JESCE (Journal of Electrical and System Control Engineering)

(1)

JESCE

(Journal of Electrical and System Control Engineering)

Available online http://ojs.uma.ac.id/index.php/jesce

Perencanaan Gardu Hubung Ditinjau dari Aspek Teknis Drop Tegangan untuk Perbaikan Sistem Kelistrikan

Kota Medan

Design of Substation from the Technical Aspect of Voltage Drop for Repairing the Medan City Electrical System

Oni Afriyandi^1)*, Surya Hardi²⁾, & Rohana³⁾

1, 2, 2) Magister Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara, Indonesia

Diterima: Februari 2022; Disetujui: Juli 2022; Dipublikasi: Agustus 2022

*Coresponding Email: [email protected] Abstrak

Pembangunan Gardu Hubung Teladan bertujuan untuk percepatan dalam pemindahan dan pengendali beban listrik ketika pemadaman listrik terjadi, program pelaksanaan pemeliharaan atau untuk maksud mempertahankan kontinuitas pelayanan di kota Medan. Rekonfigurasi jaringan dilakukan dengan memindahkan beban sebahagian dari Penyulang TT05, Penyulang DA05, Penyulang DA06 dan Penyulang DN03. Beban penyulang tersebut dialihkan ke Gardu Hubung Teladan melalui Penyulang ACSTL01 sebesar 54,4 amper, Penyulang ACSTL02 sebesar 28,1 amper, Penyulang ACSTL03 sebesar 34,4 amper dan Penyulang ACSTL04 sebesar 31,5 amper. Rekonfigurasi jaringan di Gardu Hubung Teladan mengakibatkan perubahan data parameter dari jaringan saat ini diantaranya drop tegangan yang diijinkan maksimum 5 %, tegangan kerja pada Gardu Hubung Teladan masih terpenuhi. Dengan pembangunan Gardu Hubung Teladan diperoleh konfigurasi jaringan yang optimal sesuai standard teknis Persentase Vd (Voltage Drop) terbesar berada di section 3 Penyulang DN03 Gardu Induk Denai sebesar 2,73%, sesuai SPLN no 72 tahun 1987 masih terpenuhi.

Kata Kunci: Drop tegangan, Gardu Hubung, Rekonfigurasi.

Abstract

Design of Teladan’s substations is to control the electrical load when there is power outage, maintenance period or for continuity of service in the city of Medan. Network reconfiguration performed by moving the load from Feeder TT05, Feeder DA05, Feeder DA06 and Feeder DN03. The feeder load is transferred to the Teladan’s Substation through the ACSTL01 feeder of 54.4 amperes, the ACSTL02 feeder of 28.1 amperes, the ACSTL03 feeder of 34.4 amperes and the ACSTL04 feeder of 31.5 amperes. Network reconfiguration at Teladan’s Substation results in changes the current network, the maximum allowable voltage drop is 5%

and still fulfilled. By Designing of Teladan’s Substations, the optimal network configuration is obtained according to technical standards. The largest Vd (Voltage Drop) percentage is in section 3 Feeder DN03 of the Denai Substation at 2.73%, according to SPLN no. 72 of 1987 still fulfilled.

Keywords: Voltage drop, Substation, Reconfiguration.

(2)

2

How to Cite: Afriyandi. Oni, Hardi, S, & Rohana. (2022). Perencanaan Gardu Hubung Ditinjau dari Aspek Teknis Drop Tegangan untuk Perbaikan Sistem Kelistrikan Kota Medan. JESCE (Journal of Electrical and System Control Engineering). 6 (1): 1-8

(3)

PENDAHULUAN

Dikarenakan pertumbuhan kebutuhan suplay tenaga listrik di daerah kota Medan cukup tinggi, menyebabkan perencanaan untuk perluasan jaringan listrik menjadi lebih kompleks. Dengan meningkatnya pemakaian energy listrik pada pelanggan juga akan menaikkan drop tegangan dan daya pada jaringan, bila tidak ada prediksi dan perencanaan yang baik. Diantaranya saluran menjadi lebih panjang dan berakibat arus beban yang mengalir menjadi lebih besar. Saat ini beban puncak Sumatera Utara 1711,13 MW dimana kota Medan sendiri 351,68 MW yang dipasok dari 78 penyulang.

Untuk memperkecil kehilangan daya dan drop tegangan dapat diantisipasi dengan beberapa tindakan diantaranya penambahan suplay energy listrik, pemasangan kapasitor bank, merubah pola operasi jaringan eksisting.

Drop tegangan

Secara umum berkurangnya tegangan kirim pada saluran atau disebut drop tegangan berbanding lurus dengan panjang saluran dan beban, sedangkan luas penampang saluran berbanding terbalik. Perusahaan kelistrikan menetapkan toleransi batas minimum dan maksimum untuk tegangan. Dijelaskan pada SPLN no 72 tahun 1987 sebuah JTM dengan kriteria drop tegangan spindel

maksimum 2 % dan maksimum 5 % pada jaringan open loop atau radial. Hambatan listrik (R) dan reaktansi (X) saluran merupakan penyebab drop tegangan pada.

Pada penghantar atau saluran drop tegangan (Vd) yang mempunyai impedansi (Z) dan membawa arus (I) dapat dinyatakan dengan persamaan:

(1)

Dalam paper ini akan dibahas drop tegangan (Vd) yaitu selisih antara tegangan kirim (Vs) dengan tegangan terima (Vr), sehingga drop tegangan dapat didefinisikan dengan persamaan:

(2)

Pada sistem jaringan 3 phasa besarnya drop tegangan dinyatakan dengan persamaan:

√ (3) Pada panjang saluran arus bolak- balik impedansi penghantar dan beban yang dipikul mempengaruhi besarnya drop tegangan, sehingga untuk jarak saluran yang dekat drop tegangan tidak begitu berarti. Persentase drop tegangan dapat dirumuskan sebagai berikut:

(4)

dimana:

% Vd = Persentase drop tegangan (%) S = Daya tersalur 3 fasa (MVA) R = Resistansi jaringan (ohm/km) X = Reaktansi jaringan (ohm/km) L = Panjang jaringan (kms)

3

(4)

kV = Tegangan fasa-fasa

Perhitungan drop tegangan bertujuan tidak hanya untuk peralatan sistem saja namun juga untuk dapat menjamin kualitas tegangan terima yang dapat dipertahankan dalam batas-batas yang layak. Oleh karena itu perlu diketahui hubungan fasor antar tegangan dan arus serta reaktansi dan resistansi pada perhitungan yang tepat.

GH (Gardu Hubung)

Bila terjadi pemadaman baik terencana maupun tidak terencana, gardu hubung atau switching substation berfungsi sebagai sarana manuver pengendali beban listrik yang dapat dioperasikan manual maupun otomatis (sistem SCADA). Gardu hubung terdiri dari rangkaian saklar beban dan pemutus tenaga yang terhubung paralel. Untuk pelanggan khusus gardu hubung juga dapat dilengkapi pemutus tenaga pembatas beban. Bentuk fisik gardu hubung tidak berbeda dengan gardu distribusi tipe beton. Cell kubikel tersusun sedemikian rupa dengan fungsi masing- masing seperti pemutus beban atau pengaman trafo distribusi. Ruang untuk sarana pelayanan kontrol jarak jauh (sistem SCADA) dapat berada pada ruang yang sama dengan ruang gardu hubung, ruang baterai juga tersedia sebagai sumber DC untuk suplay peralatan relay proteksi.

Diagram satu garis gardu hubung dapat dilihat pada Gambar 1.

LBS LBS LBS LBS LBS LBS LBS

LBS LBS LBS

Gambar 1. Diagram satu garis Gard Hubung dengan 10 cell kubikel

METODE PENELITIAN

Data yang digunakan adalah data teknis penyulang dan Gardu Hubung Teladan. Data tersebut dihitung dengan rumusan persentase drop tegangan sesuai dengan persamaan (4) dan juga disimulasikan dengan Etap 16.0.0.

Simulasi Etap hanya sebagai perbandingan dengan hasil perhitungan persamaan (4).

Kondisi jaringan sebelum ada (GH) Gardu Hubung Teladan terdiri dari satu penyulang dari (GI) Gardu Induk Titi Kuning (Penyulang TT05) dan tiga penyulang dari Gardu Induk Denai (Penyulang DA05, DA06 dan DN03).

Masing-masing jaringan tersebut berdiri sendiri atau radial. Persentase drop tegangan dihitung setelah rekonfigurasi jaringan di Gardu Hubung dan dibagi dalam beberapa section.

Dari data teknis penyulang Gardu Induk Titi Kuning diperoleh resistansi R =

(5)

0,2162 ohm/kms dan reaktansinya X = 0,3305 ohm/kms begitu juga dengan Cos φ

= 0,85 dan Sin φ = 0,53. Besaran di tiap section sama dikarenakan jenis penghantar dan luas penampang penghantar sama.

Tabel 1. Data teknis Penyulang TT05 Penyulang

TT05 Section

1 Section

2 Section

3 Section 4 S (beban)

MVA 5,394 4,194 3,438 1,898 L (pjg)

kms 0,51 1,73 0,86 0,38

Untuk data teknis penyulang Gardu Induk Denai pada penyulang DA05, DA06, DN03 data teknis reaktansi, resistansi, Cos φ dan Sin φ sama dengan data di penyulang Gardu Induk Titi Kuning dikarenakan jenis penghantar dan luas penampang juga penghantar sama.

Tabel 2. Data teknis Penyulang DA05, DA06,DN03 Penyulang

DA05 Section

1 Section

2 Section

MVA 7,810 4,675 2,752 0,979 L (pjg)

kms 1,01 1,09 1,27 1,04

Penyulang

DA06 Section

1 Section

2 Section

MVA 5,018 4,020 1,200 -

L (pjg)

kms 2,35 2,01 1,34 -

Penyulang

DN03 Section

1 Section

2 Section

MVA 6,111 5,316 3,860 1,100 L (pjg)

kms 3,50 1,20 2,75 0,65

Gambar diagram satu garis kawasan Stadion Teladan dan Diagram alir

penelitian ditunjukkan seperti pada gambar 2 dan gambar 3.

Gambar 2. Diagram satu garis kawasan Stadion Teladan

Gambar 3. Diagram alir penelitian

5

(6)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Beroperasinya GH Teladan menyebabkan perubahan konfigurasi jaringan saat ini, perubahan ini disebabkan oleh peralihan sebagian jaringan dan beban distribusi dari penyulang lama ke penyulang baru. Rekonfigurasi jaringan pada paper ini dilakukan dengan memindahkan sebahagian beban penyulang dari Penyulang TT05, DA05, DA06, DN03 ke GH Teladan yang juga sudah terhubung dengan penyulang baru dari Gardu Induk Listrik dan terdiri dari dua penyulang ekspress. Sesuai dengan persamaan (4) diperoleh persentase drop tegangan pada penyulang lama TT05 section 1 sebesar:

= S. .Cos .Sin 00 k

= 0,5 0, 0,85 0,3305 0,53 00 0

Besaran drop tegangan hasil perhitungan dan hasil simulasi menggunakan ETAP pada section 1 sampai dengan section 3 pada Penyulang lama TT05 Gardu Induk Titi Kuning dan Penyulang baru ACSTL01 pada section 1 dan section 2 akan ditampilkan pada Tabel 3 dan Tabel 4.

Tabel 3. Drop tegangan GI Titi Kuning penyulang lama TT05

Section Volt hitungan

(kV)

Volt ETAP

(kV)

Vd

hitungan (%)

Vd

ETAP (%)

1 19,97 19,97 0,16 0,16

2 19,90 19,92 0,52 0,40

3 19,87 19,91 0,64 0,47

Tabel 4. Drop tegangan GH Teladan penyulang baru ACSTL01

(kV)

Volt ETAP

(kV)

Vd

hitungan (%)

Vd

ETAP (%)

1 19,86 19,87 0,70 0,63

2 19,85 19,87 0,75 0,64

Dari data Tabel 3 dan Tabel 4 perhitungan drop tegangan penyulang lama GI Titi Kuning dan penyulang baru GH Teladan diperoleh hasil persentase drop tegangan terbesar berada di GH Teladan pada penyulang ACSTL01 section 2 dengan besaran 0,75% atau 19,85 kV.

Pada paper ini GI Denai terdiri dari tiga penyulang yakni penyulang DA05, DA06, DN03 yang tiap penyulang terdiri dari beberapa section. Tiap section terakhir beban dialihkan ke GH Teladan.

Pemindahan beban mengakibatkan perubahan besaran drop tegangan dari masing-masing penyulang. Dengan menggunakan persamaan (4) diperoleh persentase drop tegangan pada penyulang GI denai seperti pada Table 5

Tabel 5. Drop tegangan GI Denai penyulang lama DA05

(kV)

Volt ETAP

(kV)

Vd

hitungan (%)

Vd

ETAP (%)

1 19,88 19,75 0,62 1,26

2 19,80 19,67 0,98 1,65

3 19,76 19,63 1,19 1,88

(kV)

Volt ETAP

(kV)

Vd

hitungan (%)

Vd

ETAP (%)

1 19,86 19,87 0,70 0,63

2 19,85 19,87 0,77 0,66

(7)

Dari data Tabel 5 dan Tabel 6 hasil perhitungan drop tegangan terbesar berada pada penyulang lama di GI Denai section 3 dengan besaran 1,19 % atau 19,76 kV. Dengan menggunakan persamaan (4) perhitungan drop tegangan pada GI Denai penyulang lama DA06 dan tegangan pada GH Teladan penyulang baru ACSTL03 diperoleh drop tegangan seperti pada Tabel 7 dan Tabel 8.

Tabel 7. Drop tegangan GI Denai penyulang lama DA06

(kV)

Volt ETAP

(kV)

Vd

hitungan (%)

Vd

ETAP (%)

1 19,84 19,77 0,81 1,13

2 19,74 19,70 1,32 1,48

(kV)

Volt ETAP

(kV)

Vd

hitungan (%)

Vd

ETAP (%)

1 19,86 19,87 0,70 0,63

2 19,85 19,87 0,73 0,64

Besaran drop tegangan tertinggi terdapat pada penyulang lama DA06 GI Denai dengan persentase 1,32 % atau 19,74 kVA seperti data Tabel 7 dan Tabel 8.

Untuk penyulang DN03 GI Denai dan dengan menggunakan persamaan (4) diperoleh drop tegangan seperti pada Tabel 9 dan Tabel 10.

Tabel 9. Drop tegangan GI Denai penyulang lama DN03

(kV)

Volt ETAP

(kV)

Vd

hitungan (%)

Vd

ETAP (%)

1 19,69 19,54 1,57 2,29

2 19,59 19,51 2,04 2,46

3 19,45 19,40 2,73 3,03

(kV)

Volt ETAP

(kV)

Vd

hitungan (%)

Vd

ETAP (%)

1 19,86 19,87 0,70 0,63

2 19,84 19,87 0,80 0,66

Dari hasil perhitungan persentase drop tegangan pada penyulang GI Titi Kuning dan GI Denai baik itu pada penyulang lama GI maupun penyulang baru GH, diperoleh persentase drop tegangan tertinggi terdapat pada penyulang lama DN03 GI Denai di section 3 dengan besaran 2,73 % atau 19,45 kV.

Tingginya persentase drop tegangan pada penyulang ini dikarenakan pada paper ini penyulang DN03 merupakan penghantar yang terpanjang dengan panjang saluran 3,5 kms dari Gardu Induk.

SIMPULAN

Pembangunan GH Teladan didapatkan perubahan parameter yang lebih baik dari aspek teknis. Persentase Vd

terbesar berada di section 3 Penyulang lama DN03 Gardu Induk Denai sebesar 2,73%, sesuai SPLN no 72 tahun 1987 masih terpenuhi. GH Teladan tidak hanya sebagai pusat manuver beban namun juga faktor perbaikan tegangan untuk meningkatkan kualitas layanan secara teknis kepada pelanggan.

DAFTAR PUSTAKA

Anisah, Siti dkk. (2018). Analisis Perbaikan Tegangan Ujung Pada Jaringan Tegangan Menengah 20 KV Express Trienggadeng

7

(8)

Daerah Kerja PT PLN (Persero) Area Sigli Rayon Meureudu Dengan Simulasi E-Tap, Journal of Electrical and System Control Engineering, 2 (1): 26-32.

A. Tanjung. (2014). Rekonfigurasi Sistem Distribusi 20 kV Gardu Induk Teluk Lembu dan PLTMG Langgam Power Untuk Mengurangi Rugi Daya dan Drop Tegangan, Sains,Teknologi dan Ind., 11 (2): 160–166.

Bai, Xuefeng. (2016). Distribution network reconfiguration validation with uncertain loads – network configuration determination and application, The Institution of Engineering and Technology, 10 (12): 2852- 2860.

Hutauruk, T.S, (1982). Transmisi Daya Listrik, Penerbit Erlangga, Institut Teknologi Bandung.

I.G.Nyoman dkk. (2019). Analisa Rekonfigurasi Jaringan Distribusi 20 kV Pada Penyulang Berawa Untuk Menurunkan Losses dan Drop Tegangan Penyaluran Tenaga Listrik, Jurnal Spektrum, 6 (2): 67.

Sallam, A.A., Malik, O.P. (2011). Electric Distribution Systems. Canada: IEEE Press.

Santoso, Budi. (2017). Perbaikan Jaringan Tegangan Menengah 20 KV Penyulang Tomat Gardu Induk Mariana Sumatera Selatan, Jurnal Energi dan Kelistrikan, 9 (1).

Short, T. (2006). Electric Power Distribution Equipment and Systems. USA: CRC Press.

SPLN 1. (1995). Tegangan-tegangan Standar, Penerbit P.T. PLN (Persero), Jakarta.

SPLN 72:1987. Spesifikasi Desain untuk Jaringan Tegangan Menengah (JTM) dan Jaringan Tegangan Rendah (JTR).

Suprianto. (2018). Analisa Tegangan Jatuh pada Jaringan Distribusi 20 kV PT.PLN Area Rantau Prapat Rayon Aek Kota Batu, Journal of Electrical Technology, 3 (2).

Tambunan, Mangapul. (2018). Studi Pemisahan Beban Penyulang Baru SKTM GIS Pantai Indah Kapuk, Energi & Kelistrikan, 9 (1): 16- V. Janis dkk. (2013). Perencanaan Sistem Distribusi 25.

20 KV Siau Tahun 2020, E-Journal Tek.

Elektro Dan Komput, 2 (1):1-8.

Wiley, J & Wiley, S. (2011). Electric Distribution System. Canada: IEEE Press.

Zuhal. (1988). Dasar Teknik Tenaga Listrik Dan Elektronika Daya. Penerbit P.T. Gramedia, Jakarta.