ANALISIS KUALITAS DAYA DAN CARA PENINGKATANNYA PADA JARINGAN
DISTRIBUSI TEGANGAN MENENGAH DAN RENDAH EDTL TIMOR LESTE DI
SISTEM PLTD KABUPATEN BAUCAU
REINALDO GUTERRES DA CRUZ - 2208100627Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga
Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Kampus ITS, Keputih-Sukolilo, Surabaya-60111
Email:
rgdacruz@gmail.com
ABSTRAK
Timor leste adalah salah satu negara termuda yang terpisah dengan Indonesia pada tahun 1999, yang saat ini sedang membangun infrastruktur baru disegala bidang baik secara administrasi maupun secara fisik namun tidak terlepas dari banyak kendala dan kekurangan yang dihadapi dan salah satu kendalanya adalah dibidang kelistrikan tentang kualitas daya listrik yang kurang baik dan tidak stabil sehingga sering terjadi pemadaman listrik tiba-tiba dan tegangan listrik yang fluktuatifyang mempengaruhi aktivitas masyarakat, karena sistem tenaga yang andal dan kualitas daya listrik yang baik mempunyai kontribusi yang sangat penting bagi kehidupan masyarakat Timor Leste untuk melakukan aktivitas sehari-hari.
Sistem pembangkit tenaga listrik di kabupaten Baucau adalah Pembangkit Listrik Tenaga Diesel dengan daya 2.953 MW, 400 V dan 20 KV untuk tegangan Primer dan 380/220 V untuk tegangan sekunder, dari tiga buah generator yang tersedia yang dapat dijalankan secara bersamaan maupun secara sendiri-sendiri tergantung dari besarnya beban yang ada, dan pembangkit ini dapat menyalurkan daya kekonsumen di kota Baucau dan kebeberapa Desa yang jaraknya belasan kilometer yang tersambung dengan pembangkit dan jaringan tersebut. Apabila penurunan tegangan yang terjadi melebihi batas toleransi yang diijinkan, maka secara teknis akan mengakibatkan terganggunya kinerja peraltan listrik konsumen. Berdasarkan hubungan tegangan dan daya rekatif tersebut, maka tegangan dapat diperbaiki dengan mengatur aliran daya reaktif. Kapasitor pada sistem daya listrik menimbulkan daya reaktif, sehingga pemasangannya pada sistem distribusi menjadikan losses akibat aliran daya reaktif pada saluran dapat dikurangi sehingga kebutuhan arus menurun dan tegangan mengalami kenaikan. Salah satu metode yang digunakan untuk analisa aliran daya dengan menggunakan software Etap 4.
Kata Kunci: Daya, Tegangan dan kapasitor
1. Pendahuluan
Dalam menyalurkan daya listrik dari tempat pengirim atau pusat pembangkit listrik ke konsumen di Timor Leste saat ini menggunakan sistem tenaga listrik dengan penyaluran tenaga listrik tegangan menenggah (Primer) dan sistem distribusi tegangan rendah (sekunder). Dalam sistem distribusi selalu pokok permasalahan tegangan muncul yang tidak terlepas dari besarnya tegangan peralatan yang dipakai oleh konsumen yang telah ditentukan. Bila tegangan sistem distribusi terlalu tinggi atau terlalu rendah dan melewati nilai-nilai batas toleransi yang telah ada maka tegangan tersebut akan mengganggu stabilitas tegangan kerja dari pada peralatan listrik bahkan bisa merusak peralatan konsumen. Selain dari pada turun naiknya tegangan pada sistem distribusi yang mengganggu kualitas daya, lebih fatal lagi jika terjadi pemadaman listrik yang terlalu sering dengan waktu padam yang lama dan tegangan listrik yang tidak stabil, merupakan refleksi dari keandalan dan kualitas listrik yang kurang baik, dimana akibatnya dapat dirasakan secara langsung oleh pelanggan.
Sistem tenaga listrik yang andal dan energi listrik dengan kualitas yang baik dan memenuhi standar, mempunyai kontribusi yang sangat penting bagi kehidupan masyarakat.
Beban sistem bervariasi dan besarnya berubah-ubah sepanjang waktu. Bila beban meningkat maka tegangan diujung penerimaan menurun dan sebaliknya bila beban berkurang maka tegangan di ujung penerimaan naik.
Perusahaan dan kantor-kantor yang bergerak diberbagai bidang akan mengalami kemacetan, kegiatan administrasi akan terganggu dan kerugian cukup besar jika terjadi pemadaman listrik tiba-tiba atau tegangan listrik yang tidak stabil, dimana aktifitasnya akan terhenti dan produk yang dihasilkannya dari suatu usaha menjadi rusak atau gagal diproduksi.
Faktor lain yang ikut mempengaruhi perubahan tegangan sistem adalah rugi daya yang disebabkan oleh adanya impedansi seri penghantar saluran, rugi daya ini menyebabkan jatuh tegangan. Oleh karena itu konsumen yang letaknya jauh dari titik pelayanan akan cenderung menerima tegangan relatif lebih rendah, bila dibandingkan dengan tegangan yang diterima konsumen yang letaknya dekat dengan pusat pelayanan.
Perubahan tegangan pada dasarnya disebabkan oleh adanya hubungan antara tegangan dan daya reaktif. Jatuh tegangan dalam penghantar sebanding dengan
daya reaktif yang mengalir dalam penghantar tersebut. Berdasarkan hubungan ini maka tujuan dari Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui kualitas daya dengan menganalisa sistem jaringan distribusi, analisa kapasitas generator pembangkit dan transformator distribusi terhadap daya pelanggan terpasang, dan analisa aliran daya dengan software Etap 4 guna mengetahui seberapa besarnya rugi tegangan, rugi daya aktif dan reaktif yang ada yang mengakibatkan menurungnya kualitas daya dan efisiensi kerjanya dan Bagaimana cara menangulanginya untuk meningkatkan kualitas daya pada system tersebut.
2. Teori Penunjang
2.1 Pengertian Kualitas Daya Kualitas daya listrik adalah
a. Kontinuitas
tenaga listrik yang andal, energi listrik dengan kualitas yang baik dan memenuhi standar, mempunyai kontribusi yang sangat penting bagi kehidupan masyarakat jaman sekarang. Pengertian ini didasarkan dari tiga komponem penting tentang kualitas daya listrik, yaitu:
Adalah keadaan yang memberikan lamanya waktu bagi konsumen dapat menggunakan energi listrik tanpa terganggu maupun terputus yang dapat memuaskan konsumen maka pembangkit dan penyaluran tersebut dapat dikatakan memiliki tingkat kualitas daya listrik yang baik.
b. Level tegangan
Tegangan yang baik adalah tegangan yang tetap stabil pada nilai yang telah ditentukan. Walaupun terjadinya fluktuasi (ketidak stabilan) pada tegangan ini tidak dapat di hindarkan, tetapi dapat di minimalkan sesuai variasi tegangan yang dapat diatur dalam suatu standar tertentu.
c.
Adalah nilai yang menunjukkan tingkat penggunaan energi listrik yang dimanfaatkan oleh konsumen secara optimal.
Efisiensi
Secara umum nilai kualitas daya listrik yang diinginkan oleh konsumen, antara lain:
a. Terjaminnya kualitas daya yang disalurkan kepihak konsumen.
b. Terdapat regulasi tegangan yang ketat. c. Harmonisa tegangan yang serendah mungkin. d. Jika terjadi fluktuasi tegangan, tidak boleh berdampak negative terhadap peralatan listrik yang ada.
2.2. Sistem Distribusi Daya Listrik
Sistem tenaga listrik merupakan suatu sistem yang tersusun dari beberapa macam peralatan
dan listrik seperti: generator, transformator,jaringan tenaga listrik dan beban-beban listrik atau pelanggan. Pendistribusian tenaga listrik adalah bagian dari suatu proses sistem tenaga listrik yang secara garis besar dapt dibagi menjadi tiga tahap yaitu:
1. Pusat pembangkit tenaga listrik (di Timor Leste
saat ini semuanya masih menggunakan Pusat pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) )
2. Proses penyaluran daya distribusi dengan
tegangan primer (20 KV) dari pusat pembangkit ke transformator-transformator distribusi 380/220 Volt.
3. Proses pendistribusian tenaga listrik dengan
tegangan rendah melalui jaringan Distribusi sekunder (misal 380/ 220 Volt).
Generator Trafo Step up Jaringanprimer
Beban 220/380 V Trafo distribusi 20 kV 20 kV 400 V
Gambar 2. Susunan sistem distribusi Daya Listrik Primer dan Sekunder
Peralatan-peralatan jaringan distribusi adalah Transformator induk untuk menaikan tegangan dari 400 V ke 20 kV, jaringan Distribusi sekunder suatu jaringan dengan sistem tegangan 380 volt ke 220V. Klasifikasikan Jaringan distribusi menurut strukturnya
1. struktur jaringan radial 2. struktur jaringan loop 3. struktur jaringan spindle
2.3 Sistem Regulasi Tegangan
Jatuh tegangan adalah selisih antara tegangan ujung pengiriman dan tegangan ujung penerimaan, jatuh tegangan disebabkan oleh hambatan dan arus, pada saluran bolak-balik besarnya tergantung dari impedansi dan admitansi saluran serta pada beban dan faktor daya.
Jatuh tegangan relatif dinamakan regulasi tegangan dan dinyatakan dengan rumus:
Vreg = ………(1)
Vs = Tegangan ujung pengiriman (volt) Vr = Tegangan ujung penerimaan (volt)
Saluran daya umumnya melayani beban yang memiliki faktor daya tertinggal.
Faktor-faktor yang mendasari bervariasinya tegangan sistem distribusi adalah:
- konsumen pada umumnya memakai peralatan yang memerlukan tegangan tertentu.
- Letak konsumen tersebar, sehingga jarak tiap konsumen dengan titik pelayanan tidak sama - Pusat pelayanan tidak dapat diletakkan merata atau tersebar.
akan cenderung menerima tegangan relatif lebih rendah dibandingkan dengan konsumen yang letaknya dekat dengan pusat pelayanan.
Metoda-metoda yang digunakan untuk memperbaiki kualitas tegangan agar regulasi tegangan saluran distribusi tidak terlalu besar adalah
- pemasangan kapasitor paralel dalam saluran distribusi primer
- pemakaian transformator berpeubah sadapan (tap
changing transformer)
2.4 Kapasitor pada Jaringan Distribusi
Kapasitor pada sistem daya listrik menimbulkan daya reaktif untuk memperbaiki tegangan dan factor daya, karenanya menambah kapasitor sistem akan mengurangi kerugian. Pemasangan peralatan kapasitor parallel pada jaringan distribusi mengakibatkan losses akibat aliran daya reaktif pada saluran dapat dikurangi sehingga kebutuhan arus menurun dan tegangan mengalami kenaikan sehingga kapasitas sistem bertambah.
Gambar 3. Kapasitor dengan Sumber Bolak – Balik
Gambar 4. Paralel kapasitor terhadap beban Manfaat penggunaan kapasitor paralel: - mengurangi kerugian
- memperbaiki kondisi tegangan
- mempertinggi kapasitas pembebanan jaringan Kapasitor paralel membangkitkan daya reaktif negatif (panah kebawah) dan beban membangkitkan daya reaktif positif (panah keatas), jadi pengaruh dari kapasitor adalah untuk mengurangi aliran daya reaktif di dalam jarigan sehingga daya reaktif yang berasal dari sistem menjadi
Q2 (total) = Q1 (beban) – Qc.
Qc adalah daya reaktif yang dibangkitkan oleh kapasitor paralel.
2.5 Jaringan Pada Sistem Distribusi Primer
Jaringan Pada Sistem Distribusi tegangan menengah (Primer, (20KV) dapat dikelompokkan menjadi beberapa model diantaranya, yaitu Jaringan Radial, Jaringan hantaran penghubung (Tie Line), Jaringan Lingkaran (Loop),Jaringan Spindel
1. Jaringan Radial
Sistem distribusi dengan pola Radial seperti Gambar 5. Adalah sistem distribusi yang paling sederhana dan ekonomis. Pada sistem ini terdapat beberapa penyulang yang menyuplai beberapa gardu distribusi secara radial.
Gambar 5. Sistem distribusi jaringan radial
Pelayanan tenaga listrik pada suatu daerah beban tertentu dilakukan dengan memasang transformator stepdown pada sembarang titik pada jaringan yang sedekat mungkin dengan daerah beban yang dilayaninya. Transformator ini berfungsi untuk menurunkan tegangan sistem agar dapat dikomsumsikan pada beban konsumen.
Namun keandalan sistem ini lebih rendah dibanding dengan sistem lainnya. Kurangnya keandalan disebabkan karena hanya terdapat satu jalur utama yang menyuplai gardu distribusi, sehingga apabila jalur utama tersebut mengalami gangguan, maka seluruh gardu akan ikut padam.
Kerugian lain yaitu mutu tegangan pada gardu distribusi yang paling ujung kurang baik, hal ini dikarenakan jatuh tegangan terbesar ada diujung saluran.
2.6 Jaringan Hantaran Penghubung (Tie Line)
Sistem distribusi Tie Line seperti Gambar 6 digunakan untuk pelanggan penting yang tidak boleh padam (Bandar Udara, Rumah Sakit, dan lain-lain
Gambar 6. Sistem Jaringan Distribusi Radial dengan Tie dan Switch Pemisah
Bentuk ini merupakan modifikasi bentuk dasar radial dengan menambahkan Tie dan switch pemisah, yang diperlukan untuk mempercepat pemulihan pelayanan bagi konsumen, dengan cara menghubungkan area-area yang tidak terganggu para feeder bersangkutan, dengan feeder di sekitarnya. Dengan demikian bagian feeder yang terganggu dilokalasir dan bagian feeder lainya yang sehat segera dapat dioperasikan kembali, dengan cara melepas switch terhubung ketitik gangguan dan menhubungkan bagian feeder yang sehat ke feeder di sekitarnya.
3. Jaringan Lingkaran (Loop)
Pada Jaringan Tegangan Menengah Struktur Lingkaran (Loop) seperti Gambar 7. dimungkinkan pemasokannya dari beberapa gardu induk,sehingga dengan demikian tingkat keandalannya relatif lebih baik.
Gambar 7. Sistem distribusi Lingkaran (Loop)
Sistem ini disebut rangkaian tertutup karena saluran primer yang menyalurkan daya listrik sepanjang daerah beban yang dilayani membentuk suatu rangkaian tertutup.
4. Jaringan Spindel
Sistem Spindel seperti pada Gambar 8. adalah suatu pola kombinasi jaringan dari pola Radial dan Ring. Spindel terdiri dari beberapa penyulang (feeder) yang tegangannya diberikan dari Gardu Induk dan tegangan tersebut berakhir pada sebuah Gardu Hubung (GH).
Gambar 8 sistem distribusi Spindel
Pada sebuah spindel biasanya terdiri dari beberapa penyulang aktif dan sebuah penyulang cadangan (express) yang akan dihubungkan melalui
gardu hubung. Pola Spindel biasanya digunakan pada jaringan tegangan menengah (JTM) yang menggunakan kabel tanah/saluran kabel tanah tegangan menengah (SKTM).
Namun pada pengoperasiannya, sistem Spindel berfungsi sebagai sistem Radial. Di dalam sebuah penyulang aktif terdiri dari gardu distribusi
yang berfungsi untuk mendistribusikan tegangan kepada konsumen baik konsumen tegangan rendah (TR) atau tegangan menengah (TM).
2.7 Transformator Distribusi
Trasformator adalah salah satu alat listrik yang memegang peranan sangat penting dalam sistem distribusi yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik kerangkaian listrik yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi-elektromagnetik. Transformator dapat digunakan baik dalam bidang elektronik maupun dalam bidang tenaga listrik, dalam pemakaiannya transformator dapat dikelompokan menjadi:
1.Transformator daya.
2.Transformator distribusi yaitu mengubah tegangan menengah menjadi tegangan rendah.
3.Transformator pengukuran yaitu transformator arus dan transformator tegangan.
Perbandingan lilitan dan perbandingan Ggl induksi pada kumparan primer dan sekunder dapat ditulis sebagai berikut:
a = ………...……….. (2)
a = adalah nilai perbandingan lilitan transformator (turn ratio)
ep = Ggl induksi pada kumparan primer
es = Ggl induksi pada kumparan sekunder
Np = Jumlah lilitan kumparan primer
Ns = Jumlah lilitan kumparan sekunder
2.8 Perumusan Daya Listrik Arus Bolak-Balik
Dalam sistem listrik Arus Bolak-Balik ada tiga jenis daya yang dikenal, khususnya untuk beban yang memiliki impedansi (Z), yaitu:
1. Daya aktif (P)
Daya aktif adalah daya yang digunakan
untuk melakukan usaha sebenarnya, satuan
adalah watt (W) dan rumus dapat ditulis sebagai:
P = V. I. Cos θ (watt)……….…………..……..(3)2. Daya semu (S, VA, Volt Amper)
Sedangkan daya semu dinyatakan dengan satuan Volt Ampere (disingkat, VA), menyatakan
kapasitas peralatan listrik, seperti yang tertera pada peralatan generator dan transformator.
S = P +jQ……….………..……..….………..(4)
Dimana daya semu (S) merupakan hasil penjumlahan daya aktiv (P) dengan daya reaktif (jQ) secara vektoris.
Daya semu merupakan hasil perkalian langsung antara tegangan kerja dengan Arus konsumsi peralatan listrik yang terpasang.
S = V x I……….………...(5)
3. Daya reaktif (Q, VAR, Volt Amper Reaktif)
Daya reaktif adalah daya yang digunakan untuk
menghasilkan fluks magnetik. Satuannya adalah Volt Ampere Reaktive (VAR). Beban yang bersifat induktif akan membutuhkan daya reaktif sedangkan beban kapasitif menyumbangkan daya reaktif.
Q = V.I. Sin θ (Var)……… ……..(6)
Hubungan dari ketiga daya di atas dapat digambarkan melalui segitiga daya berikut:
Gambar 8. Segitiga Daya
Ada juga yang dikenal dengan faktor daya atau faktor kerja, yaitu perbandingan antara daya aktif (watt) dengan daya semu/daya total (VA), atau cosinus sudut antara daya aktif dan daya semu/daya total.
Cos
……….…………(7)
2.9 ETAP (Electrical Transient Analysis
Program)
E T A P (Electrical Transient Analysis
Program) PowerStation adalah software untuk power
sistem yang bekerja berdasarkan plant (project). Setiap plant harus menyediakan modelling peralatan dan alat - alat pendukung yang berhubungan dengan analisa yang akan dilakukan. Misalnya generator, data motor, data transformator data kabel dll. Sebuah plant terdiri dari sub-sistem kelistrikan yang membutuhkan sekumpulan komponen elektris yang
khusus dan saling berhubungan. Dalam PowerStation, setiap plant harus menyediakan data base untuk keperluan itu.
ETAP PowerStation dapat melakukan penggambaran single line diagram secara grafis dan mengadakan beberapa analisa/studi yakni Load Flow (aliran daya), Short Circuit (hubung singkat), motor starting, harmonisa, transient stability, protective device coordination, dan cable derating.
ETAP PowerStation juga menyediakan fasilitas Library yang akan mempermudah desain suatu sistem kelistrikan. Library ini dapat diedit atau dapat ditambahkan dengan informasi peralatan bila perlu.
Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam bekerja dengan ETAP PowerStation adalah :
1. One Line Diagram, menunjukkan hubungan antara komponen/peralatan listrik sehingga membentuk suatu sistem kelistrikan.
2. Library, informasi mengenai semua peralatan yang akan dipakai dalam sistem kelistrikan. Data elektris maupun mekanis dari peralatan yang detail/lengkap dapat mempermudah dan memperbaiki hasil simulasi/analisa.
3. Standar yang dipakai, biasanya mengacu pada standar IEC atau ANSI, frekuensi sistem dan metode – metode yang dipakai.
4. Study Case, berisikan parameter – parameter yang berhubungan dengan metode studi yang akan dilakukan dan format hasil analisa.
2.10 Load Flow
Analisa aliran daya (Load Flow Analysis) dilakukan untuk mengetahui besarnya tegangan bus, faktor daya dari cabang, arus dan aliran daya yang terjadi pada saluran dalam sistem. ETAP PowerStation Load Flow Analysis adalah program simulasi untuk tujuan analisa aliran daya. Sistem yang dapat dianalisa adalah sistem radial maupun loop.
Studi aliran daya adalah studi yang memberikan analsis aliran daya pada suatu sistem tenaga listrik yang bertujuan untuk:
1. Memeriksa tegangan dan pengaturan tegangan 2. Memeriksa semua peralatan (transformator dan saluran distribusi) apakah mampu untuk mengalirkan daya yang diinginkan.
3. Memperoleh kondisi awal (eksisting) untuk memperoleh studi – studi operasi ekonomis, hubung singkat, stabilitas dan perencanaan pengembangan sistem.
Untuk memulai load flow analysis maka single line diagram (SLD) sistem tenaga listrik digambarkan terlebih dahulu dengan memperhatikan komponen AC dan DC serta peralatan yang digunakan.
2.11 Single line Diagram
Single line diagram adalah suatu sistem kelistrikan terdiri dari beberapa peralatan listrik
dalam satu sistem yang digambar menjadi satu garis. Sebagai contoh dapat dilihat pada single line sederhana yang berisi sebuah generator, bus, pengaman transformator, jaringan dan beban pada gambar 9 berikut:
Gambar 9. Single Line Diagram
III. KONFIGURASI SISTEM DISTRIBUSI
TEGANGAN MENENGAH DAN TEGANGAN RENDAH EDTL BAUCAU
3.1 Konfigurasi Sistem
Konfigurasi generator pembangkit dan sistem distribusi tegangan menengah dan rendah EDTL Baucau pada masing-masing feeder yaitu feeder I, feeder II dan feeder III yang merupakan pokok pembahasan dari tugas ini:
Gambar 10 Single line diagram PLTD di Central Baucau
Sistem pembangkit yang ada di kabupaten Baucau adalah Pembangkit listrik Tenaga Diesel (PLTD) yang terdiri dari empat buah mesin namun yang beroperasi saat ini hanya tiga buah mesin seperti yang terlihat pada single line diagram pada gambar 10 diatas. Pada gambar diatas terlihat bahwa mesin / generator 1 adalah mesin bermerek KATERPILAR dengan kapasitas 500 KW dengan tegangan generator yang dibangkitkan 400 volt antara fasa-fasa yang disambungkan ke transformator distribusi penaik
tengangan (step up) 400 volt ke 20 kV berkapasitas 630 KVA, dan mesin dua dan tiga adalah mesin bermerek CUMMINS dengan daya dan tegangan generator masing-masing 1005 KW dan 400 Volt. Generator dua disambung ke transformator distribusi penaik tegangan (step up) dari tegangan rendah 400 volt ke tegangan menengah 20 KV yang besar dayanya 1500 KVA sedangkan generator tiga disambungkan dengan transformator distribusi penaik tegangan (step up) 400 volt ke 20 KV yang besar dayanya 1000 KVA. Dari ketiga mesin/generator ini dapat menghasilkan daya sebesar 2510 kW (2.51 MW) yang mensuplai beban melalui tiga feeder sistem distribusi tegangan menengah (primer) dan tegangan rendah (Sekunder) yang beroperasi sesuai dengan fungsi dan lokasi masing-masing.
Tabel 1 Data transformator distribusi kabupaten Baucau No No Gardu Kap. Trafo (KVA) Lokasi Jumlah pelangan tiap gardu Jumlah daya pelanga n (VA) Z% 1 BC.0 1 120 Bugati 212 381600 4 2 BC.02 250 Es.No.1 Bcu 438 860400 4 3 BC.0 3 100 Correus Bcu 197 347400 4 4 BC.0 4 315 EP.No.1 Bcu 326 577350 4 5 BC.0 5 160 Ualia 206 332325 4 6 BC.0 6 160 C.Uaimua 300 410625 4 7 BC.2 7 100 Terminal KB 212 336825 4 8 BC.3 2 100 EPS.No.3 Bcu 207 301050 4 9 BC.2 8 160 RSS 294 335700 4 10 BC.3 0 160 Uainiki 43 109350 4 11 BC.1 1 50 Teulale 99 136350 4 12 BC.1 2 50 Tasi 77 88200 4 13 BC.1 2 50 C.Macasa e 50 56925 4 14 BC.1 4 100 Buruma 164 146700 4 15 BC.1 5 50 Prizao 29 23850 4 16 BC.16 50 Bela Vista 75 80550 4 17 BC.1 7 160 Uailili 116 146700 4 18 BC.1 8 50 Nunulu 19 17100 4 19 BC.1 9 160 Gariuai 195 223650 4 20 BC.2 0 50 Cairiri 43 54450 4 21 BC.2 1 50 Fatumaca 20 36450 4 22 BC.25 50 Uaibiana 51 44100 4
23 BC.2 3 50 Seical 94 74250 4 24 BC.1 9 100 Sama diga 221 269550 4 25 BC.2 7 100 Vila Nova 180 243550 4 26 BC.2 9 200 FDTL 1 150000 4 27 BC.2 1 200 SAS 1 4 28 BC.0 8 50 Laga Vila 227 347400 4 29 BC.0 7 100 L.Tekino mata 57 156200 4 30 BC.3 3 50 Laga M. 96 74650 4 31 BC.2 3 50 L.Novo Seical 40 54650 4
Transformar terbuat dari besi dan tembaga maka besarnya rugi-rugi inti besi dan rugi-rugi belitan tembaga untuk transformator distribusi tiga fasa tegangan menengah 20 kV dan 400 volt menurut standar SPLN dapat terlihat pada tabel 2 berikut.
Tabel 2 SPLN Standar Losses No Load dan Load
SPLN Standar
KVA
Losses in Watt Impedansi %
No Load Load 25 130 700 4 50 190 1100 4 100 320 1750 4 160 460 2350 4 200 550 2850 4 250 650 3250 4 315 770 3900 4 400 930 4600 4 500 1100 5500 4 630 1300 6500 4 800 1950 10200 4 1000 2300 12100 4
3.2 Impedansi Saluran Udara
Suatu saluran distribusi mempunyai bebarapa parameter yang mempengaruhi kemampuan untuk berfungsi sebagai bagian dari suatu sistem tenaga, yaitu diantaranya Resistansi dan induktansi.
3.3 Reisstansi (R)
Besarnya tahanan sebuah penghantar tergantung dari konduktifitas dan luas penampang q sehingga
………..……….(7) Dimana 20 = 2.83 mikro-ohm-cm untuk aluminium
pada temperature 200
Tahanan ini bertambah dengan bertambahnya temperature sehingga tahanan pada temperature adalah:
c dan 20 = 1.773
mikro-0hm-cm untuk tembaga (cu)
Rdc = R20 Dimana = 0.00403/ (1 + ohm/km……. ………(8) 0 Tabel 3. Harga-harga T c, untuk aluminium ( AL 61%) 0 Materi al
dan untuk bahan-bahan konduktor standar
To0 Koefisien temperature dari tahanan x 10
C -3 0 20 25 50 75 80 10 0 Cu 100% 234. 5 4.2 7 3.9 3 3.8 5 3.5 2 3.2 5 3.1 8 2.9 9 Cu 97.5% 241. 0 4.1 5 3.8 3 3.7 6 3.4 4 3.1 6 3.1 3 2.9 3 Al 61% 228. 1 4.3 8 4.0 3 3.9 5 3.6 0 3.3 0 3.2 5 3.0 5
Tabel 4. Resistivitas dari bahan – bahan konduktor standar untuk berbagai temperatur.
Material Mikro-Ohm-cm 0 20 25 50 75 80 100 Cu 100% 1.58 1.72 1.75 1.92 2.09 2.12 2.26 Cu 97.5% 1.63 1.77 1.80 1.97 2.14 2.18 2.31 Al 61% 2.60 2.83 2.89 3.17 3.46 3.51 3.74 3.4 Induktansi (L)
Besarnya induktansi pada suatu penghantar dengan radius r1
L
dan berjarak Dm dari penghantar kedua terdiri dari
1ext = 0.2 x 10-7
Untuk fluks internal saja
ln H/m ……….(9)
L1,int = 0.5 x 10-7
Sehingga induktansi total rangkaian yang disebabkan oleh arus pada penghantar 1 saja menjadi
H/m………..(10)
= 0.2 ln H/km…...…(11) Pada sistem 3 phasa yang simetris harga Dm = d, harga
Dm = ……….…….…………(12)
3.5 Impedansi urutan Positif, Negatif dan Nol
Pada sistem 3 phasa besarnya tahanan induktif untuk urutan positif dan negative adalah
X = ωL ohm/km……….……….(13) Sedangkan urutan untuk positip dan negative dari tahanan resistensi adalah
Ra = Rac =
20 ………(3.14)
Sehingga impedansi urutan positif dan negative menjadi
Z1 = Z2 = Z3
Dimana Ds = geometric means radius yaitu
= Ra + j(Xa + Xd) = Ra + j0.1447 log …..………(3.15)
Ds = 0.4345 ………...…..(3.16)
3.6 Pemodelan Karekteristik Beban
Salah satu parameter yang dapat diperoleh dari data lapangan yang menjelaskan mengenai karakteristik beban adalah kurva beban. Kurva beban merupakan fungsi perubahan beban dalam sistem dalam waktu tertentu, satuan beban yang digunakan dapat dalam kilowatt, kilovar, kilovoltampere atau ampere. Sedangkan selang waktu yang yang dimaksud dapat beragam mulai dari 15 menit, 30 menit, 1 jam atau mungkin bisa lebih, yaitu harian, mingguan, bulanan sampai tahunan
Tabel 6. Arus Beban tertinggi Bulanan Sistem distribusi feeder II PLTD Baucau
No Bulan Beban siang
(Amper) Beban Malam (Amper) 1 Januari 20 49 2 Februari 25 52 3 Maret 26 51 4 April 28 53 5 Mei 30 56 6 Juni 33 54 7 Juli 27 50 8 Agustus 30 53 9 September 29 54 10 Oktober 23 50 11 Nopember 33 52 12 Desember 35 55
Gambar 11 Grafik Arus bulanan Feeder II
3.7 Rugi-rugi pada transformator distribusi
Rugi-rugi pada transformator distribusi dapat dikelompokan menjadi dua macam yaitu rugi-rugi keadaan transformator tanpa beban (No load losses) dan rugi-rugi keadaan transformator berbeban (Load losses). Data yang diperoleh dari transformator distribusi jaringan tegangan memengah di PLTD Baucau adalah: Data transformator dalam KVA, No load losses, Rated load losses. Sehingga rugi-rugi daya pada transformator distribusi dapat dihitung dengan persamaan berkut:
RugiTrafo (KW) = x KWLosses
Dimana:
……(3.17) KVAload
KW
= beban yang diterima transformator
Losses
KVA
= Rugi-rugi transformator keadaan berbeban
Rated = daya (Kapasitas) transformataor (KVA)
Rugi PCU pada Pembebanan = Rugi inti + Rugi
Tembaga(Rugi
3.8 Peningkatan Kualitas Daya
Trafo)
Melihat pada data pembebanan yang diperoleh untuk setiap transformator melebihi kapasitas transformator yang terpasang pada jaringan distribusi di PLTD kabupaten Baucau sehingga pada sistem tersebut mengalami rugi-rugi teknis yang sangat besar, maka perlu adanya peningkatan kualitas pada sistem tersebut dengan cara penambahan kapasitor bank dan mengubah tap changer pada transformator atau menganti transformator yang kapasitasnya lebih besar unuk melayani beban terpasang pada jaringan distribusi tersebut.
3.9 Penambahan Kapasitor Bank
Kapasitor bank berfungsi untuk mengatur aliran daya reaktif sehingga dapat menaikan faktor daya, menurunkan rugi-rugi dan menaikan tegangan. Pemasangan kapasitor bank dilakukan pada sistem yang mengalami rugi-rugi dan penurunan tegagangan serta kenaikan arus yang besar pada bus. Rating kVar kapasitor ditentukan dengan metode perbaikan faktor daya pada sistem distribusi tersebut .
0 20 40 60 Am pe r
Grafik Arus Bulanan Feeder II Tahun 2009
Siang Malam
Faktor daya awal : Q1= P tanθ1...(3.
18) Faktor daya yang diinginkan: Q2= P tanθ2 …..(3.19)
Maka,
Rating kapasitor yang dibutuhkan ; Qc = Q1 – Q2
IV. ANALISA DAN SIMULASI SISTEM DISTRIBUSI PLTD BAUCAU
4.1 Sistem yang digunakan
Pada tugas akhir ini sistem yang dianalisa dan disimulasi adalah sistem distribusi PLTD milik EDTL Timor Leste di kabupaten Baucau yang ada satu pembangkit yang terdiri dari tiga buah generator dan tiga Feeder dimana masing-masing feeder mempunyai beberapa buah transformator distribusi step down dan sistem aliran daya menggunakan metode Newton Rhapson dengan software Etap4. Sistem distribusi PLTD yang ada di kabupaten Baucau adalah sistem distribusi radial seperti pada gambar Feeder I berikut.
Gambar 12 single line Feeder I
4.2 Analisa Daya Pelanggan Terdapap kapasitas Transformator Distribusi Terpasang
Dari data yang diperoleh dari EDTL (PLTD Baucau) untuk bulan januari 2010 menunjukkan bahwa meningkatnya pelanggan semakin besar sehingga pembebanan yang diberikan kepada pelanggan terhadap kapasitas transformator yang
terpasang pada sistem distribusi tidak sebanding karena jumlah daya pelanggan untuk satu transformator melebihi kapasitas transformator yang terpasang, salah satunya seperti terlihat pada tabel 7 dibawah yaitu transformator BC.01diketahui kapasitas 120 kVA dengan jumlah pelangan 212 sambungan dan jumlah daya pelanggan 381.6 kVA atau 381600 VA sehingga pada transformator BC.01 tersebut tidak mampu memikul besarnya beban yang diberikan secara bersamaan. Hal ini menyebabkan transformator bekerja pada kondisi abnormal, beban lebih (overload) akan menyebabkan arus yang mengalir pada jaringan listrik menjadi besar akan menimbulkan panas yang berlebihan akhirnya akan menyebabkan life time dari transformator menjadi pendek atau mempercepat proses kerusakan isolasi dari pada kumparan transformator yang menyebabkan hubung singkat antara lilitan satu dengan lilitan yang lain akhirnya transformator tidak bisa berfungsi bahkan terbakar atau meledak.
Untuk mengetahui lebih jelas kapasitas semua transformator dan berapa besarnya beban pelanggan yang disuplai untuk satu transformator distribusi di PLTD Baucau dapat dilihat pada tabel 7 berikut. Tabel 7. Kapasitas transformator dan jumlah daya pelanggan terpasang PLTD Baucau bulan januari 2010. No No Trafo Daya trafo (kVA) lokasi Jumlah Pelangan Tiap Trafo Jumlah Daya Pelangan ( VA) 1 BC.01 120 Bugati 212 381600 2 BC.02 250 ES.No1 438 860400 3 BC.03 100 Correus Bcu 197 347400 4 BC.04 315 EP.No.1 Bcu 326 577350 5 BC.05 160 Ualia 206 332325 6 BC.06 160 C. Uaimua 300 410625 7 BC.07 100 Terminal 212 336825 8 BC.08 100 EPS.No.3 Bcu 207 301050 9 BC.09 160 RSS 294 335700 10 BC.10 160 Uaniki 43 109350 11 BC.11 50 Teulale 99 136350 12 BC.12 50 Diwake/ Tasi 77 88200 13 BC.13 50 C. Macasae 80 56925 14 BC.14 100 Buruma 164 146700 15 BC.15 50 Prizao 29 23850 16 BC.16 50 Bela Vista 75 80550 17 BC.17 160 Uailili 116 146250 18 BC.17 50 Nunulu 19 17100 19 BC.19 160 Gariuai 195 223650 20 BC.20 50 Cairiri 43 54450 21 BC.21 50 Fatumaca 20 36450 22 BC.22 50 Uaibiana 51 44100 23 BC.23 50 Seical 494 74250 BC.14 Buruma LG 04 Laga N. seical A 859 m B 852 m A850 m B 900 m BC SPL Tipo Grafia Diosecs BC.13 C. Macasae A 658 m B453 m 3.6 km 3.6 km A282 m BC.15 Prison B847 m A 914 m BC.23 Seisal 4.1 km 2.5 km 2.3 km 2.0 km LG 27 Vila Nova LG 03 Mulia LG 02 Tecnomata LG 01 Laga/Soba 3.3 km 1.6 km A 889 m B 896 m A 894 mB 689 m A1100 m B 629 m 1.3 km P. Station Baucau FEEDER I
24 BC.24 100 Samadiga 221 269550 25 BC.25 100 UIR Bcu 10 31950 26 BC.26 100 Tirilolo Uma 5 50 8565 27 BC.27 100 Vila Nova-1 40 3916 28 BC.28 100 Vila Nova-2 25 56000 29 BC.29 200 FDTL 1 180000 30 BC.30 200 SAS /Uailia 1 149200 31 Laga 1 50 Laga/Sob a 227 102150 31 Laga 2 100 L. teknomat a 57 51300 32 Laga 3 50 Laga Mulia 96 43300 34 Laga 4 50 Laga novo seical 40 18000 Total 3695 4235 6035381
4.3 Mengatasi Ketidakseimbangan beban pelanggan terhadapap kapasitas transformator Terpasang
Melihat pada tabel 7 diatas bahwa ada beberapa buah transformator distribusi mengalami pembebanan yang berlebihan terhadap kapasitas transformator step down pada jaringan distribusi di lokasi masing-masing dan transformator step up di pembangkit dan generator diesel yang terpasang oleh karena itu untuk meningkatkan kualitas daya yang baik dan semua peralatan listrik yang ada tidak mengalami life time yang pendek maka perlu adanya penambahan atau pengantian beberapa buah transformator distribusi yang mengalami beban lebih dan perlu adanya penambahan generator untuk memperbesar kapasitas pembangkit yang selama ini beroperasi.
4.4 Menganti Transformator Distribusi
Untuk mengatasi ketidakseimbangan beban pelanggan terhadap kapasitas transformator yang terpasang yaitu untuk lokasi Tirilolo Bugati dengan jumlah daya pelanggan 381.6 kVA sudah melebihi transformator BC.01 berkapasitas 120 kVA yang telah terpasang maka perlu diganti dengan transformator yang kapasitas lebih besar yang mampu melayani daya pelanggan tersebut yaitu 400 kVA. Sedangkan untuk transformator BC.02 berkapasitas 250 kVA dengan jumlah pelanggan 860.4 kVA diganti dengan transformator yang lebih besar kapasitasnya yaitu 800 kVA, begitu seterusnya untuk pengantian transformator lain yang kapasitas kVAnya kecil ke kapasitas transformator lebih besar pula dapat dilihat pada tabel 8 berikut.
Tabel 8 Pengantian Kapasitas transformator lama dengan baru sesuai dengan jumlah daya pelanggan pada masimg-masing transformator No Kode Trafo Daya trafo lama (kVA ) Lokasi Jumlah Pelanga n tiap Trafo Jlh Daya Pelangga n (VA) Daya trafo baru (kVA) 1 BC.01 120 Bugati 212 381600 400 2 BC.02 250 ES.No.1 Bcu 438 860400 800 3 BC.03 100 Correus Bcu 197 347400 400 4 BC.04 315 EP.No.1 Bcu 325 577350 630 5 BC.05 160 Uailia 206 332325 400 6 BC.06 160 C.Uaimua 300 410625 400 7 BC.07 100 Terminal 212 336825 400 8 BC.08 100 EPS.No.3 Bcu 207 301050 400 9 BC.09 160 RSS 294 335700 400 10 BC.10 160 Uainiki 43 109350 160 11 BC.11 50 Teulale 99 136350 160 12 BC.12 50 Tasi 77 88200 100 13 BC.13 50 C.Macasae 50 56925 100 14 BC.14 100 Buruma 164 146700 160 15 BC.15 50 Prizao 29 23850 50 16 BC.16 50 Bela Vista 75 80550 100 17 BC.17 160 Uailili 116 146700 160 18 BC.18 50 Nunulu 19 17100 50 19 BC.19 160 Gariuai 195 223650 250 20 BC.20 50 Cairiri 43 54450 100 21 BC.21 50 Fatumaca 20 36450 50 22 BC.22 50 Uaibiana/7 45 51 44100 50 23 BC.23 50 Seical 94 74250 100 24 BC.24 100 Samadigar 221 269550 315 25 BC.25 100 UIR Baucau 10 31950 100 26 BC.26 100 Tirilolo-uma5 50 8565 100 27 BC.27 100 Vila Nova 1 40 18000 100 28 BC.28 100 VilaNova 2 25 56000 100 29 BC.29 200 FDTL 1 180000 200 30 BC.30 200 SAS/Uailia 1 149200 200 31 Laga 1 50 Laga vila/Soba 227 102150 100 32 Laga 2 100 L.Tekinom ata 57 51300 100 33 Laga 3 50 Laga Mulia 96 43300 50 34 Laga 4 50 L. Novo seical 40 18000 50 Total 3695 6049915 7235
Bagian kolom yang diberi warna pada tabel 8 merupakan transformator yang tidak perlu diganti karena tidak mengalami overload.
4.5 Daya pelanggan Feeder I
Jumlah transformator yang disuplai feeder I sebanyak 10 buah transformator dan jumlah daya
pelanggan untuk setiap transformator pada feeder I seperti terlihat pada tabel 9 berikut.
Tabel 9 Kapasitas Transformator dan Jumlah Daya pelanggan feeder I
Jadi jumlah daya pelangan untuk feeder I sebesar 0.53 MVA.
4.6 Daya pelanggan Feeder II
Jumlah transformator yang disuplai feeder II sebanyak 9 buah transformator dan jumlah daya pelanggan untuk setiap transformator pada feeder II seperti terlihat pada tabel 10 berikut.
Tabel 10. Kapasitas Transformator dan Jumlah Daya pelanggan feeder II.
N o No. Trafo Day a Tra fo kV A Lokasi Jarak trafo (km) Jumlah pelangg an tiap Trafo Jlah daya pelangga n (VA) 1 BC.01 120 Bugati 1.4 212 381600 2 BC.02 250 SMA1 1.1 438 860400 3 BC.03 100 Correo s 1.1 197 347400 4 BC.04 315 SD1 0.26 326 577350 5 BC.05 160 Uailia 0.83 206 332325 6 BC.06 160 C. Uaimu 1.7 300 410625 7 BC.11 50 Teulale 0.96 99 136350 8 BC.12 50 Tasi 1.1 77 88200 9 BC.30 200 SAS 0.5 1 149200 Total 1205 8.45 1855 3283450
Jadi jumlah daya pelangan untuk feeder I sebesar 3.29 MVA
4.7 Daya pelanggan Feeder III
Jumlah transformator yang disuplai feeder III
sebanyak 15 buah transformator dan jumlah
daya pelanggan untuk setiap transformator pada
feeder III seperti terlihat pada tabel 11 berikut.
Tabel 11. Kapasitas Transformator dan Jumlah Daya pelanggan feeder III.
No No. Trafo Daya Trafo kVA Lokasi Jarak trafo (km) Jlh pelangga n tiap Trafo Jlh daya pelangga n(VA) 1 BC.07 100 Terminal 0.89 212 336825 2 BC.08 100 SMA3 0.23 207 301050 3 BC.09 160 RSS 0.5 294 335700 4 BC.10 160 Uainiki 3.4 43 109350 5 BC.16 50 Bela Vista 0.83 31 80550 6 BC.17 160 Uailili 2.3 116 146250 7 BC.18 50 Nunulu 2.5 19 17100 8 BC.19 160 Gariuai 3.5 195 223650 9 BC.20 50 Cairiri 4.2 43 54450 10 BC.21 50 Colegio 1.4 20 36450 11 BC.22 50 EX.745 3 51 44100 12 BC.24 100 Samadig a 0.57 221 269550 13 BC.25 100 UIR 0.5 10 31950 14 BC.30 200 FDTL 4.2 1 180000 15 BC. SPL 100 Diocese 1.5 25 56000 Total 1590 29.52 1488 2222975
Jadi jumlah daya pelangan untuk feeder III sebesar 2.23 MVA
4.8 Jadwal Pola Operasi yang diusulkan
Pola pemadaman bergilir yang diusulkan untuk feeder I, feeder II dan Feeder III beroperasi secara bersamaan di PLTD Baucau pada malam hari agar pelanggan beban tidak mengalami pemadaman yang berkepanjangan maka dilakukan jadwal rutin pemadaman sesuai dengan waktu yang ditentukan adalah seperti pada tabel berikut:
Tabel 12. Usulan jadwal Pola Pengoperasian Feeder I, II dan III Secara Bersamaan
Keterangan: Pada siang hari ketiga feeder bisa beroperasi secara bersamaan tanpa mematikan beban kelompok pada feeder II dan feeder III karena pemakaian beban pada siang hari tidak secara total.
Rugi – rugi daya yang terjadi pada sistem distribusi feeder I, feeder II dan feeder III saat beroperasi sesuai dengan load flow calculation sebelum dan sesudah penambahan kapasitor bank pada titik yang mengalami cos θ rendah dan lossesnya tinggi dapat dilihat pada tabel 13 berikut.
Tabel 13. Rugi daya sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor
Kondisi Feeder Losses daya
kW dan kVar I II III Sebelum Penambah an Kapasitor (A) Sesudah penambaha n kapasitor (B) Klp 1 Klp 2 Klp 1 Klp 2 O N OF F ON ON OFF 90.5+j523 85.1+j485 O N ON OFF OFF ON 112.4+j64 4 102+j554.9
Jadi rugi daya setelah pemasangan kapasitor pada tabel 13 turun sebesar:
Penurunan Rugi daya =
= = 6.35 %
4.9 Regulasi Tegangan Pada Kondisi Normal ( Sebelum Penambahan Kapasitor Bank )
Rugi-rugi tegangan jaringan distribusi disebabkan oleh tahanan penghantar, penampag penghantar dan panjang penghantar semakin panjang penghantar semakin besar pula rugi tegangan.
Dengan demikian untuk sistem distribusi Baucau tegangan yang sampai pada sisi terima dapat diperoleh dengan load flow calculation pada keaadan berbeban dalam kondisi normal (sebelum pemasangan kapasitor) untuk setiap feeder tegangan pada sisi kirim jaringan tegangan menengah PLTD Baucau 20 kV, dan sampai pada sisi terima yang paling ujung yaitu untuk:
a. Feeder I.
Tegangan sumber sampai pada transformator BC.31 (Laga) yang paling ujung tegangan terukur 18.56 kV, jadi besar penurunan tegangan atau tegangan regulasi dapat diperoleh:
Vreg =
Vreg = = 7.76 %
b. Feeder II .
Tegangan sumber sampai pada transformator BC.03 (Tasi) yang paling ujung tegangan terukur 18.494 kV (operasi pada kondisi pertama), jadi besar penurunan tegangan atau tegangan regulasi dapat diperoleh:
Vreg =
Vreg = = 8.1 %
Tegangan sumber sampai pada transformator BC.03 (correios yang paling ujung tegangan terukur 18.914 kV (operasi pada kondisi kedua), jadi besar penurunan tegangan atau tegangan regulasi dapat diperoleh:
Vreg =
Vreg = = 5.7 %
c. Feeder III .
Tegangan sumber sampai pada transformator BC.22 (Uaibiana) yang paling ujung tegangan terukur 18.832 kV, jadi besar penurunan tegangan atau tegangan regulasi dapat diperoleh:
Vreg =
Vreg = = 5.7 %
4.10 Regulasi Tegangan Pada Kondisi
penambahan Kapasitor Bank
Tegangan yang diperoleh dengan load flow calculation pada keadaan berbeban dalam kondisi Penambahan kapasitor bank yaitu tegangan pada sisi
kirim jaringan tegangan menengah PLTD Baucau 20 kV, dan sampai pada sisi terima yang paling akhir yaitu untuk:
a. Feeder I.
Tegangan sumber sampai pada transformator BC.31 (Laga) paling ujung tegangan terukur 19.227 kV, jadi besar penurunan tegangan atau tegangan regulasi dapat diperoleh:
Vreg =
Vreg = = 4.1 %
b. Feeder II .
Tegangan sumber sampai pada transformator BC.12 (Tasi) paling ujung tegangan terukur 19.023 kV(operasi pada kondisi pertama), jadi penurunan tegangan atau tegangan regulasi dapat diperoleh:
Vreg =
Vreg = = 5.1 %
Tegangan sumber sampai pada transformator BC.03 (correios )paling ujung tegangan terukur 19.36 kV(operasi pada kondisi kedua), jadi penurunan tegangan atau tegangan regulasi dapat diperoleh:
Vreg =
Vreg = = 3.3 %
c. Feeder III.
Tegangan sumber sampai pada transformator BC.22 (Uaibiana) paling ujung tegangan terukur 19.48 kV, jadi penurunan tegangan atau tegangan regulasi dapat diperoleh:
Vreg =
Vreg = = 2.7 %
4.11 Kurva Daya dan Arus pelanggan pada Malam Hari
Daya yang digunakan masyarakat di PLTD kabupaten Baucau yang paling besar umumnya pada malam hari sedangkan pada siang hari tidak begitu menggunakan karena mengingat begitu mahalnya tarif listrik perkwh di Timor-Leste dan daya pelanggan pada setiap feeder pada malam hari naik seperti pada kurva daya dan kurva arus di setiap feeder, data tersebut diambil pada malam hari
tanggal 24 desember 2009 jam 5 sore sampai 5 pagi seperti terlihat pada tabel 14 berikut.
Tabel 14. Penggunaan Daya dan Arus Pelanggan Pada Malam Hari Feeder I
Jam Daya Pelanggan (kW) Arus Pelanggan (A) 17.00 138 5 18.00 156 6 19.00 225 9 20.00 300 12 21.00 460 18 22.00 476 19 23.00 370 15 24.00 308 11 01.00 262 10 02.00 159 6 03.00 100 5 04.00 95 4 05.00 95 4
Gambar 10. Kurva penggunaan daya dan Arus Pelanggan Feeder I
4.11 Mengimbangi Jumlah Daya Pelanggan Terpasang
Melihat jumlah daya pelanggan yang terpasang saat ini secara keseluruhan pada tabel 8 diatas jika dibandingkan dengan daya pembangkit PLTD Baucau sudah melebihi kapasitasnya, karena jumlah daya pembangkit dari tiga generator seperti pada single line diagram gambar 13 terlihat bahwa Generator 1 (Cummins Putih 1005 kW, cos θ = 0.85), Generator 2 (Cummins hijau 1005 kW, cos θ = 0.85) dan generator 3 (Cater-Pillar 500 kW, cos θ = 0.85) dan generator 4 (Deutzba 6 M) tidak beroperasi karena panelnya hubung singkat (trouble shooting), jika daya dari generator 1, generator 2 dan generator 3 kapasitasnya dijumlahkan hanya mencapai 2.953 MVA jadi Jumlah Daya Pelanggan lebih besar dari pada Jumlah kapasitas pembangkit yaitu jumlah daya pelangan 6.05 MVA, untuk mengimbangi jumlah daya pelanggan yang ada saat ini supaya pada malam hari para pelanggan
0 100 200 300 400 500 17 P M 20 P M 23 P M 2: 00 AM 5: 00 AM Da ya k W
Kurva Daya dan Arus pada Malam Hari
Kurva Daya Kurva Arus
menerima energi listrik secara continue dan tidak melakukan pola pemadaman secara bergilir untuk feeder II dan feeder III seperti pada tugas akhir ini, maka harus melakukan penambahan generator pembangkit baru, sedangkan untuk menentukan kapasitsas generator tambahan adalah: jumlah daya pelanggan 6.05 MVA kurangi jumlah daya pembangkit 2.953 MVA ditambah daya cadangan 10 % maka didapat 3.7 MVA
{(6.05 MVA - 2.953MVA) + 0.605 MVA} = 3.7 MVA G G UNINDO UNINDO FEEDER III 500 KW FEEDER III FEEDER I
INCOMING COPLING INCOMING
20 KV 400 V 20 KV 400 V CATER-PILLAR 500 KW CUMMINS PUTIH 1005 KW EX. FEEDER II COPLING INCOMING EX. FEEDER II G INCOMING DEUTZ BA 6 M 200K FEEDER II750 KW FEEDER I 300 KW COPLING MODALEK BORO-BORO JAYA NUSANTARA COPLING G INCOMING CUMMINS HIJAU 1005 KW FEEDER II MERLIN GERIN 20 KV 400 V 20 KV 400 V
630 KVA 1500 KVA 320 KVA 1000 KVA
INCOMING
COPLING
SHORT
PRESISA TROKA HO MARCA UNINDO
Gambar 13. Single line diagram Pembangkit PLTD Baucau
4.12 Memperbesar kapasitas sistem Pembangkit
Menurut manager EDTL Baucau mengatakan bahwa masyarakat kabupaten Baucau dari enam Kecamatan kurang lebih 50 % dari jumlah masyarakat mencapai 104.571 jiwa (menurut sensus penduduk 2004) yang ada belum teraliri listrik, karena kapasitas dari pada sumber pembangkit PLTD yang tersedia dan beroperasi saat ini sudah tidak mampu untuk melayani permintaan beban dari pelanggan baru oleh karena itu perlu adanya penambahan kapasitas pembangkit baru yang sesuai dengan banyaknya masyarakat yang ada di kabupaten tersebut agar semua masyarakat bisa teraliri listrik. Untuk mengetahui berapa besarnya kapasitas pembangkit yang diperlukan dapat ditentukan sesuai dengan jumlah masyarakat yang belum teraliri listrik saat ini.
Jika dari 104.571 jiwa satu kepala keluarga terdiri dari 5 orang maka kepala keluarga (KK) atau pelanggan yang belum mendapatkan listrik (BL
B
) adalah:
Dari hasil Pelanggan (B
L = 10457.1 Pelanggan
L
Daya B
) yang belum mendapatkan listrik diperhitungkan untuk mendapatkan listrik rata-rata diasumsikan 900 VA Per pelanggan maka daya untuk pelanggan baru adalah:
L. baru
= 9411390 VA atau,
= 10457.1 x 900 VA
= 9.42 MVA
Jadi kapasitas generator pembangkit baru yang diusulkan dan disediakan untuk menambah kapasitas generator lama yang sedang beroperasi saat ini adalah: 9.42 MVA
Sedangkan jumlah kapasitas pembangkit untuk PLTD Baucau yang harus disediakan untuk mencukupi Jumlah daya pelanggan (kebutuhan listrik masyarakat) keseluruhan di kabupaten Baucau dapat ditentukan sesuai dengan jumlah daya pelanggan Lama yang sudah teraliri listrik dan jumlah daya pelanggan baru yang belum teraliri listrik ditambah dengan beban cadangan yang diharapkankan 10 % dari daya total yang ada. Menentukan besar daya atau kapasitas pembangkit PLTD untuk pelanggan beban listrik di Baucau secara kesluruhan adalah:
Daya pelanggan Total = Daya pelanggan lama + Daya Pelanggan baru + Daya cadangan 10 %. = 6.05 MVA + 9.42 MVA + 1.55 MVA = 17 MVA
Kapasitas generator pembangkit yang harus disediakan untuk melayani daya Pelanggan masyarakat di PLTD kabupaten Baucau seluruhnya adalah sebesar 17 MVA.
5. Kesimpulan
Dari hasil perhitungan dan analisa terhadap jaringan distribusi tegangan menengah 20 kV dan jaringan tegangan rendah 380/220 volt di PLTD kabupeten Baucau Timor leste didapatkan kesimpulan sebagai berikut:
1. Pembebanan yang diberikan kepada beberapa buah transformator distribusi mengalami over load sehingga perlu diganti dengan transformator yang kapasitasnya lebih besar atau sebanding dengan besarnya beban yang diberikan.
2. Kapasitas pembangkit generator PLTD Baucau tidak cukup untuk melayani besarnya beban pelanggan yang terpasang secara serempak pada malam hari sehingga harus melakukan pola pemadaman bergilir untuk setiap penyulang, rata-rata pemadaman kurang lebih 3 jam.
3. Jumlah daya pelanggan terpasang saat ini di PLTD Baucau sebesar 6.05 MVA sedangkan total kapasitas pembangkit PLTD Baucau hanya mencapai 2.953 MVA.
4. Rugi-rugi daya yang diperoleh sesudah penambahan kapasitor lebih kecil dari pada rugi-rugi daya sebelum pemasangan kapasitor dan penurunannya rugi daya setelah pemasangan kapasitor adalah 6.35 %.
DAFTAR PUSTAKA
1.
Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, Ph.D,Hand Out Analisis Sistem Tenaga.
2.
Stevenson Jr. Analisa Sistem Tenaga Listrik Edisi ke Empat.3.
Prof. Ir. T.S Hutahuruk, M.Sc. Transmisi Daya Listrik.4.
T.S Hutahuruk, Jaringan Tegangan Menengah,” Team Pelaksana Prokema PLN-ITB Pendidikan Sarjana Elektro Teknik ITB,1985.5.
Ir. Sjamsul Anam, MT, Diktat kuliah distribusi Sistem Tenaga Listrik.6.
Zuhal, Dasar Tenaga Listrik, penerbit ITB. BIOGRAFI PENULISReinaldo Guterres da Cruz dilahirkan di ossu – Viqueque Timor Leste 7 juli 1968 me-rupakan anak ke-3 dari 9 ber-saudara. Penulis memulai sekolah di SDN 01 Ossu, kemudian pada tahun 1984 melanjutkan studi di SLTP Santo Antonius Baucau. Pada tahun 1987 melanjutkan studi ke SMK Don Bosco Fatumaca Baucau dan lulus pada tahun 1990. Pada tahun 1995 penulis melanjutkan studinya di Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Undip Semarang dan lulus pada tahun 1998. Kemudian bekerja selama 10 tahun (1998-2008). Pada tahun 2009 penulis melanjutkan studinya di ITS dengan Nrp 2208 100 627 sampai dengan saat ini. Penelitian ini diajukan sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di bidang Studi Teknik Sistem Tenaga jurusan Teknik Elektro bidang studi Sistem Tenaga Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
