tenaga listrik, analisis aliran beban, diagram garis tunggal, ETAP 16.0.0
320 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dalam dunia industri, listrik sudah menjadi kebutuhan primer sebagai sumber energi utama untuk menjalankan semua alat dan mesin yang ada di industri [1]. Kehandalan (realiability) pasokan listrik dalam industri terutama dalam industri semen sangat diperlukan karena berhubungan dengan produktivitas perusahaan.
Seperti halnya dengan PT. Semen Baturaja (Persero), Tbk pabrik Palembang, seiring dengan semakin banyaknya permintaan pesanan, perusahaan ini terus melakukan pengembangan line produksi. Namun dalam pengembangan ini tidak memperhitungkan daya yang tersedia serta penentuan penampang kabel yang tidak memperhitungkan penambahan beban di masa yang akan datang sehingga desain konfigurasi awal dari sistem kelistrikan yang awalnya baik bisa menjadi tidak sesuai lagi dengan perkembangan saat ini [2]. Untuk itu, perlu dilakukan studi analisis tenaga listrik aliran daya untuk memastikan perusahaan memiliki sistem tenaga listrik yang aman, efisien dan dapat diandalkan. Dalam melakukan studi analisis tenaga listrik ini sangatlah rumit jika dilakukan dengan sistem manual sehingga lebih mudah jika menggunakan komputer [3]. Software Electrical Transient Analysis Program (ETAP) merupakan sebuah software yang digunakan untuk keperluan simulasi suatu jaringan tenaga listrik. Salah satu kemampuan dari software ini yakni dapat mensimulasikan aliran daya pada suatu sistem tenaga listrik [4];[5].
Perangkat ini mampu bekerja secara offline untuk simulasi tenaga listrik dan online untuk pengelolaan data secara real time atau digunakan untuk mengendalikan sistem secara real time [1].
Rumusan Masalah
Dari latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan pada penelitian ini yaitu : 1. Bagaimana sistem suplai daya
tenaga listrik di PT. Semen
Baturaja (Persero), Tbk pabrik Palembang dengan beban terpasang saat ini?
2. Berapa besar nilai aliran daya aktif, daya reaktif dan daya semu serta besar pembebanan trafo di PT.
Semen Baturaja (Persero), Tbk pabrik Palembang?
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Membuat single line diagram sistem kelistrikan di PT. Semen Baturaja (Persero), Tbk pabrik Palembang pada software ETAP 16.0.0.
2. Melakukan percobaan load flow analysis pada software ETAP 16.0.0 untuk memantau dan mendapatkan data tegangan, arus, daya semu,daya aktif, daya reaktif dan faktor daya pada busbar dan beban.
TINJAUAN PUSTAKA
Sistem Distribusi Tenaga Listrik Sistem distribusi berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya listrik besar (bulk power source) sampai ke konsumen [6].
Gambar 1. Sistem Penyaluran Tenaga Listrik [7]
Kubikel 20 kV
Kubikel 20 kV adalah seperangkat peralatan listrik yang dipasang pada gardu distribusi yang berfungsi sebagai pembagi, pemutus, penghubung pengontrol dan proteksi sistem penyaluran tenaga listrik tegangan 20 kV. Kubikel 20 kV biasa terpasang pada gardu distribusi atau gardu hubung yang berupa beton maupun kios [8].
321
Circuit Breaker
Circuit breaker adalah saklar elektrik yang berfungsi otomatis untuk mencegah kerusakan terjadi pada sirkuit listrik dikarenakan adanya hubungan singkat / short circuit, beban berlebihan / overload dan gangguan ke tanah / ground fault. Salah satu bahaya dari penggunaan arus listrik yang tidak benar adalah terjadinya hubungan pendek terjadi karena aliran listrik lebih besar daripada tahanan listrik sehingga menyebabkan arus meledak, memotong sirkuit listrik dan menghentikan aliran listrik. Pada panel listrik terdapat circuit breaker yang memproteksi dari arus pendek. Arus pendek berbahaya karena dapat menyebabkan percikan api yang kemudian menyebabkan kebakaran. Hal ini membahayakan nyawa pekerja maupun masyarakat di sekitarnya [9].
Transformator
Transformator atau transformer sering disingkat dengan istilah trafo adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain. Maksud dari pengubahan taraf tersebut diantaranya seperti menurunkan Tegangan AC dari 220VAC ke 12 VAC ataupun menaikkan tegangan dari 110VAC ke 220 VAC.
Transformator atau trafo ini bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnet dan hanya dapat bekerja pada tegangan yang berarus bolak balik (AC). Transformator (trafo) memegang peranan yang sangat penting dalam pendistribusian tenaga listrik.
Transformator menaikan listrik yang berasal dari pembangkit listrik PLN hingga ratusan kilo volt untuk didistribusikan, dan kemudian transformator lainnya menurunkan tegangan listrik tersebut ke tegangan yang diperlukan oleh setiap rumah tangga maupun perkantoran yang pada umumnya menggunakan Tegangan AC 220Volt [10].
Gambar 2. Bentuk dan Simbol Transformator [10]
Kabel Listrik
Salah satu peralatan penyaluran yang digunakan dalam sistem distribusi dan transmisi listrik adalah kabel listrik.
Kabel-kabel yang digunakan pada sistem instalasi listrik tersebut harus memenuhi standar yang ditentukan, baik dari segi konduktor, bahan isolasi dan seluruh konstruksi kabel. Isolator adalah bahan pembungkus konduktor untuk menahan tekanan listrik yang disebabkan tegangan arus bolak-balik maupun tegangan transien tanpa mengalami kegagalan isolasi dan tidak menyebabkan hubung pendek (short circuit), terbuat dari karet atau plastik.
Sedangkan konduktor berfungsi untuk menyalurkan energi listrik, berupa kumpulan kawat yang dipilin agar lebih fleksibel terbuat dari tembaga atau aluminium [11].
Gambar 3. Bagian-Bagian Kabel Listrik [12]
Software ETAP 16.0.0
Merupakan suatu perangkat lunak yang digunakan untuk mendukung menyelesaikan permasalahan pada sistem tenaga listrik. Perangkat ini mampu bekerja dalam keadaan offline maupun online. Kondisi offline dapat digunakan untuk berbagai simulasi tenaga listrik. Sedangkan kondisi online digunakan untuk pengelolaan data real- time atau untuk mengendalikan sistem secara real-time. Sofware ETAP dapat
322 digunakan untuk menganalisis beberapa
permasalahan di bidang sistem tenaga listrik diantaranya:
Analisa aliran daya
Analisa hubung singkat
Arc Flash Analysis
Starting motor
Koordinasi proteksi
Analisa kestabilan transien [13].
Analisis Aliran Daya (Load Flow Analysis)
Aliran daya pada suatu sistem tenaga listrik secara garis besar adalah suatu peristiwa daya yang mengalir berupa daya aktik (P) dan daya reaktif (Q) dari suatu sistem pembangkit (sisi pengirim) melalui suatu saluran atau jaringan transmisi hingga sampai ke sisi beban (sisi penerima). Pada kondisi ideal, maka daya yang diberikan oleh sisi pengirim akan sama dengan daya yang diterima beban. Namun pada kondisi real, daya yang dikirim sisi pengirim tidak akan sama dengan yang diterima beban. Hal ini dipengaruhi oleh beberapa hal yakni impedansi di saluran transmisi dan tipe beban yang tersambung jalur antara lain resistif, induktif dan kapasitif.
Persamaan Dasar Segitiga Daya
Gambar 4. Segitiga Daya
Keterangan
P : Daya Aktif (Watt) Q : Daya Reaktif (Var) S : Daya Semu (VA) Cos ∅ : Faktor Daya
Pada sistem 3 fasa berlaku rumus seperti berikut:
METODOLOGI PENELITIAN Jenis Penelitian
Jenis penelitian yang dilakukan adalah jenis penelitian kuantitatif dimana penulis menerangkan data-data spesifikasi alat-alat di lapangan yang kemudian di-input dan disimulasikan pada software Electrical Transient Analysis Program (ETAP) 16.0.0.
Gambar 5. Single Line Diagram
Adapun diagram alir dari penelitian ini dapat dilihat pada gambar 4 :
Gambar 6. Diagram Alir Penelitian
323
Teknik Pengumpulan Data
Pada penelitian kali ini penulis mengumpulkan data dari 2 (dua) sumber sebagai berikut:
1. Data spesifikasi nameplate peralatan real di lapangan.
2. Lembar data produk dari situs resmi vendor peralatan.
Berikut parameter peralatan listrik yang ada di PT. Semen Baturaja (Persero), Tbk pabrik Palembang:
Variabel yang Diamati
Dalam penelitian ini, yang menjadi variable observasi adalah aliran daya yang terdapat pada sistem tenaga listrik di PT. Semen Baturaja (Persero), Tbk pabrik Palembang melalui simulasi menggunakan software ETAP 16.0.0.
PEMBAHASAN
Hasil Daya Aktif & Daya Reaktif pada Saluran Beban Menggunakan ETAP 16.0.0
Untuk diketahui, total beban di PT.
Semen Baturaja (Persero), Tbk pabrik Palembang adalah sebagai berikut:
1. Total beban pada trafo 20kV adalah 2125 kVA yakni mill motor dimana kapasitas trafo sebesar 5000 kVA
2. Total beban pada trafo auxiliary equipment adalah 402,31 kVA yakni kantor pusat area, laboratorium, water treatment, workshop building dan power station building dimana kapasitas trafo 1600 kVA.
3. Total beban pada trafo finish mill equipment adalah sebesar total 1542,01 kVA yakni conveying section, feeding & mill section, unloading section, circulation fan, compressor packing, packing I &
II, packing loading, packing control dan lighting dimana kapasitas trafo 1600 kVA.
Namun awal tahun 2019 ada penambahan beban baru yakni compressor isotank pada trafo finish mill equipment sebesar 872,5 kVA sehingga total bebannya menjadi 2414,51 kVA.
Hal ini sangat tidak memungkinkan untuk beroperasi bersamaan dengan kondisi total beban tersebut. Maka pada penelitian ini dilakukan percobaan simulasi pada ETAP 16.0.0 dengan 2 kondisi percobaan simulasi pada trafo finish mill equipment. Kondisi I untuk
324 beban lama dan kondisi II hanya beban
baru. Untuk kedua kondisi tersebut dianggap saat beban stabil tanpa gangguan. Simulasi pada ETAP 16.0.0 untuk kedua kondisi tersebut bisa dilihat pada single line diagram gambar 7 simulasi kondisi 1 dan gambar 8 simulasi kondisi 2.
Gambar 7. Simulasi Kondisi 1
Gambar 8. Simulasi Kondisi 2
Sedangkan hasil percobaan simulasi dapat dilihat pada table 3.1 dan table 3.2 berikut ini.
Tabel 3.1 Hasil Daya Aktif & Daya Reaktif pada Saluran Beban Menggunakan ETAP Untuk Kondisi I
Tabel 3.2 Hasil Daya Aktif & Daya Reaktif pada Saluran Beban Menggunakan ETAP Untuk Kondisi II
Pada tabel 3.1 bisa dilihat, aliran daya paling besar terdapat pada feeding
& mill section. Sedangkan pada tabel 3.2 aliran daya paling besar terdapat pada compressor isotank. Menurut persamaan segitiga daya 3 fasa, maka:
Daya pada feeding & mill section:
325
Daya pada compressor isotank:
Perhitungan Daya Beban Terpakai Terhadap Kapasitas Trafo
Berdasarkan data load bus LVMDP trafo finish mill equipment pada tabel 3.1 bisa dihitung sebagai berikut:
Maka persentase pemakaian trafo finish mill equipment pada kondisi 1 dimana semua beban lama beroperasi semua kecuali beban baru (compressor isotank) adalah sebagai berikut:
x 100%
x 100 % = 88,85%
Dari nilai tersebut maka disimpulkan kondisi pembebanan trafo finish mill equipment sudah melewati batas standar ideal operasi karena tidak sesuai dengan SPLN No. 50 Tahun 1997 yaitu batas pembebanan trafo berada pada kisaran 50% - 60% dan dapat dibebani hingga batas ideal pembebanan trafo dengan pertimbangan susut umur trafo, faktor keragaman dan faktor keserempakan beban yaitu 80%.
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
1. Dari hasil penelitian aliran daya sistem kelistrikan di PT. Semen Baturaja (Persero), Tbk pabrik Palembang bahwa kondisi sistem kelistrikan dalam kondisi baik jika seluruh beban pada kondisi 1 beroperasi semua. Namun pembebanan trafo finish mill equipment sudah melewati ambang batas standar ideal operasi yakni 88,85 %.
Saran
1. Untuk itu, perlu dilakukan upgrade kapasitas trafo finish mill equipment setidaknya menjadi 3000kVA jika perseroan ingin mengoperasikan keseluruhan update beban trafo finish mill equipment.
REFERENSI
C. Nur, “Analisa Aliran Daya Sistem Tenaga Listrik PT. Indofood CBP Sukses Makmur, Tbk Divisi Food
Seasoning Semarang
Menggunakan ETAP 12.6,” 2018.
E. A. Z, D. Bayu, and Z. Mughni,
“Analisa Aliran Daya Sistem Tenaga Listrik di PT Zenith Allmart Precisindo,” vol. 2, 2020.
I. Handayani, “Analisis Aliran Daya Dan Gangguan Hubung Singkat Sistem Kelistrikan Pabrik Tonasa V Di Pt Semen Tonasa Menggunakan Etap,” Jur. Tek. Fak. Tek. Univ.
Hasanuddin, pp. 8–138, 2012,
[Online]. Available:
http://digilib.unhas.ac.id/uploaded _files/temporary/DigitalCollection/
MDc5MDI4YTgzMWEzNjZjMGJhNmI wNGMxZDY4ZGM4OTA2NGVkMGM 2Yw==.pdf.
F. Otniel, N. Busaeri, and Sutisna,
“Analisa Aliran Daya Sistem Tenaga Listrik Pada Bagian Penyulang 05Ee0101a Di Area Utilities Ii Pt . Pertamina ( Persero ) Refinery Unit Ivcilacap
326 Menggunakan Metode,” vol. 01,
no. 01, pp. 1–6, 2019.
G. N. Adib and P. Yohanes, “Analisis Aliran Daya Sistem Tenaga Listrik pada Bagian Texturizing di PT Asia Pasific Fibers Tbk Kendal menggunakan Software ETAP Power Station 4.0,” J. Tek. Elektro, vol. 7, no. 1, pp. 7–10, 2015, doi:
10.15294/jte.v7i1.8580.
Suhadi and T. Wrahatnolo, Pembinaan, Direktorat Menengah, Sekolah.
2008.
R. D. Sagala, “Landasan Teori,”
Landasanteori.Com, no. 2012, pp.
1–17, 2009, [Online]. Available:
http://www.landasanteori.com/201 5/09/pengertian-kreativitas-
definisi-aspek.html.
PT PLN(Persero), “Pengenalan Kubikel 20 kV Dan Komponen-Komponennya,”
pp. 1–33, 2010, [Online].
Available:
https://docplayer.info/59005684- 3-pengenalan-kubikel-20-kv-dan- komponen-komponennya.html.
“No Title,” [Online]. Available:
http://www.sinarmetrindo.co.id/ne ws/article/Pentingnya Circuit Breaker yang Berfungsi Sempurna.
D. Kho, “Jenis-jenis Transformator ( Trafo ) Jenis-jenis Transformator ( Trafo ),” [Online]. Available:
https://teknikelektronika.com/jenis -jenis-transformator-trafo/.
R. Zikra, R. I Wayan, and Hasbullah,
“Analisis Tegangan Tembus Kabel Instalasi Listrik,” Electrans, vol. 13, no. 1, pp. 89–98, 2014.
D. Sudarmanto, “Jenis kabel power standart pln,” [Online]. Available:
https://www.academia.edu/10081 908/JENIS_KABEL_POWER_STAND ART_PLN.
S. Toto, “(PDF) Pengantar Proteksi Sistem Tenaga Listrik Berbasis Software ETAP,” no. June, 2020,
[Online]. Available:
https://www.researchgate.net/publ ication/342548685_Pengantar_Prot eksi_Sistem_Tenaga_Listrik_Berba sis_Software_ETAP.
![Gambar 1. Sistem Penyaluran Tenaga Listrik [7]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/3297062.3792743/3.892.495.754.713.878/gambar-sistem-penyaluran-tenaga-listrik.webp)
![Gambar 2. Bentuk dan Simbol Transformator [10]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/3297062.3792743/4.892.515.728.114.264/gambar-bentuk-dan-simbol-transformator.webp)
