150
PEMODELAN SISTEM DINAMIK UNTUK
MENGURANGI SUSUT TEKNIS
(STUDI KASUS : PLN RAYON PAMEKASAN)
Achmad Jauhari
1), Erma Suryani
2)1
Jurusan Teknik Informatika, Fakultas Teknik,Universitas Trunojoyo
Jl. Raya Telang, PO BOX 2 Kamal, Bangkalan
2
Prodi Sistem Informasi, Fakultas Teknologi Informasi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Gedung Sistem Informasi, Jl. Raya ITS, Sukolilo, Surabaya
E-mail : 1jauhariaja@gmail.com, 2erma.suryanil@gmail.com
ABSTRAK
Susut adalah suatu bentuk kehilangan energi listrik yang merupakan selisih dari jumlah energi listrik yang tersedia dengan jumlah energi listrik yang terjual. susut teknis merupakan susut yang terjadi akibat hilangnya energi listrik yang disebabkan distribusi jaringan.PLN Rayon Pamekasan mengalami susut teknis sebesar 10,15 %. Dengan pendekatan sistem dinamik dibuat sebuah pemodelan untuk menganalisa susut yang terjadi. Dalam pemodelan sistem dinamik dibuat skenario untuk menekan terjadinya susut teknis. skenario yang dilakukan dalam penelitian ini adalah skenario penggantian luas penampang JTM. Berdasarkan ujicoba penggantian luas penampang JTM dapat menekan susut pada jaringan JTM sebesar 72 %, susut pada JTR sebesar 63 %, dan susut pada SR sebesar 71 %. Hasil pemodelan, analisa dan skenario penekanan susut dapat dijadikan sebagai acuan untuk melakukan kebijakan bagi pihak menajemen untuk lebih menekan terjadinya susut distribusi jaringan energi listrik.
Kata Kunci : Susut, Distribusi Jaringan Listrik, Susut teknis, Sistem Dinamik.
ABSTRACT
Losses is a loss of electrical energy which is the difference of the number of electrical energy available to the number of electrical energy sold Technical losses are losses that occur due to loss of electricity caused by the distribution network.PLN Pamekasan sub-district suffered losses technical losses amounted to 10.15%. A dynamic system approach created modeling to analyze the losses that occur. In a dynamic system modeling scenarios created to suppress the distribution losses from both technical. Scenarios in this research is the replacement sectional area of medium voltage networks(MVN) scenario. Based on testing some scenarios, replacement sectional area of medium voltage network scenario can suppress losses in the medium voltage network accounted for 72%, losses in the medium voltage network accounted for 63%, and losses in the household connections accounted for 71%. Results of modeling, analysis and the scenario losses emphasis can be used as reference to the policy for the management to put more pressure on the network distribution of electrical energy losses.
Keywords: Losses, Electricity Distribution Networks, Technical Losses, Dynamic Systems
151
Pendahuluan
Kebutuhan akan energi listrik selama ini selalu meningkat dari tahun ke tahun sejalan dengan meningkatnya pertumbuhan ekonomi dan kesejahteraan masyarakat, permintaan energi listrik tersebut perlu diimbangi oleh infra struktur yang baik, sehingga penyaluran energi listrik ke konsumen berjalan lancar dengan kualitas yang memenuhi standar, sedangkan disisi PLN diperlukan adanya suatu mekanisme pengaturan, pengontrolan dan pendataan yang akurat.
Dengan semakin bertambahnya beban dan pengguna listrik maka peranan mekanisme tersebut sangat dibutuhkan terutama dalam kontrol penyaluran dan pendataan pemakaian energi listrik, terutama dari faktor teknik. Rayon Pamekasan sebagai salah satu unit di PT. PLN (Persero) Area Pamekasan, Mempunyai metoda dan program dalam meningkatkan kualitas energi listrik kepada pelanggan dan penekanan susut teknik, Susut teknik jaringan distribusi dapat terjadi di JTM,GTT, JTR, dan SR.
Susut teknik adalah energi yang hilang pada sistem jaringan distribusi karena faktor karakteristik dan kondisi teknik. Susut teknik di jaringan tidak dapat dihilangkan, namun dapat ditekan seminimal mungkin dengan cara mengetahui apa permasalahannya, sehingga diperoleh solusi yang tepat. Permasalahan susut teknik di jaringan dapat disebabkan oleh jaringan yang panjang, penghantar yang terlalu kecil, pembebanan yang berlebih, maupun sambungan-sambungan yang tidak kencang. Penyebab terjadinya susut adalah tidak maksimalnya produktivitas dari unit pelayanan jaringan yang ada dan proses distribusi listrik yang banyak mengakibatkan terjadinya susut (Singgih dan Anggraini, 2008).Usaha-usaha apa saja yang dapat diambil dari permasalahan tersebut sehingga dapat menekan susut teknik.
Pada penelitian ini akan diangkat faktor-faktor penyebab susut teknis terutama pada jaringan tegangan menengah dan akan dianalisis menggunakan sistem dinamik.
Penelitian ini bertujuan untuk mengurangi terjadinya susut Teknis di PLN Rayon Pamekasan. Penggunaan sistem dinamik disini dapat dilakukan dalam bentuk pemodelan perhitungan susut teknis dan pengembangan skenario sebagai usaha dalam penekanan susut yang terjadi di PLN rayon Pamekasan.
Metode Penelitian
Dalam perhitungan susut teknis jaringan distribusi, sistem dimodelkan dengan pendekatan sistem dinamik sesuai ketersediaan data-datanya. Apabila data bisa lebih rinci lagi maka model bisa dikembangkan secara fleksibel.
Dalam sistem dinamik tahap pengembangan model adalah pembuatan
Causal Loop Diagram (CLD), untuk
membuat CLD diperlukan pengumpulan variabel yang berpengaruh pada susut distribusi energi listrik, kemudian hasilnya dapat digunakan untuk pembuatan Causal Loop Diagram (CLD) sebagai langkah awal dalam proses pemodelan. Proses dalam CLD tersebut dapat dijadikan acuan awal dalam pembuatan diagram simulasi.
Pada tahap ini dimulai dengan melakukan konversi terhadap CLD yang telah dibuat untuk dijadikan model sistem dinamik, kemudian model sistem dinamik yang dibuat dengan pengumpulan data atau eksperimen pada sistem nyata. Pada buku Sterman (2000), pengembangan model sistem dinamik dalam tahap ini perlu dilakukan proses
Endogenous Explanation yaitu secara
kata "endogen" berarti "timbul dari dalam." Sebuah teori endogen menghasilkan sistem dinamik melalui interaksi dari variabel yang ada dalam CLD dan sistem distribusi jaringan PLN Rayon Pamekasan. Beberapa faktor yang berpengaruh dalam susut energi listrik di PLN Rayon Pamekasan dapat dilihat dalam gambar 1.
152
Gambar 1. CLD Losses Distribusi Energi Listrik
Hasil dan Pembahasan
Perhitungan Susut Jaringan Tegangan Menengah
Dalam perhitungan susut energi jaringan distribusi sistem dimodelkan pada pendekatan sesuai ketersediaan data-datanya. Apabila data terperinci maka perhitungan susut dapat dikembangkan secara fleksibel. Dalam perhitungan susut teknis dibagi kedalam beberapa bagian antara lain: susut jaringan tegangan menengah (JTM), susut trafo, susut jaringan tegangan rendah (JTR), dan susut sambungan rumah (SR). Pemodelan aliran energi sistem distribusi seperti gambar 1.
Gambar.2 Aliran Energi Sistem Distribusi Energi Listrik
Aliran energinya adalah sebagai berikut : E-masuk TM = E-masuk ke JTM
E-masuk trafo = E-masuk JTM - susut JTM – E Pelanggan TM
E-masuk JTR = E-masuk trafo – susut trafo E-masuk SR = E-masuk JTR – susut JTR
Perhitungan Susut JTM
Dalam pembuatan model perhitungan susut JTM akan dilakukan pembuatan model dasar terlebih dahulu. JTM dimodelkan menjadi suatu penyulang utama ( main feeder) dimana titik bebannya (node) adalah trafo distribusi yang terdapat pada penyulang utama tersebut.dengan asumsi kepadatan
beban (LDF) dengan satuan Amp/kms adalah sama di sepanjang penyulang, maka perhitungan dapat didekati dengan asumsi jarak antara 2 titik beban adalah panjang penyulang dibagi jumlah trafo, seperti dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 3. Single Line Penyulang Utama Dengan Beberapa Titik Beban
Susut
teknik
jaringan
tegangan
menengah
dipengaruhi
berbagai faktor yaitu arus beban yang
mengalir di jaringan, tegangan antar
fasa, panjang penghantar, besarnya
luas penampang,dan faktor beban
seperti dilihat dalam pemodelan susut
JTM pada gambar 4..
Perhitungan Susut JTM :
( )Tahanan JTM :
Gambar 4. Model Susut Teknis Jaringan Tegangan Menengah
Perhitungan Susut JTR
Dalam perhitungan susut jaringan tegangan rendah titik beban berupa sambungan rumah yang biasanya tersambung pada tiang-tiang tegangan rendah. Jadi tiang bisa dianggap sebagai titik beban. Sama halnya pada jaringan tegangan menengah, susut teknik di Technical Losses MVN Losses LVN Losses Transformer Losses HHC Losses Feeder Current l equivalent
lenght of MVN Correction Factor MVN Ressistance Output Voltage Total Feeders Power <Correction Factor> Lenght of LVN LVN Ressistance <Total Feeders Power> <Output Voltage> HHC Ressistance Lenght of HHC <Correction Factor> <l equivalent> Fe Losses Cu Losses Utility Factor Power Factor Load Factor Transformer Power + + + + losses MVN length of MVN feeder current MVN
resistance loss factor correction factor l equivalent total feeder power power trafo 25 power trafo 50 power trafo 100 power trafo 160 power trafo 200
power trafo 250 power trafo 315 power trafo 630 total trafo 25 total trafo 50 total trafo 100 total trafo 160 total trafo 200
total trafo 250 total trafo 315
total trafo 630 current squared
153
jaringan tegangan rendah dipengaruhi oleh arus beban yang mengalir di jaringan, tegangan antar fasa, dan besarnya luas penampang penghantar, dan faktor beban. Pemodelan susut JTR dapat dilihat pada gambar 5. Panjang penghantar jaringan tegangan rendah di rayon Pamekasan sepanjang 940.525 Kms. maka perhitungan susutnya sebagai berikut :
Perhitungan Susut JTM :
( )
Gambar.5. Model Susut Teknis Jaringan Tegangan Rendah
Perhitungan Susut SR
Untuk sambungan rumah dipakai asumsi bahwa arus beban konsumen ada pada masing-masing ujung sambungan rumah tersebut. Sama halnya pada jaringan tegangan menengah, susut teknik di sambungan rumah dipengaruhi oleh arus beban yang mengalir di jaringan, tegangan antar fasa, dan besarnya luas penampang penghantar, dan faktor beban. Pemodelan sambungan rumah dapat dilihat pada gambar 6 . Panjang penhantar jaringan tegangan rendah adalah 1638.49. maka perhitungan susutnya sebagai berikut :
Perhitungan Susut SR :
( )
Gambar 6. Model Susut Teknis Sambungan Rumah
Perhitungan Susut Trafo
Susut trafo terdiri dari susut besi dan susut tembaga, susut besi hanya tergantung tegangan dan bersifat konstan sedangkan susut tembaga sebanding dengan kuadrat dari tingkat pembebanan. Susut energi trafo dalam tingkat pembebanan K dinyatakan :
{ }
Dengan
terlebih
dahulu
menghitung faktor K yang merupakan
faktor utilitas keseluruhan dari trafo
terpasang
kemudian
menghitung
susut di trafo dengan formula:
∑ ( )
Pemodelan pada susut trafo dengan kapasitas 25 kva dan 50 kva dapat dilihat pada gambar 7.
Gambar 7. Model Susut Teknis Trafo
losses LVN length of LVN LVN resistance <feeder current> <total feeder
power> <loss factor>
<l equivalent> <correction factor> <output voltage> losses HHC length of HHC HHC resistance <total feeder power> <loss factor> <l equivalent> <correction factor> <output voltage> length of HHC correction factor losses Trafo 25 utility factor 25 power factor <load factor> fe losses 25 cu losses 25 fe losses 50 cu losses 50 <correction factor> <loss factor> <power trafo 25> losses Trafo 50 utility factor 50 <correction factor> <power trafo 50> <power factor> <load factor>
154 Perhitungan total susut teknis
merupakan pemjumlahan dari susut JTM, susut JTR, susut SR, dan susut trafo. Pemodelan total susut teknis dapat dilihat pada gambar 8.
Gambar 8. Model Total Susut Teknis
Simulasi
Model
Berdasarkan
Kondisi Saat Ini
Model dasar (Base Model) dari susut PLN Rayon Pamekasan perlu dijalankan untuk mengetahui tentang perilaku sistem dalam kurun waktu tertentu ketika dijalankan dalam simulasi. Dalam penelitian ini, periode simulasi model dasar diseting selama 24 bulan, mulai bulan januari tahun 2011 sampai dengan bulan desember tahun 2012. Rentang waktu ini akan memberikan pemahaman yang lebih baik dari perilaku perhitungan susut selama 24 bulan. Gambar 9 menunjukkan grafik susut teknis PLN Rayon Pamekasan dari bulan januari tahun 2011 sampai bulan desember 2012 dimana besaran susut teknis cenderung fluktuatif dengan rata-rata 1.427.251 KWH per bulan.
Gambar 9. Grafik Susut Teknis PLN Rayon Pamekasan Periode Januari 2011 Sampai Desember 2012
Validasi
Model yang telah disimulasikan hasilnya dibandingkan dengan data yang diperoleh pada saat pengambilan data di PLN Rayon Pamekasan. Proses perbandingan ini disebut dengan validasi. Dalam pembuatan model tidak ada model yang seratus persen benar, maka dengan adanya validasi ini dimaksudkan untuk mengetahui apakah model yang dibuat sudah sesuai dengan dunia nyata dalam hal ini adalah membandingkan susut yang terjadi di PLN Rayon Pamekasan dengan susut dari model yang dikembangkan. Menurut Barlas dalam Aan, (2010) ada dua macam proses validasi, yaitu perbandingan rata-rata (Means Comparison) dan perbandingan variasi amplitude (Amplitude Variations
Comparison).
Validasi Susut Teknis
Validasi data susut teknis PLN Rayon Pamekasan dengan hasil simulasi susut teknis dapat dilihat pada grafik yang ada pada gambar 10.
Gambar 10. Grafik Perbandingan Susut Teknis PLN Rayon Pamekasan Dengan Hasil Simulasi Periode Januari 2011 Sampai Desember 2012
Validasi hasil simulasi susut teknis sebagai berikut :
a) Perbandingan rata-rata (Means
Comparison) | | | | Dimana : ̅ ̅ ∑ TL <losses MVN> <losses LVN> <losses HHC> Total Losses Trafo <losses Trafo 25> <lossesTrafo 50> <losses Trafo 100> <losses Trafo 200> <losses Trafo 160> <losses Trafo 250> <losses Trafo 315> <losses Trafo 630> 1.000.000 2.000.000 3.000.000 1 5 9 131721
Susut Teknis
Susut Teknis 500.000 1.000.000 1.500.000 2.000.000 2.500.000 1 6 11 16 21 Data Susut Teknis Hasil Simulasi Susut Teknis155
∑
Menurut Barlas, (1989) model dianggap valid apabila Error rate 5%.
S = 1433159 A = 1502279
E1 = |1433159 - 1502279| / |1502279| = 0.048
Maka model susut teknis valid, karena E1 ≤ 5%
b) Perbandingan variasi amplitude (Amplitude Variations Comparison)
Dapat juga dikatakan % error
variance dengan formula sebagai
berikut:
| |
Dimana:
Model tersebut dikatakan valid, apabila E2 ≤ 30%
Ss = 157209
Sa = 185553
E2 = |157209 - 185553| / |185553| = 0.15
Maka model susut teknis valid, karena E2 ≤ 30%.
Pengembangan Skenario Model
Pada tahap pengembangan skenario merupakan pengembangan dari model dasar yang telah divalidasi dengan menambahkan beberapa loop umpan balik, menambahkan parameter baru, mengubah struktur loop umpan balik (skenario struktur), ataupun mengubah parameter model untuk melihat dampak ke variabel lain (skenario parameter). Menurut Suryani (2010), pengembangan skenario adalah metode prognosis dimana data ini digunakan untuk mengembangkan berbagai kemungkinan, skenario masa depan yang bisa terjadi berdasarkan data awal yang dimiliki. Pada penelitian ini, dibuat skenario. dengan memperbesar diameter atau luas
penampang penghantar jaringan tegangan menengah
Skenario Penggantian luas penampang JTM
Penghantar berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik dari pusat pembangkit atau gardu induk pada satu tempat ketempat lainnya. Karena pada penyaluran tenaga listrik akan timbul rugi tegangan, besarnya kerugian tersebut tergantung dari jenis penghantar, luas penampang kawat dan panjang saluran yang digunakan.Untuk mengurangi rugi tegangan yang ditimbulkan oleh resistansi penghantar, perlu diperhatikan dalam pemilihan jenis penghantar sebagai penyalur tenaga listrik. Untuk pemilihan penghantar yang akan digunakan pada saluran transmisi maupun distribusi harus memperhatikan beberapa faktor antara lain :
1. Daya hantar dari penghantar. 2. Besar / luas penampang
penghantar
3. Resistansi penghantar per satuan panjang.
4. Kuat tarik 5. Ekonomis
Ukuran penampang hantaran berpengaruh terhadap besar kecilnya nilai jatuh tegangan maupun rugi daya yang terjadi. Oleh karena itu dalam perencanaan saluran distribusi harus diperhitungkan besar kecilnya penampang hantaran yang akan dipasang, dan harus disesuaikan dengan pembebanan program jangka panjang. Memperbesar penampang penghantar saluran berarti mengurangi besarnya nilai impedansi saluran tersebut. Sehingga untuk beban yang sama pada masing masing phasa, nilai susut tegangannya akan menjadi semakin kecil. Jenis penghantar dan luas penampang yang digunakan PLN Rayon Pamekasan dapat dilihat pada tabel 1.
156 Tabel 1.Daftar Penghantar Jaringan Tegangan
Menengah PLN Rayon Pamekasan
JNS_AMAN JUMLAH TM PJ_HANT A3C 3X110 57 2659 A3C 3X150 4253 207528 A3C 3X240 38 1630 A3C 3X55 147 7058 A3C 3X70 2282 114803 A3COC 3X110 54 2920 A3COC 3X150 1362 65762 A3COC 3X70 7 435 XLPE 3X70 8 395
Dalam skenario yang
dikembangkan dengan memperhatikan faktor luas penampang maka mengganti luas penampang dibawah 3x150 mm2 dengan luas penampang 3x150 mm2. Dengan mengganti luas penampang menjadi 3x150 mm2 maka daya hambat penghantar akan berkurang. Pada saat daya penghantar berkurang secara otomatis susut pada jaringan tegangan menengah akan berkurang, pemodelan pada skenario ini dapat dilihat pada gambar 4.18.
Gambar 11. Model Skenario Penggantian Luas Penampang JTM
Pada pemodelan pengantian luas penampang ini yang berubah adalah daya hambat atau tahanan jaringan tegangan menengah yang model matematisnya dapat ditulis pada persamaan berikut :
MVN Resistance scn =
Cu inhibitory*length of MVN scn/cs area JTM scn Dengan adanya penggantian luas penampang JTM ini akan berdampak
pada pengurangan susut yang terjadi di JTM, JTR, dan SR . pengurangan susut pada JTM yang dihasilkan dengan adanya penggantian luas penampang JTM dapat dilihat pada gambar 12.
Gambar 12.Grafik Perbandingan Susut JTM PLN Rayon Pamekasan Dengan Hasil Simulasi Skenario Penggantian Luas Penampang JTM
Pengurangan susut pada JTR yang dihasilkan dengan adanya penggantian luas penampang pada JTM dapat dilihat pada gambar 4.20
Gambar 13. Grafik Perbandingan Susut JTR PLN Rayon Pamekasan Dengan Hasil Simulasi Skenario Penggantian Luas Penampang JTM
Pengurangan susut pada SR yang dihasilkan dengan adanya penggantian luas penampang pada JTM dapat dilihat pada gambar 14 losses MVN scn length of MVN scn feeder current scn MVN ressistance scn loss factor scn correction factor scn l equivalent scn current squared scn Cu inhibitory cs area JTM scn 0 200000 400000 600000 1 6 111621 Susut JTM Susut JTM Skenario 0 200000 400000 600000 800000 1 6 11 16 21 Susut JTR
157
Gambar 14. Grafik Perbandingan Susut SR PLN Rayon Pamekasan Dengan Hasil Simulasi Skenario penggantian Luas Penampang JTM
Keuntungan yang didapat dari skenario penggantian luas penampang menjadi 3x150 mm2 ini adalah :
1. Pengurangan susut JTM, rata rata susut JTM yang semula 352.995 kWH menjadi 97.295 kWH Dengan adanya skenario ini Pln Rayon Pamekasan akan mengurangi susut pada JTM sebesar 352.995 – 97.295 = 255.699 kWH atau 72 % susut JTM.
2. Pengurangan susut JTR, rata rata susut JTR yang semula 454.657 kWH menjadi 170.090 kWH Dengan adanya skenario ini Pln Rayon Pamekasan akan mengurangi susut pada JTR sebesar 454.657 – 170.090 = 284. 568 kWH atau 63 % susut JTR.
3. Pengurangan susut SR, rata rata susut SR yang semula 340.287 kWH menjadi 99.938 kWH Dengan adanya skenario ini Pln Rayon Pamekasan akan mengurangi susut pada SR sebesar 340.287 – 99.938 = 240.349 kWH atau 71 % susut SR.
Total penekanan susut dengan skenario penggantian luas penampang JTM adalah 255.699 + 284. 568 + 240.349 = 780.616 kWH
Kesimpulan
Berikut ini adalah kesimpulan-kesimpulan yang dapat diambil berdasarkan penelitian yang telah dilakukan.
1. Dalam mengembangkan model sistem dinamik, diperlukan
pemahaman sistem untuk menjamin terciptanya model yang valid serta mampu menyelesaikan permasahan yang ada.
2. Salah satu penyebab susut teknis adalah konfigurasi jaringan seperti panjang jaringan yang cenderung terus bertambah serta beban yang melebihi standard yang ditetapkan PLN.
3. Dari hasil uji coba kebenaran atau validasi dapat disimpulkan bahwa model sistem dinamik yang digunakan untuk mengevaluasi perhitungan susut teknis telah memenuhi ukuran Error Rate dan Standard Deviasi, sehingga model yang dibangun telah valid.
4. Dari hasil ujicoba skenario pengantian luas penampang JTM di bawah 150 dengan luas penampang 150 dapat menekan terjadinya susut pada JTM sebesar 72 %, susut pada JTR sebesar 63 %, dan susut pada SR sebesar 71 %.
Daftar Pustaka
Amir Handoyo (2011) “ Analisa
Perhitungan Susut PT. PLN UPJ Semarang Tengah” Teknik Elektro
Universitas Diponegoro
Erma Suryani (2010)” Konsep Dasar
Sistem Simulasi” Diktat Kuliah
Pemodelan simulasi.
Moses L. Singgih dan Erlin Tri Anggraini (2008) “ Analisa Efisiensi
Distribusi listrik Mennggunakan Analisa Risiko Operasional (Studi Kasus PT. PLN APJ Pasuruan)” Laboratorium
Sistem Manufaktur Jurusan Teknik Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember,Surabaya 60111 – Indonesia, Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi 2008 – IST AKPRIND Yogyakarta 100.000 200.000 300.000 400.000 500.000 1 7 13 19 Susut SR
