SKRIPSI
ANALISIS TIMBULNYA RUGI DAYA DAN ENERGI YANG MENGALIR PADA PENGANTAR NETRAL OLEH DISTRIBUSI TIGA FASA EMPAT
PENGANTAR
OLEH
ICHAN 105 82 159315
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR
UJIAN TUTUP
ANALISIS TIMBULNYA RUGI DAYA DAN ENERGI YANG MENGALIR PADA PENGANTAR NETRAL OLEH DISTRIBUSI TIGA FASA EMPAT
PENGANTAR
Diajukan sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik
Disusun dan diajukan oleh
ICHAN 105 82 159315
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR
HALAMAN ABSTRAK ICHAN1
1
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar Email : ichan01111995@gmail.com
Abstrak : Ichan (2021) Analisis Timbulnya Rugi Daya Dan Energi Yang Menglir Pada Penghantar Netral Oleh Distribusi Tiga Fasa Empat Penghantar oleh DR.Ir .Zahir Zainuddin, M. Sc, Rizal A Duyo, S.T,. M.T. Adapun tujuan dari pada penelitian ini adalah Ketidakseimbangan beban yang diakibatkan oleh adanya beban satu fasa system distribusi tiga fasa. Rugi daya dan energi yang ditimbulkan akibat adanya beban yang tidak seimbang dan Keseimbangan beban satu fasa sistem distribusi tiga fasa berdasarkan daya yang terpasang. Metode yang dipergunakan pada penelitiann ini adalah mengadakan penelitian dan pengambilan data di PT. PLN wilayah VIII Rayon Makassar pada Perumahan BTP (Bumi Tamalanrea Permai) Makassar. Hasill yang didapatkan pada penelitian ini adalah. Rugi daya adalah besar daya yang hilang dalam penyaluran tenaga listrik sepanjang jaringan distribusi primer ke beban. Untuk menghitung rugi daya dan energi yang diakibatkan oleh ketidakseimbangan beban yang digunakan suatupormulasu persamaan rugi daya dan rugi energy yang menentukan nilai tahanan penghantar yang digunakan dalam menghitung rugi daya tersebut Jadi rugi daya diakibatkan oleh ketidakseimbangan beban pada jaringan distribusi sepanjang 0,85 km adalah 0,60434 kW. Sedangkan rugi energi yang diakibatkan oleh ketidakseimbangan beban setiap ban adalah 14,504 kWh
ABSTRACT
Abstract: Ichan (2021) Analysis of the Loss of Power and Energy in Neutral Conducts by the Three Phase Four Conduct Distribution by DR.Ir. Zahir Zainuddin, M. Sc, Rizal A Duyo, S.T ,. M.T. The purpose of this study is the load imbalance caused by the one-phase load of the three-phase distribution system. Power and energy losses arising from unbalanced loads and load balance of a single phase three-phase distribution system based on the installed power. The method used in this research is to conduct research and data collection at PT. PLN Region VIII Rayon Makassar at BTP (Bumi Tamalanrea Permai) Housing Makassar. The results obtained in this study are. Power loss is the amount of power lost in the distribution of electric power along the primary distribution network to the load. To calculate power and energy losses caused by load imbalance, a formula for power loss and energy loss equations that determines the value of the conducting resistance used in calculating the power loss So the power loss caused by load imbalance on the distribution network along 0.85 km is 0, 60434 kW. Meanwhile, the energy loss caused by the unbalanced load of each tire is 14.504 kWh
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena Rahmat dan HidayahNyalah sehingga penulis dapat menyusun skripsi ini, dan dapat kami selesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini disusun sebagai salah pensyaratan akademik yang harus ditempuhdalam rangka penyelesaian program studi pada Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar. Adapun judul tugas akhir adalah : “Analisis Timbulnya Rugi Daya Dan Energi Yang Menglir Pada Penghantar Netral
Oleh Distribusi Tiga Fasa Empat Penghantar”
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan skripsi ini masih terdapat kekurangan-kekurangan, hal ini sdisebabkan penulis sebagai manusia biasa tidak lepas dari kesalahan dan kekurangan baik itu ditinjau dari segi tehnis penulis maupun dari perhitungan-perhitungan. Oleh karena itu penulis menerim dengan ikhlas dan senang hati segala koreksi serta perbaikan guna penyempurnaan tulisan ini agar kelak dapat bermanfaat.
Skripsi ini dapat terwujud berkat adanya bantuan, arahan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segalan ketulusan dan kerendahan hati, kami mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada : 1. Bapak Prof. Dr. H. Ambo Asse, M.Ag Selaku Rektor Universitas
Muhammadiya Makassar
2. Bapak Hamzah Al Imran, ST, MT. sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.
3. Ibu Adriani, ST, MT., sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.
4. Bapak. DR. Ir Zainuddin, M.Sc, Selaku Pembimbing I dan BapakRizal A Duyo, S.T, M.T selaku Pembimbing II, yang telah banyak meluangkan waktunya dalam membimbing kami.
5. Bapak dan ibu dosen serta stap pegawai pada fakultas teknik atas segala waktunya telah mendidik dan melayani penulis selama mengukiti proses belajar mengajar di Universitas Muhammadiyah Makassar.
6. Ayahanda dan Ibunda yang tercinta, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya atas segala limpahan kasih saying, doa dan pengorbanan terutam dalam bentuk materi dalam menyelesaikan kuliah. 7. Saudara-saudaraku serta rekan-rekan mahasiswa fakultas teknik terkhusus
angkatan 2014 dan angkatan 2015 yang dengan keakraban dan persaudaraan banyak membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Semoga semua pihak tersebut di atas mendapat pahala yang berlipat ganda di sisi Allah SWT dan skripsi yang sederhan ini dapat bernabfaat bagi penulis, rekan-rekan, masyarakat serta bangsa dan Negara. Amin.
Makassar, Desember 2021
DAFTAR ISI
Halaman
SAMPUL ... i
HALAMAN JUDUL ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
PENGESAHAN ... iv
ABSTRAK ... ... v
ABSTRACT ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang Masalah ... 1
B. Rumusan Masalah... 2 C. Tujuan Penulisan ... 2 D. Manfaat penelitian ... 2 E. Batasan Masalah ... 3 F. Metode Penulisan ... 3 G. Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
A. Pembangkit dan Gardu Distribusi... 6
B. Bentuk Umum Sistem Distribusi Daya Listrik. ... 6
C. Bagian-bagian Sistem Distribusi ... 15
D. Analisis Komponen Simetris ... 16
E. Sebab ketidakseimbangan beban ... 20
G. Karakteristik Beban Satu Fasa ... 23
H. Akibat Ketidakseimbangan Beban ... 23
I. Faktor Ketidakseimbangan Beban ... 23
BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 28
A. Waktu dan Tempat... 28
B. Metode Penelitian ... 28
C. Gambar Blok Diagram... 30
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 32
A. Data Pengukuran... 32
B. Analisis Ketidakseimbangan Beban ... 34
C. Analisis Perhitungan Beban Tak Seimbang ... 34
D. Perhitungan Rugi Daya dan Energi Akibat Ketidakseimbangan Sistem Distribusi Primer... 41
E. Analisi Perhitugan Tak seimbang ... 43
F. Perhitungan Rugi daya ... 48
BAB V PENUTUP ... 51
A. Kesimpulan ... 51
B. Saran-saran ... 51
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Jaringan distribusi tipe radial ... 8
Gambar 2.2 Jaringan distribusi tipe radial yang diparalelkan ... 9
Gambar 2.3 Jaringan distribusi tipe loop... 10
Gambar 2.4 Jaringan distribusi tipe ring ... 11
Gambar 2.5 Jaringan Distribusi Type Grid/Network ... 12
Gambar 2.6 Jaringan distribusi tipe Spindel. ... 14
Gambar 2.7 Jaringan distribusi tipe Cluster ... 15
Gambar 2.8 Komponen urutan positif, negative dan nol dari suatu sistem tiga tasa Va. Vb dan Vc yang tidak seimbang. ... 17
Gambar 2.9 Penjumlahan secara vector ketiga komponen urutan pada Gambar 2.9 untuk mendapatkan tiga fasor tak seimbang. ... 18
Gambar 2.10 Diagram Fasor berbagai pangkat dari operator a ... 24
Gambar 2.11 Model Sistem Distribusi Tiga Fasa Empat Penghantar Besar arus yang mengalir pada penghantar netral: ... 26
BAB I PENDAIIULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Sejalan dengan perkembangan dan peningkatan pembangunan serta taraf hidup masyarakat, maka kebutuhan akan energi listrik dengan sendirinya akan meningkat pula. Apalagi pada tahun-tahun terakhir ini yang merupakan era industrialisasi, maka kebutuhan akan energi listrik menjadi lebih penting sehingga tidak dapat dipisahkan dari gerak pembangunan itu sendiri.
Pertambahan langganan yang pesat pada gilirannya akan memberikan konsekuensi-konsekuensi berupa pertambahan atau perluasan jaringan distribusi, utamanya pada jaringan distribusi sekunder. Hal ini berarti bahwa dengan bertambahnya kerapatan beban dan semakin meluasnya jaringan distribusi akan menyebabkan timbulnya penyimpangan yang tidak diinginkan pada sistem penyaluran tenaga listrik. Untuk itu dalam penyaluran tenaga listrik dari suatu sumber pembangkit sampai kepada pemakai tenaga listrik, semakin hari semakin diharapkan adanya kontinuitas pelayanan dan kualitas listrik yang lebih baik.
Dalam pelaksanaan dan kenyataan diberbagai lokasi penyaluran tenaga listrik sukar diperoleh beban yang benar-benar seimbang. terutama beban-beban satu fasa yang mendapat pelayanan dari sistem tiga fasa. Hal ini disebabkan karena karakteristik dan jenis peralatan-peralatan pemakai tenaga listrik berbeda-beda, serta waktu pemakaian berbeda-beda pula.
Apabila ketidakseimbangan beban tenaga listrik tidak ditanggulangi dan dibiarkan terus-menerus maka dapat mengakibatkan kerugian-kerugian, terutama
bagi pihak penyalur tenaga listrik (kerugian tenaga listrik pada penghantar netral), selain itu pihak konsumen yang menggunakan beban tiga fasa seperti motor induksi akan mendapat putaran yang tidak stabil dan menyebabkan kerusakan mekanis pada motor tersebut.
B. Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam tugas akhit ini adalah:
1. Ketidakseimbangan beban pada suatu jaringan distribusi akan berdampak langsung pada pelayanan, karena dapat membahayakan keselamatan konsumen..
2. Dari akibat yang ditimbulkan diatas disebabkan karena pada penghantar netral dialiri oleh arus yang besar. Sehubungan dengan hal tersebut di atas, penulis merasa tertarik untuk mengadakan penelitian tantang ketidak seimbangan beban pada jaringan distribusi sekunder.
C. Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui :
1. Mendapatkan ketidak seimbangan beban yang diakibatkan oleh adanya beban satu fasa system distribusi tiga fasa.
2. Menghitung rugi daya dan energi yang ditimbulkan akibat adanya beban yang tidak seimbang.
D. Manfaat penelitian
Manfaat peneltian ini adalah:
1. Oleh karena di samping membahayakan keselamatan konsumen, dapat pula menimbulkan rugi-rugi energi pada jaringan distribusi yang disebabkan
adanya faktor ketidakseimbangan beban tersebut
2. Memberikan data penentuan faktor ketidakseimbangan bebans pada PT. PLN (Persero) .
E. Batasan Masalah
Pembahasan perhitungan pembebanan trafo distribusi tenaga listrik dibatasi hanya pada:
1. Sistem distribusi yang berhubungan langsung dengan beban.
2. Sistem distribusi yang tidak seimbang akibat pembebanan yang tidak seimbang.
3. Perhitungan rugi daya dan energi akibat ketidakseimbangan distribusi satu fasa pada sistem distribusi tiga fasa.
Pembahasan masalah ketidakseimbangan beban ini memerlukan analisis data dari kasus nyata tentang beban-beban yang tidak seimbang. Oleh karena itu. maka dilakukan pengambilan data pada PT. PLN (Persero) Makassar pada Perumahan BTP (Bumi Tamalanrea Permai) yang dianggap mewakili kasus ketidakseimbangan beban sistem tenaga listrik yang ada.
F. Metode Penulisan
Dalam menyusun tugask akhir ini, penulis menggunakan metode dan teknik penulisan sebagai berikut:
1. Studi Pustaka
Studi Pustaka adalah kegiatan penelitian dengan mengumpulkan bahan acuan lewat literatur, yang ada hubungannya dengan objek penulisan dan sejumlah teori serta rumusan-rumusan para ahli dan sarjana baik mengenai
ketidakseimbangan beban jaringan distribusi maupun bahan-bahan lain mengenai masalah yang dibahas, yang dapat menunjang laporan ini.
2. Wawancara
Interview adalah kegiatan yang dilaksanakan dengan mengadakan Tanya jawab dengan pegawai yang menangani masalah distribusi jaringan pada PT. PLN (Persero) Wilayah VIII Makassar untuk menanyakan hal-hal yang berhubungan dengan masalah yang dibahas.
3. Pengambilan data pada PT. PLN (Persero) Wilayah Makassar.
G. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan yang kami gunakan dalam penulisan ini terbagi dalam 5 bab seperti berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Terdiri atas latar belakang, alasan memilih judul tujuan penulisan, batasan masalah. metode penulisan dan sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Mengemukakan pembahasan yang teoritis tentang sebab-sebah dari ketidakseimbangan, akibat dari ketidakseimbangan dan faktor yang menyebabkan ketidakseimbangan beban jaringan distribusi. serta peninjauan secara dalam terhadap masalah yang dibahas berdasarkan teori sehingga dapat dijadikan landasan yang akurat untuk menunjang penulisan.
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Dalam metodoligi penelitian ini membahas tentang jadwal penelitian , tempat penelitian dan metode yang dilakukan dalam penelitian ini
BAB IV : HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Membahas tentang hasil penelitian mengemukakan tentang klasifikasi beban, perhitungan mengenai rugi daya akibat ketidakseimbangan beban system distribusi, penentuan faktor ketidakseimbangan beban menurut data arus, mengemukakan mengenai perhitungan beban yang seimbang dengan berdasarkan daya yang terpasang dari data PT. PLN (Persero) Wilayah VIII Makassar.
BABV : PENUTUP
Memuat kesimpulan dari pembahasan masalah dan saran untuk melengkapi uraian yang telah ada.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Pembangkit dan Gardu Distribusi
Tenaga listrik yang dibangkitkan dalam pusat-pusat listrik seperti PLTA, PLTG, PLTU, PLTD, PLTGU, kemudian ditransmisikan setelah terlebih dahulu dinaikkan tegangannya oleh transformator yang terdapat dipusat pembangkit listrik. Saluran transmisi tersebut melalui saluran udara maupun saluran bawah tanah.
Setelah tenaga listrik ditransmisikan hingga sampai ke gardu induk diturunkan tegangannya,. melalui transformator menjadi tegangan menengah. Kemudian menyalurkan daya listrik ke beban melalui gardu distribusi.
Gardu distribusi adalah bagian dari instalasi peralatan listrik yang menerima daya listrik dari gardu induk melalui jaringan distribusi primer, dimana tegangan distribusi primer adalah 6 KV ; 12 KV ; 20 KV. Pada gardu distribusi diturunkan tegangan menjadi tegangan rendah 220/380 V.
B. Bentuk Umum Sistem Distribusi Daya Listrik.
Fungsi utama system distribusi adalah menyalurkan daya listrik dari sumber ke pemakai daya listrik dengan cara sebaik-baiknya untuk saat yang tertentu serta untuk masa-masa yang akan datang. Sedapat mungkin yang disalurkan ke pemakai masih dalam batas-batas tegangan yang diperbolehkan.
Untuk memenuhi tingkat keberlanjutan pelayanan, dikenal lima macam tipe saluran distribusi primer seperti berikut:
1. Tipe Radial. 2. Tipe loop/ring. 3. Tipe grid/network. 4. Tipe Spindel. 5. Tipe Cluster. 1. Tipe Radial
Jaringan ini pada prinsipnya adalah suatu jaringan yang terpencar dari suatu busbar ke beberapa jurusan atau daya yang disalurkan dari satu arah. Bentuk jaringan ini sederhana dan paling umum digunakan serta pemeliharaannya murah. Jaringan ini mempunyai jatuh tegangan yang sangat besar, terutama untuk ujung saluran dan kerapatan arus yang besar adalah terletak pada daerah yang lebih dekat dari sumber dan yang terkecil pada ujung saluran maka dari itu penampangnya dapat berbeda-beda.
Bila jaringan tersebut mengalami gangguan. maka semua beban yang ada pada jaringan tersebut mengalami pemadaman selama dilakukan perbaikan. Untuk mengatasi kekurangan ini. maka sistem radial mempunyai modifikasi yaitu dengan menambahkan suhu feeder atau pada pengulang utama (main feeder) untuk melayani beban yang jauh.
Modifikasi dapat dilakukan dengan menggunakan sistem radial yang diparalelkan ini bila terdapat gangguan. maka pelayanan ke konsumen tidak terputus sebab daya listrik masih dapat disalurkan melalui jalan lain kecuali kerusakan terjadi pada sumber atau pada saluran paralelnya.
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Jaringan distribusi tipe radial Keterangan Gambar:
GI : Gardu Induk GD : Gardu Distribusi CB : Circuit Breaker
Pf : Saklar pemutus dengan fuse ABS : Air Breaker Swict
Kerapatan arus pada pangkal jaringan adalah besar dan makin mengecil karena arus mengalir ke beberapa cabang. Jadi kerapatan arus terbesar terdapat diantara gardu induk dan gardu distribusi pertama. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Jaringan distribusi tipe radial yang diparalelkan Keterangan Gambar :
GI : Gardu Induk GD : Gardu Distribusi CB : Circuit Breaker
Pf : Saklar pemutus dengan fuse ABS : Air Breaker Swict
2. Tipe Loop/ring
Sistem Loop adalah pengembangan dan sistem radial yang pada operasinya dapat bekerja sebagai sistem radial biasa. Jaringan menengah sistem ini membentuk suatu lingkaran tertutup yaitu dari suatu gardu induk disalurkan melewati daerah beban dan kembali ke gardu semula. Bentuk tertutup diperoleh dengan menghubungkan kedua sistem radial dengan switching atau berupa LBS yang membagi saluran utama tersebut.
Kelebihan sistem ini adalah kehandalan yang lebih baik dari pada sistem radial, sedangkan kekurangannya ialah ukuran konduktornya harus sama serta sanggup menampung beban secara keseluruhan jika salah satu feeder mengalami gangguan sehingga sistem ini lebih mahal dari sistem radial. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Jaringan distribusi tipe loop Keterangan Gambar:
GI : Gardu Induk GD : Gardu Distribusi CB : Circuit Breaker
Pf : Saklar pemutus dengan fuse ABS : Air Breaker Swict
Sistem ring, tipe ini masih merupakan jaringan tegangan menengah type loop. Letak perbedaannya adalah ada tipe ring dua sumber atau lebih. Sistem ini mempunyai kualitas pelayanan yang cukup tinggi, tetapi biaya pengadaan dan pemeliharaannya lebih mahal jika dibandingkan dengan sistem radial dan loop.
Gambar 2.4 Jaringan distribusi tipe ring Keterangan Gambar:
GI : Gardu Induk GD : Gardu Distribusi CB : Circuit Breaker
Pf : Saklar pemutus dengan fuse ABS : Air Breaker Swict
3. Tipe Grid Atau Network
Sistem distribusi ini disuplai dari dua atau lebih gardu induk yang saling dihubungkan (inter koneksi) dan setiap bebannya menerima beberapa daya dari berbagai arah. Kelebihan dari sistem ini adalah kualitas pelayanan maupun
mutu tegangannya jauh lebih baik dari pada sistem radial dan loop, tetapi kelemahannya membutuhkan investasi yang besar dalam pengadaannya sehingga hanya baik untuk suatu beban yang sangat rapat dan besar yang memerlukan kontinuitas pelayanan yang tinggi.
Gambar 2.5 Jaringan Distribusi Type Grid/Network Keterangan Gambar :
GI : Gardu Induk GD : Gardu Distribusi
CB : Circuit Breaker
Pf : Saklar pemutus dengan fuse 4. Tipe Spindel
Sistem ini merupakan gabungan dari sistem radial dan loop yang dimodifikasi. Perubahan berupa penambahan lebih banyak saluran yang secara keseluruhannya bertemu pada suatu titik yang disebut dengan gardu hubung.
Keuntungan dari sistem ini adalah tingkat kehandalan yang lebih baik dibandingkan dengan system radial dengan biaya investasi yang relatif murah. Ciri-ciri dari bentuk spindel adalah :
a. Tidak terdapat percabangan beban, sehingga mengakibatkan jaringan dipasang sedemikian rupa dan dapat mencapai seluruh gardu distribusi secara langsung.
b. Satu dari beberapa saluran tipe spindle disebut kawat express feeder. menghubungkan langsung dari gardu induk ke gardu hubung.
c. Pada pengusahaan normal saluran atau kawat express tidak dialiri beban dan hanya berfungsi sebagai saluran cadangan dengan melalui gardu hubung bagi kabel/saluran-saluran yang lain bila terjadi gangguan.
d. Semua saluran ditempatkan pada satu titik pertemuan yaitu pada sebuah gardu hubung.
e. Tipe tecder atau saluran diamankan dengan Circuit Breaker yang dilengkapi dengan alat pengaman arus lebih untuk gangguan antara fase.
REL GARDU INDUK REL GARDU HUBUNG Gambar 2.6 Jaringan distribusi tipe Spindel.
Keterangan Gambar : Gl : Gardu Induk GH : Gardu Hubung GD : Gardu Distribusi CB : Circuit Breaker 5. Tipe C'
Jaringan ini pada prinsipnya sama dengan jaringan spindle, letak perbedaannya adalah pada jaringan Cluster terdapat gardu hubung dan saluran utamanya dihubungkan langsung ke penyulang cabang dengan menggunakan LBS.
Gambar 2.7 Jaringan distribusi tipe Cluster Keterangan Gambar:
GD : Gardu Distribusi CB : Circuit Breaker LBS: Load Break Switch
C. Bagian-bagian Sistem Distribusi
Distribusi tenaga listrik merupakan tahap akhir tenaga listrik dari pusat pembangkit ke pemakai tenaga listrik dan disalurkar melalui suatu transformator yang kemungkinan diteruskan ke jaringan sekunder atau jaringan tegangan rendah. Barulah kemudian para pemakai tenaga listrik dapat dihubungkan dengan sumber tegangan menurut tegangan rendah.
Bagian-bagian dari sistem distribusi adalah seperti berikut: - Bulk Power Supply (Pusat Pembangkit)
- Jaringan Substransmisi - Gardu Induk
- Jaringan Primer (Distribusi Primer) - Gardu Distribusi
- Jaringan Sekunder
D. Analisis Komponen Simetris
Menurut teorema Fortescu yaitu tiga fasor tak seimbang dari sistem tiga fasa dapat diuraikan menjadi tiga sistem fasor yang seimbang, Himpunan seimbang komponen itu adalah :
1. Komponen urutan positif yang terdiri atas tiga fasor yang sama besarnya, terpisah satu dengan yang lain dalam fasor 120°' dan mempunyai urutan fasa yang sama seperti fasor aslinya.
2. Komponen urutan negatif yang terdiri atas tiga fasor yang sama terpisah dengan yang lainnya dalam fasa sebesar 120°, dan mempunyai urutan fasa yang berlawanan dengan fasor aslinya.
3. Komponen urutan nol yang terdiri atas tiga fasor yang sama besarnya dan dengan pergeseran fasa nol antara simetris fasor yang satu dengan yang lain.
Komponen-komponen simetris ditunjukkan oleh subkrip a,b,c. Apabila fasor aslinya adalah tegangan. maka dapat dinyatakan sebagai Va, Vb, Vc. Dan apabila fasor aslinya adalah arus. maka dinyatakan dalam la, Ib, Ic. Tiga himpunan komponen-komponen simetris ditunjukkan oleh indeks tambahan 1 untuk
komponen urutan positif. 2 untuk komponen urutan negative dan 0 untuk komponen urutan nol, Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.9:
Komponen Urutan Positif Komponen Urutan Negatif Komponen Urutan Nol
Gambar 2.8 Komponen urutan positif, negative dan nol dari suatu sistem tiga tasa Va. Vb dan Vc yang tidak seimbang.
Apabila komponen-komponen urutan ini dijumlahkan secara grafis maka didapat:
Gambar 2.9 Penjumlahan secara vector ketiga komponen urutan pada Gambar 2.9 untuk mendapatkan tiga fasor tak seimbang.
Komponen-komponen urutan positif pada Va, Vb, dan Vc adalah Va1, Vb1, dan Vc1. Demikian pula komponen-komponen urutan negatifnya adalah Va2- Vb2, Vc2, sedangkan komponen-komponen urutan nolnya adalah Vao, Vbo. Vco.
Semua fasor-fasor yang tak seimbang adalah jumlah komponen-komponen aslinya dapat dinyatakan sebagai berikut :
Va= Va1 + Va2 + Va0 Vb= Vb1 + Vb2 + Vb0
Vc = Vc1 + Vc2 + Vc0 ...(2-1) Pada komponen simetri ini simbol huruf a dipergunakan untuk menunjukkan operator yang menimbulkan suatu perputaran sebesar 120° dengan arah yang berlawanan dengan arah perputaran jarum jam. Operator semacam ini adalah merupakan bilangan kompleks yang besarnya satu dan sudutnya 120° dan didefenisikan sebagai :
a=1 120° atau = -0,5+j 0,866
Apabila operator a dikenakan pada fasor dua kali berturut-turut, maka fasor tersebut akan diputar dengan sudut sebesar 240°. Untuk pengenaan tiga kali berturut-turut fasor akan diputar dengan 360°, maka pergeserannya adalah :
a = 1 240° atau a = -0,5 – jo,866 dan a3 = 1 360° = l 0°= 1
Komponen-komponen itu dapat diuraikan sebagai berikut: Vb1= a2 Va1 Vc1= aVa1
Vb2 = aVa2 Vc2 = a2Va2
Vb0 = Vao Vc0 = Vao ...(2-2)
Apabila pada persamaan (2-2) disubstitusikan pada persamaan (2-1). maka akan didapat:
Va = Va1+ Va2 + Vao Vb = a2Va1 + aVa2 + Vao
Vc = aVa1+ a2Va2 + Vao ....,...(2-3) Dan dapat ditulis dalam bentuk matriks yaitu :
( ) = ( ) ( ) ... (2-4) Apabila dimisalkan : A = ( ) ... (2-5)
Maka akan didapat:
A-1 = 1/3 (
) ... (2-6)
Dari hasil terakhir diperoleh :
( ) = 1/3 ( ) ( )... (2-7)
Dari persamaan (2-7) dapat diperoleh Va1= 1/3 (Va + Vb + Vc)
Va2 = 1/3 (Va + a2Vb + aVc) ... (2-8) Uraian pada persamaan-persamaan tersebut di atas juga berlaku pada arus- arusnya dan didapatkan sebagai berikut :
la = Ia1+ Ia2 + lao0 Ib = a2Ia1+ a Ia2 + Ia0
Ic = a la1+ a2 Ia2 + Ia0 ...,...(2-9) Dan dapat ditulis dalam bentuk matriks :
( ) = 1/3 ( ) ( ) ……….(2.10)
Jadi dari hasil persamaannya adalah : La0 = 1/3 (Ia+ Ib + Ic)
La1= 1/3 (la + aIb + a2Ic)
La2= 1/3 (la + a2Ib + aIc) ………(2-11)
E. Sebab ketidakseimbangan beban
Ketidakseimbangan beban dapat disebabkan oleh beberapa hal seperti berikut ini ;
- Fasa Beban
- Keadaan Pemakai Beban - Faktor daya dari beban
- Faktor ketidakserempakan penggunaan beban antara pelanggan satu dengan pelanggan yang lain.
1. Fasa Beban
Beban-beban tenaga listrik yang memperoleh pelayanan dari sistem distribusi tiga fasa dapat berupa beban tiga fasa dan beban satu fasa.
Kapasitas daya (VA) terpasang untuk beban satu fasa tidak dibatasi tergantung pada konsumen. sedangkan untuk beban tiga fasa sesuai dengan daya yang terpasang pada beban satu fasa.
2. Beban Tiga Fasa
Beban Tiga Fasa meliputi kelompok peralatan pemakai listrik tiga fasa dari kelompok peralatan pemakai tenaga listrik satu fasa yang terpasang merata pada ketiga fasa dari kelompok beban tiga fasa tersebut.
Jika peralatan pemakai tenaga listrik satu fasa bekerja bersama-sama pada faktor daya dan impedansi yang sama, maka dapat diperoleh kelompok beban tiga fasa yang seimbang. Jika peralatan-peralatan satu fasa yang terdapat dalam kelompok beban tiga fasa tersebut bekerja tidak seimbang/serentak atau bekerja dengan faktor daya yang berbeda-beda, maka kelompok beban tiga fasa ini cenderung tidak seimbang.
3. Beban Satu Fasa
Beban Satu Fasa terdiri atas beberapa kelompok peralatan pemakai tenaga listrik satu fasa yang terdapat pada konsumen yang memperoleh tenaga listrik melalui saluran tegangan rendah.
Kelompok-kelompok peralatan pemakai tenaga listrik dipasang merata pada ketiga fasa saluran pelayanan berdasarkan kapasitas daya (VA) terpasang
pada setiap kelompok beban satu fasa tersebut, sehingga masing-masing fasa saluran pelayanan mempunyai kapasitas daya yang sama. Kapasitas daya kelompok beban satu fasa di nyatakan dengan:
S = VI = I2Z = I2 (R+JX) Dimana :
S = Kapasitas daya beban satu fasa (VA) V = Tegangan Beban
I = Arus Beban (A) Z = Impedansi Beban () R = Resistansi Beban ()
X = Reaktansi Induktif Beban ()
Walaupun kapasitas daya beban satu fasa terbagi secara merata pada ketiga fasa saluran, namun tidak memberikan jaminan terjadinya keseimbangan beban karena impedansi dan daya beban satu fasa berbeda-beda.
F. Faktor Daya Beban Satu Fasa
Faktor daya beban satu fasa didefenisikan sebagai nilai perbandingan antara daya nyata (aktif) dengan daya semu (kompleks) yaitu:
Faktor Daya = cos = P/ S = I2.R/V.I Dimana:
P = Daya nyata beban satu fasa (W) S = Daya semu (VA)
V = Tegangan beban (V) I = Arus beban (A)
Beban-beban satu fasa mempunyai faktor daya yang berbeda-beda, seperti pada lampu pijar yang mempunyai factor daya sama dengan satu sedangkan lampu TL mempunyai faktor daya yang lebih kecil dari satu.
Meskipun beban-beban satu fasa tersebut mempunyai tegangan dan kapasitas daya terpasang yang sama tetapi mempunyai factor daya yang berbeda-beda, maka mengalir arus fasa pelayanan yang tidak seimbang.
G. Karakteristik Beban Satu Fasa
Karakteristik beban ditentukan oleh faktor kebutuhan dan faktor keanekaragaman yang terdapat pada suatu sistem distribusi daya listrik.
Kebutuhan tenaga listrik dari masing-masing konsumen berbeda-beda setiap saat, sehingga kelompok-kelompok beban satu fasa mempunyai nilai impedansi yang berbeda-beda pula dan mengakibatkan arus yang mengalir pada fasa-fasa saluran pelayanan tidak seimbang. Demikian pula keanekaragaman kapasitas daya terpasang pada setiap beban satu fasa dapat mengakibatkan ketidakseimbangan beban setiap saat apabila kebutuhan maksimum daya listrik dari beban-beban satu fasa tersebut berbeda-beda.
Karakteristik beban satu fasa berbeda-beda dapat mengakibatkan nilai ketidakseimbangan beban cukup besar apabila permintaan tenaga listrik dari pihak konsumen cukup besar dan cukup banyak.
H. Akibat Ketidakseimbangan Beban
Apabila beban tidak seimbang, maka mengalir arus yang tidak seimbang, sehingga tegangan fasa saluran pelayanan tidak seimbang pula.
Jika arus tidak seimbang ini, terdapat pada sistem distribusi yang menggunakan kawat netral, maka ada arus yang mengalir pada kawat netral tersebut.
Ketidakseimbangan beban sistem distribusi tenaga listrik pada kerja normal dapat mengakibatkan arus yang mengalir pada penghantar netral, sirkulasi arus urutan nol pada belitan segitiga dari transformator hubungan segitiga dengan sisi bintang empat kawat, dan gangguan tegangan tidak seimbang terhadap motor induksi tiga fasa.
1. Arus Pada Pengahantar Netral
Model sistem distribusi tiga fasa empat kawat dilihat pada gambar seperti berikut ini:
SALURAN PENYALURAN
Gambar 2.11 Model Sistem Distribusi Tiga Fasa Empat Penghantar Besar arus yang mengalir pada penghantar netral adalah : In = la + Ib + Ic ...(2.12)
Dimana la, Ib, Ic. masing-masing adalah arus beban pada fasa a, fasa b, dan fasa c dan la0 (arus urutan nol).
a. Tegangan pada Penghantar Netral
Tegangan pada penghantar netral sebanding dengan arus netral dan impedansi penghantar netral, yakni :
Vn = In . Zn
Tegangan jatuh pada penghantar netral tersebut mengakibatkan tegangan fasa saluran pelayanan menjadi :
VaM = Va – VMN VbM = Vb-VMN VcM = Vc –VMN VMN= Vn
b. Kerugian daya dan energi
Arus yang mengalir pada penghantar netral menimbulkan panas yang terbuang. Panas tersebut merupakan kerugian daya dan energi yang dinyatakan dalam rumus berikut ini :
Pn = In2 Rn ... (2-13) Hn = In2Rn.t. 10-3 kWh ... (2-14) Dengan:
Pn = Rugi daya (Watt) Hn = Rugi Energi (kWh)
In = Arus pada penghantar netral dengan satuan (A) Rn = Tahanan penghantar netral dengan satuan ohm t = Waktu dalam satuan jam
c. Resistansi pada Penghantar Netral
Adapun besar resistansi penghantar netral ditentukan berdasarkan persamaan:
R = ..,...(2-15) Dimana :
R = Resistansi penghantar netral () L = Panjang Penghantar (m)
A = Luas Penampang penghantar (m2)
= Resistansi Jenis (-m).
I. Faktor Ketidakseimbangan Beban
Apabila Impedansi Za, Zb dan Zc tidak sama maka nilai arus-arus la, Ib dan Ic tidak sama, sehingga tegangan Va, Vb, dan Vc tidak sama pula.
Nilai Impedansi dapat diperoleh jika nilai tegangan dan nilai arus diketahui sama.
Z =
Dari hubungan impedansi, arus dan ketidakseimbangan beban dapat pula dilihat pada perbedaan-perbedaan nilai arus atau nilai tegangan.
Pada sistem distribusi tiga fasa empat kawat, ketidakseimbangan beban dinyatakan berdasarkan komponen urutan positif dan komponen urutan negatif.
Perbandingan antara nilai komponen urutan negatif dengan komponen urutan positif disebut faktor ketidakseimbangan beban (Unbalance Factor), yang disingkat dengan F.
Apabila data yang diketahui merupakan nilai tegangan, maka faktor ketidakseimbangan beban dinyatakan berdasarkan perbandingan antara tegangan urutan negatif dengan tegangan urutan positif, yaitu :
F=[ [ ]]... (2-16)
Apabila data yang diketahui merupakan nilai arus, maka factor ketidakseimbangan beban dinyatakan dengan berdasarkan perbandingan antara arus urutan negative dengan arus urutan positif, yaitu ;
F=[ [ ]]...,...(2-17)
Dimana :
F = Faktor ketidakseimbangan beban Va2 = Tegangan urutan negatif Va1= Tegangan urutan positif Ia1= Arus urutan positif Ia2= Arus urutan negatif
Pada sistem distribusi tiga fasa empat kawat terdapat komponen urutan nol, sehingga untuk menentukan faktor ketidakseimbangan .beban, maka komponen urutan nol tersebut dihilangkan dan diperoleh fasor arus baru seperti berikut ini :
Ia2' = l/3 [ Ia' + a2 Ib' + alc' ]
= 1/3 [ Ia' + l 240°(Ib') + 1 120° (Ic')... (2.18) Ia1 = 1/3 [ Ia' + aIb' + a2 Ic' ]
= l/3 [ Ia' + 1 120° (Ib') + 1 240° (Ic')... ...(2.19) Dimana :
Ia2= Arus urutan negatif pada fasa a setelah komponen arus urutan nol dihilangkan Ia1= arus urutan positif pada fasa a setelah komponen arus urutan nol dihilangkan
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat a. Waktu
Pembuatan tugas akhir ini akan dilaksanakan selama 6 bulan, mulai dari bulan Agustus 2020 sampai dengan Desember 2020 sesuai dengan perencanaan waktu yang terdapat pada jadwal penelitian.
b. Tempat
Penelitian dilaksanakan di PT. PLN wilayah VIII Rayon Makassar pada Perumahan BTP (Bumi Tamalanrea Permai) Makassar.
B. Metode Penelitian Alur Penelitian PENGUMPULAN DATA STOP STUDI LITERATUR MULAI DISKUSI PENYUSUNAN LAPORAN SEMINAR
Metode penelitian ini berisikan langkah-langkah yang ditempuh penulis dalam menyusun tugas akhir ini. Metode penelitian ini disusun untuk memberikan arah dan cara yang jelas bagi penulis sehingga penyusunan tugas akhir ini dapat berjalan dengan lancar.
Adapun langkah-langkah yang ditempuh oleh penulis dalam penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
Metode Pustaka
Yaitu mengambil bahan-bahan penulisan tugas akhir ini dari referensi-referensi serta literatur-literatur yang berhubungan dengan masalah yang dibahas. Metode Penelitian
Mengadakan penelitian dan pengambilan data pada di PT. PLN wilayah VIII Rayon Makassar pada Perumahan BTP (Bumi Tamalanrea Permai), Kemudian mengadakan pembahasan/analisa hasil pengamatan dan menyimpulkan hasil analisa tersebut.
Metode Diskusi/Wawancara
Yaitu mengadakan diskusi/wawancara dengan dosen yang lebih mengetahui bahan yang akan kami bahas atau dengan pihak praktisi di PT. PLN wilayah VIII Rayon Makassar pada Perumahan BTP (Bumi Tamalanrea Permai)
C. Gambar Blok Diagram
Gambar 3 .1 Sistem Distribusi dan Bagian-bagiannya Bulk Power Supply (Pusat Pembangkit)
Bulk power supply ini dapat berupa gardu-gardu induk yang disuplay oleh pembangkit daya utama melalui saluran transmisi atau dapat pula berupa suatu pembangkit tenaga listrik;
Jaringan Transmisi
Dimulai dari sumber daya utama sampai ke berbagai gardu induk yang berada di daerah beban. Jaringan sub transmisi dapat berupa kabel tanah, udara terbuka atau kombinasi diantaranya.
Gardu Induk
Gardu Induk ini mendapat suplay daya dari saluran sub transmisi dan mengubah tegangannya menjadi tegangan distribusi primer.
Bulk Power Supply jaringan Sub Transmisi Gardu induk Jaringan Primer Gardu Distribusi Konsumen
Jaringan Primer (Distribusi Primer)
Jaringan Primer biasanya tiga fasa dan berlangsung dari rel menengah gardu induk sampai pada pusat bebannya dimana kemudian dilakukan percabangan pada sub feeder 3 fasa atau dapat pula langsung dihubungkan dengan gardu distribusi.
Gardu Distribusi
Gardu distribusi berguna untuk menurunkan tegangan dari tegangan primer menjadi tegangan rendah (sekunder). Biasanya pada gardu distribusi di tempatkan alat ukur seperti Voltmeter. Amperemeter. kWh-meter pengaman dan lain-lain.
Jaringan Sekunder
Jaringan sekunder berfungsi untuk menyalurkan daya listrik dari gardu distribusi ke rangkaian pemakai yang dihubungkan dengan panel-panel pembagi beban.
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Data Pengukuran
1. Data transformator distribusi
Nama transformator distribusi : UNGB
Lokasi : Poros BTP depan kantor BPK
Daya nominal : 100 KVA
Jam pengukuran / tanggal : 18 : 00 / Desember 2019 Tegangan fasa netral : 220 Volt
Tegangan fasa - fasa : 380 Volt
2. Data Transformator Ketidakseimbangan Beban pada Perumahan Bumi Tamalanrea (BTP) No Nama Gardu Daya Trafo kVA Tegangan Pn/sek kV/V Beban Info % Arus pengantar (A) F R S T N 1 UNGB 100 20/380 65.560 88 87 123 35,52 0,12 2 UNTO 100 20/380 72,160 74 109 145 61,5 0,17 3 UNGC 200. 20/380 180,180 307 275 243 55,43 0,56 4 UNGP 250 20/380 129,8 216 207 167 45,18 0,46 5 UNGE 100 20/380 87,56 124 157 117 36,99 0,97 6 UNGF 250 20/580 15048 199 251 234 45,92 0,07 7 UNIC 315 20/380 99,88 218 157 79 120,43 0,27 8 UN!F 200 20/380 170,5 248 300 227 66,05 0,08 9 UNGH 250 20/380 229,24 347 306 389 71.88 0,07 10 UNTI 50 20/380 36,74 20 90 37 51,57 0,31 11 UNTS 50 20/380 38,28 60 55 59 4,59 0,03 12 UNLA 160 20/380 125,4 206 216 154 57,65 0,10
13 SISIPAN 100 20/380 l 74,36 115 125 98 23,64 0,07
14 UNTGI 100 20/380 74,58 95 127 117 28,36 0,08
15 SISIPAN 100 20/380 73,26 111 100 122 19,05 0,06
3. Data Rugi Daya dan Energi Pada Penghanlar Netral Akibat Ketidakseimbangan Beban Dalam Perhari Pada Perumahan Bumi Tamalanrea Permai (BTP) NO Jaringan Panjang Penghantar (km) In (A) Bahan Penghantar (LVTC) A (mm2) Rn (ohm) Pn (kW) Hn (kWh) 1 UNGB-UNTO 0,85 35,52 At 3.70 + 50 0,479 0,604 14,504 2 UNTO-UNGC 0,35 61,5 At 3.70 + 50 0,197 0,745 17,883 3 UNGC-UNGD 0,37 55,43 AI 3.70 + 50 0,209 0,642 15,412 4 UNGD-UNGE OT445 45,18 AI 3.70 + 50 0,251 0,512 12,296 5 UNGE-UNGF 0,425 36,99 AI 3.70 + 50 0,240 0,328 7.881 6 UNGF-UNIG 0,350 45,92 AI 3.70 + 50 0,197 0,415 9,970 7 UNIG-UNIF 0,305 45,93 AI 3.70 + 50 0,172 2,494 59,870 8 UNIF-UNGH 0,6 45,94 AI 3.70 + 50 0,338 1,474 35,389 9 UNGH-UNTI 0,5 45,95 AI 3.70 + 50 0,282 1,457 34,96 10 UNTI-UNTS 0,515 45,96 AI 3.70 + 50 0,291 0,773 18,574 11 UNTS-UNLA 0,5 45,97 AI 3.70 + 50 0,282 0,005 0.143 12 UNLA-Sisipan 0,55 45,98 AI 3.70 + 50 0,310 1,030 24,727 13 Sisipan-UNTG 0,4 45,99 AI 3.70 + 50 0,226 0,126 3.031 14 UNTG-Sisipan 0,65 45,100 AI 3.70 + 50 0,367 0,295 7.084
B. Melayani Kebutuhan Tenaga Listrik
PT. PLN (Persero) Wilayah VIII Rayon Makassar mendistribusikan tegangan yang sebagian kecil yang berlokasi di Perumahan BTP (Bumi Tamalanrea Permai). Pada umumnya tenaga listrik yang didistribusikan ke konsumen dapat dimanfaatkan untuk kegiatan rumah tangga, kegiatan pemerintahan. kegiatan usaha perdagangan, kegiatan sosial, pengoperasian alat-alat produksi pada industri penerangan jalan dan lain-lain.
Dalam melayani kebutuhan tenaga listrik dari berbagai konsumen. maka jaringan distribusi sekunder yang baik sangat diperlukan, untuk itu harus diperhatikan besar atau tingkat kerapatan beban dan penyaluran sistem jaringan. Berdasarkan hal tersebut harus diperhatikan aspek ekonomis dan keamanan.
C. Klasifikasi beban dan pentarifannya pada PT. PLN (Persero) Wilayah VIII Cabang Makassar
1. Klasifikasi Beban
Secara umum, beban dapat dikelompokkan kedalam empat golongan yaitu :
a. Beban Perumahan ,;
b. Beban Usaha / Perdagangan (komersial) c. Beban Industri
d. Beban Umum a. Beban Perumahan
Beban Perumahan adalah beban yang terdiri atas peralatan-peralatan listrik yang biasa dipakai pada rumah-rumah
penduduk. Beban perumahan yang harus dilayani tergantung dari sifat dan tingkat sosial seseorang. Semakin maju peradaban seseorang, semakin banyak pula kebutuhannya akan tenaga listrik. Pada beban perumahan kebutuhan maksimum biasanya berlangsung di malam hari antara jam 18.00 sampai jam 22.00. Dimana selama selang waktu tersebut konsumen paling banyak mengkonsumsi listrik untuk keperluan hiburan, seperti mendengar radio/tape dan televisi.
Beban perumahan jarang menimbulkan masalah kelistrikan karena biasanya terdiri atas peralatan-peralatan listrik yang kapasitasnya kecil seperti televisi, lampu penerangan, seterika listrik. lemari es dan sebagainya.
b. Beban Usaha / Perdagangan
Beban Usaha / Perdagangan adalah beban listrik yang terdiri atas peralatan listrik yang biasa digunakan pada pusat-pusat perbelanjaan, rumah makan, perhotelan seperti : kipas angin, AC, pompa listrik dan sebagainya.
Kebutuhan terbesar untuk kelompok beban ini biasanya berlangsung antara jam 08.00 pagi dimana saat itu toko-toko mulai buka dan mencapai puncaknya pada sore hari karena pada waktu tersebut beban mulai bertambah dengan bertambahnya atau bekerjanya lampu-lampu penerangan.
c. Beban Industri
Beban Industri merupakan beban yang paling sering menimbulkan masalah kelistrikan karena kapasitas dayanya yang digunakan cukup besar. Dengan demikian penyaluran daya listrik perlu diperhatikan mengingat terhentinya penyaluran listrik yang relatif singkat dapat menimbulkan kerugian yang cukup besar pada industri.
d. Beban Umum
Kelompok beban ini kebanyakan dan beban-beban yang dipakai di tempat-tempat pendidikan, misalnya : sekolah, rumah peribadatan. rumah sakit. badan-badan sosial serta lampu-lampu penerangan dan sebagainya.
Pemakaian listrik pada kelompok ini kebanyakan di siang hari sedangkan di malam hari kebanyakan beban penerangan saja.
2. Pentarifan Beban
Berdasarkan sistem penyambungan daya listrik kepada konsumen dan f energi listrik dibagi menjadi :
a. Tarif energi listrik tegangan rendah (TR) b. Tarif energi listrik tegangan menengah (TM) c. Tarif energi listrik tegangan tinggi (TT)
Sedangkan berdasarkan atas sifat pemakaiannya maka tarif dasar listrik PLN digolongkan menjadi :
b. S - 2 / TR Badan sosial kecil sampai dengan sedang c. S-3/TR Badan sosial
d. R - 1 / TR Rumah tangga kecil e. R - 2 I TR Rumah tangga menengah f. R - 3 / TR Rumah tangga besar g. B - 1 / TR Bisnis kecil
h. B-2/TR Bisnis sedang i. B - 3 / TR Bisnis besar
j. B - 4 / TR Sambungan sementara k. 1-1 / TR Industri kecil / rumah tangga l. 1 - 2 / TR Industri sedang
m. 1 - 3 / TM Industri sedang n. 1 - 4 / TT Industri besar
o. P -1 / TR Gedung kantor pemerintah kecil sampai dengan sedang p. P - 2 / TR Gedung kantor pemerintah besar
q. P - 1 / TR Penerangan jalan Keterangan :
TR = Tegangan Rendah TM = Tegangan Menengah TT = Tegangan Tinggi
Tarif energi tegangan rendah ialah tarif yang di peruntukkan pada jaringan distribusi sekunder dengan tegangan :
a. 220 Volt untuk sambungan satu fasa b. 220/3 80 Volt untuk sambungan tiga fasa
Sedangkan tarif energi untuk tegangan menengah adalah tarif yang diperuntukkan bagi sambungan daya listrik yang didapat langsung dari jaringan distribusi tegangan menengah dan merupakan sambungan daya listrik dengan tegangan antara fasa 1000 Volt sampai maksimum 35000 Volt. Adapun sistem pentarifan energi listrik berdasarkan energi listrik dan jenis pelanggan adalah sebagai berikut:
a. Tarif untuk pemakai kecil dengan sambungan tegangan rendah. Golongan tarif ini dinamakan tarif S - 1 dengan daya 220 VA.
b. Tarif energi listrik tegangan rendah untuk keperluan badan-badan sosial kecil sampai badan sosial sedang. Golongan tarif ini dinamakan S - 2. yang diperuntukkan bagi asrama pelajar. rumah sakit dan sebagainya. Daya yang disediakan serendah-rendahnya 250 VA dan setinggi-tingginya 200 kVA.
c. Tarif energi listrik tegangan menengah untuk keperluan badan-badan sosial besar. an tarif dinamakan S - 3. Dava vane disediakan 201 kVA ke atas.
d. Golongan tarif B - 1 adalah golongan tarif untuk pelanggart dengan sambungan pada sisi tegangan rcndah yang diperuntukkan untuk rumah tangga kecil. Daya yang disediakan serendah-rendahnya 250 VA dan setinggi-tingginya 2.200 VA.
e. Golongan tarif R - 2 adalah golongan tarif pada pelanggan dengan sambungan pada sisi tegangan rendah yang diperuntukkan keperluan rumah tangga menengah dan tidak diperuntukkan untuk suatu usaha. Daya yang disediakan serendah-rendahnya 2.200 VA dan setinggi-tingginya 6.600 VA
f. Golongan tarif R - 3 adalah golongan tarif untuk pelanggan dengan sambungan pada sisi tegangan rendah yang diperuntukkan untuk keperluan rumah tangga dan tidak diperuntukkan untuk suatu usaha. g. Golongan tariff B - 1 adalah golongan tarif untuk pelanggan dengan
sambungan pada sisi tegangan rendah yang diperuntukkan untuk bisnis kecil seperti : toko, restoran. salon rambut, kantor-kantor usaha, bank pemerintah dan swasta, cuci cetak foto, lampu reklame atau penerangan kos, telepon umum dan bioskop. Daya yang disediakan serendah-rendahnya 250 VA dan setinggi-tingginya 2.200 VA.
h. Golongan tarif B - 2 adalah golongan tarif untuk pelanggan dengan sambungan pada sisi tegangan rendah yang diperuntukkan untuk keperluan bisnis sedang seperti : toko, restoran, salon rambut . kantor usaha perseroan . bank pemerintah dan swasta, dan gedung bioskop. Daya yang disediakan serendah-rendahnya 2201 VA dan setinggi-tingginya 200 kVA ke atas.
i. Golongan tarif B - 3 adalah golongan tarif untuk pelanggan dengan sambungan pada sisi tegangan menengah yang diperuntukkan keperluan bisnis besar dengan kapasitas daya 201 kVA.
j. Golongan tarif B - 4 adalah golongan tarif untuk pelanggan dengan sambungan pada sisi tegangan rendah yang diperuntukkan untuk keperluan sambungan sementara seperti penyambungan-penyambungan daya jangka pendek antara lain : pasar malam, pesta dan keperluan-keperluan lainnya. Daya yang disediakan tergantung dari keperluan.
k. Golongan tarif 1 - 1 adalah golongan tarif untuk pelanggan dengan sambungan pada sisi tegangan rendah yang diperuntukkan untuk keperluan industri kecil / rumah tangga. Daya yang disediakan 450 VA dan setting VA dan settingnya 13,9 KV.
l. Golongan tarif 1 - 2 dengan sambungan pada sisi tegangan rendah yang diperuntukkan bagi keperluan industri sedang. Daya yang disediakan serendah-rendahnya 14 kVA dan setinggi-tingginya 200 kVA.
m. Golongan tarif I - 3 adalah golongan tarif untuk pelanggan dengan sambungan pada sisi tegangan lemah. dan diperuntukkan untuk keperluan industri menengah. Kapasitas daya yang dibutuhkan adalah 201 kVA.
n. Golongan tarif I - 4 adalah golongan tarif untuk pelanggan dengan sambungan ada pada sisi tegangan tinggi yang diperuntukkan keperluan industri besar. Daya yang disediakan 30.000 kVA.
o. Golongan tarif P - 1 adalah golongan tarif untuk pelanggan kecil sampai dengan sedang dengan sambungan pada sisi tegangan rendah yang diperuntukkan untuk keperluan gedung kantor pemerintah, perum dan
gedung kantor perwakilan negara asing. Daya yang disediakan serendah-rendahnya 250 VA dan setinggi-tingginya 200 kVA.
p. Golongan tarif P - 2 adalah golongan tarif untuk pelanggan besar dengan sambungan pada sisi tegangan menengah yang diperuntukkan untuk keperluan gedung kantor pemerintah. Daya yang disediakan 201 kVA keatas.
q. Golongan tarif P - 3 adalah golongan tarif untuk pelanggan dengan sambungan pada sisi tegangan rendah yang diperuntukkan penerangan jalan umum yaitu : lampu taman umum, lampu lalu lintas, jam listrik umum dan lampu air mancur umum dengan ketentuan sebagai berikut: 1) Penerangan jalan umum
2) Lampu taman
3) Lampu air mancur umum 4) Jam listrik umum
D. Analisis Ketidakseimbangan Beban
Ketidakseimbangan beban suatu sistem distribusi daya listrik dalam wilayah kerja PT. PLN (Persero) Wilayah VIII Rayon Makassar Timur. meliputi beban satu fasa dan beban tiga fasa yang memperoleh daya listrik melalui saluran tegangan rendah dari sistim distribusi tiga fasa empat kawat. Dari persamaan (2-17) diperoleh nilai faktor keseimbangan beban sebagai berikut:
F = | | ||...(3.1)
Dimana arus pada referensi dengan arus-arus beban diberikan oleh persamaan berikut:
Ia2 = l/3 (la + a2Ib + aIc) Ia0 =1/3(Ia+Ib+Ic)...(3.2) Dimana: In = la + Ib + Ic Ia0=1/3 (In) In = 3 Ia0... (3.3)
Pada sistem distribusi empat penghantar terdapat komponen arus urutan nol seperti pada persamaan (3.2). dihilangkan dan diperoleh fasa arus sebagai berikut :
Ia' = Ia- Ia0 Ib' =Ib-Ia0
Ic' =Ic-Ia0 ... ... (3.4) Sehingga persamaan arus baru di dapat :
Ia2 = 1/3 (la' + a2Ib' + aIa')
la,' = 1/3 (Ia'+aIb' + a2Ic') ... (3.5) Sedangkan faktor ketidakseimbangan beban berubah menjadi :
F = | | ||...(3.6)
Keterangan :
Ia = Arus beban pada fasa a Ib = Arus beban pada fasa b Ic = Arus beban pada fasa c
Ia1= Arus beban positif pada fasa a Ia2 = Arus urutan negatif pada fasa a La0 = Arus urutan nol pada fasa a
Ia2 = Arus urutan negatif pada fasa a setelah komponen arus urutan nol dihilangkan la1' = Arus urutan positif pada fasa a setelah komponen arus urutan nol dihilangkan Nilai faktor ketidakseimbangan beban terletak antara 0 dan 1. dimana jika beban benar-benar seimbang maka F = 0 dan jika benar-benar tidak seimbang maka harga F berada antara 0 dan 1.
E. Analisis Perhitungan Beban Tak Seimbang
Dari data yang diperoleh selama mengadakan penelitian di PT. PLN (Pcrsero) Wilayah VIII Rayon Makassar Timur adalah data pengukuran beban pada feeder Tamalanrea daerah DTP. Pengukuran ini dilakukan dengan memperkirakan saat terjadinya beban maksimum. dimana untuk beban perumahan dan penerangan dilakukan pada malam hari.
1. Perhitungan beban tak seimbang
Nama transformator distribusi : UNGB
Lokasi : Poros BTP depan kantor BPK
Daya nominal : 100 KVA
Jam pengukuran / tanggal : 18 : 00 / Desember 2019 Tegangan fasa netral : 220 Volt
Tegangan fasa - fasa : 380 Volt
Arus fasa . :
Ia = IT= 123 Z 0° Ib = IR = 88 240° Ic = Is = 87 120°
Faktor daya beban adalah Cos 0a = Cos b = Cos 0c = 1 dengan urutan fasa a, b, c dan fasa a sebagai fasa referensi. maka harga fasor harus tiap fasa adalah : Ia =123 0°. 1 -Cos-11 = 123 0° Ib =88 240°. 1-Cos-11 = 88 240° Ic = 87 120°. 1-Cos-11 = 87 120°
Dengan menggunakan persamaan (3.2) sebagai berikut: Is0 = Ia0 =l/3(Ia + Ib + Ic) = 1/3 ( 123 0° + 88 240° + 87 120° ) = 1/3 ( 123 + (-44-j76,21 ) + (-43,5 + J75,34 )) = 1/3 ( 35,5-j0,87) = 1/3(35,51 -l,40°) = 11,84-1,40° = 11,84 -J0,29
Dengan mendapat arus urutan nol diatas, maka diperoleh fasor arus yang baru sebagai berikut: IT = la1 = la – la0 = (123 0°)-(l 1,84 -l,40°) = 123 -( 11,84- j0,29) = 123-11,84+j0,29 = 111,16 +J0,29 = 111,16 0,15°
IR = Ib =Ib-Ia0 = 88240o-(11,84-1,40°) =-44-J76.21 -(11,84-j0,29) = -55.84 -j75,92 = 94,24 - 126,34° Is = Ic = Ic – Ia = 87120o-(11,84-1.40°) = -43,5 + j75,34 - (11,84 - J0,29) = -55,34 +J75,63 = 93,72 126,2°
Dengan menggunakan persamaan (2.18 ) dan (2.19) sebagai berikut : - Untuk arus urutan negatif
Ia2' = 1/3 (Ia' + a2 Ib' + aIc')
= 1/3 (Ia' + 1 240° (Ib') + 1 120° (Ic')]
= 1/3 [ 111,16 0,15°+ 1240° (94.24 -126.34°) 120° (93, 72 126,2°)] = 1/3 (111, 16 0.1 5° + 94,24 113,66 + 93,72 246,2} = 1/3 ( 111.16+j0,29-37.82 +j86,32 - 37,82 +J86,32 - 37,82 J85,75) = 1/3 ( 35.52 +j0,86) = 1/3 ( 35,52 1,39) = 11.84 1,39 A. - Untuk arus urutan positif
= 1/3 [(111,16 0, 15° + 1 120° (94,24- 126,34) + 1240o (93.72 126.2)] = l/3( 111,16 0,15° + 94,24 -6,34 + 93,72366) = 1/3 (111,16+j0,29 + 93,66-j10,40 + 93,l7+j10,12) = 1/3(297,99)+ J0,01 ) = 1/3(297,99 192°A = 99,33 1,92°A.
Sehingga didapat harga factor ketidakseimbangan beban :
F = | | | |
=
= 0,12 -0,53o = 0,12 A
Jadi faktor ketidakseimbangan beban pada jaringan distribusi di alas adalah: F =0,12
- Arus yang mengalir pada penghantar netral dapat dilihat pada persamaan (3.3) seperti berikut ini :
In = 3 Ia0
= 3 (11,84-1,40o) = 35,52 -1,40oA
2. Data Analisis dari Transformator Distribusi
Data analisis yang dibutuhkan di dalam menentukan nilai faktor ketidakseimbangan beban berdasarkan persamaan (3.2) adalah berupa nilai arus
dan faktor daya dari masing-masing kelompok beban pada setiap fasa saluran pelayanan.
Data arus yang diperoleh dari PT. PLN (Persero) Wilayah VIII Rayon Makassar Timur merupakan data yang diperoleh dari hasil nilai pengukuran waktu malam hari (jam 18 : 00 - 22 : 30), jurusan pelayanan (feeder Tamalanrea) pada gardu distribusi dari gardu induk Tello. Sedangkan data pengukuran untuk nilai faktor daya beban tidak ada sehingga faktor daya beban dianggap = 1 (cos = 1).
Dengan demikian data pengukuran yang tersedia diperoleh dari trafo distribusi yang merupakan data dari ketidakseimbangan arus tiap-tiap fasa. Adapun data analisis perhitungan tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut ini :
Tabel 3.1
Transformator Ketidakseimbangan Beban pada Perumahan Bumi Tamalanrea (BTP) No Nama Gardu Daya Trafo kVA Tegangan Pn/sek kV/V Beban Info % Arus pengantar (A) F R S T N 1 UNGB 100 20/380 65.560 88 87 123 35,52 0,12 2 UNTO 100 20/380 72,160 74 109 145 61,5 0,17 3 UNGC 200. 20/380 180,180 307 275 243 55,43 0,56 4 UNGP 250 20/380 129,8 216 207 167 45,18 0,46 5 UNGE 100 20/380 87,56 124 157 117 36,99 0,97 6 UNGF 250 20/580 15048 199 251 234 45,92 0,07 7 UNIC 315 20/380 99,88 218 157 79 120,43 0,27 8 UN!F 200 20/380 170,5 248 300 227 66,05 0,08
9 UNGH 250 20/380 229,24 347 306 389 71.88 0,07 10 UNTI 50 20/380 36,74 20 90 37 51,57 0,31 11 UNTS 50 20/380 38,28 60 55 59 4,59 0,03 12 UNLA 160 20/380 125,4 206 216 154 57,65 0,10 13 SISIPAN 100 20/380 l 74,36 115 125 98 23,64 0,07 14 UNTGI 100 20/380 74,58 95 127 117 28,36 0,08 15 SISIPAN 100 20/380 73,26 111 100 122 19,05 0,06
F. Perhitungan Rugi Daya dan Energi Akibat Ketidakseimbangan Sistem Distribusi Primer
Dalam penyaluran tenaga listrik selalu saja ada beberapa persoalan yang dapat berpengaruh untuk mencapai efesiensi yang maksimal dari penyaluran tenaga listrik tersebut.
Beberapa persoalan tersebut adalah adanya kerugian daya yang diakibatkan oleh ketidakseimbangan beban dalam jaringan transmisi dan distribusi. Dalam penulisan ini, dijelaskan mengenai perhitungan besar rugi daya yang diakibatkan oleh ketidakseimbangan beban yang terjadi dalam jaringan distribusi primer di perumahan Bumi Tamalanrea Permai (BTP). Rugi daya adalah besar daya yang hilang dalam penyaluran tenaga listrik sepanjang jaringan distribusi primer ke beban, Untuk menghitung rugi daya dan energi yang diakibatkan oleh ketidakseimbangan beban yang digunakan suatu persamaan yang dapat dilihat pada persamaan (2.13) dan (2.14). Sedangkan untuk menentukan nilai tahanan penghantar yang digunakan dalam menghitung rugi daya tersebut diatas digunakan persamaan berikut:
R = Dimana :
R = Tahanan Penghantar (ohm) p = Resistivitas (ohm-meter) 1 = Panjang Penghantar (m) A = Luas Penampang (m2)
1. Perhitungan Rugi Daya-dan Energi Akibat Ketidakseimbangan Sistem Distribusi Primer
Suatu jaringan distribusi 0,85 km dari trafo UNGB ke trafo UNTO, dengan luas penampang kawat jaringan (LVTC) 50 mm2 (untuk aluminium P = 2,82.10-8 ohm-m) dan arus yang mengalir pada penghantar netral adalah 35,52 A. Rugi daya dan rugi energinya adalah sebagai berikut:
Rn = = 2,82.10-8 = 0,479 ohm Pn = In2 x Rn = (35,52)2 x 0,479 = 604,34 KW Hn = In2 x Rn t. 10-3 = (35,52)2 x 0,479 x 24 x 10-3 = 14,504 kWh
Jadi rugi daya diakibatkan oleh ketidakseimbangan beban pada jaringan distribusi sepanjang 0,85 km adalah 0,60434 kW. Sedangkan rugi energi yang diakibatkan oleh ketidakseimbangan beban setiap ban adalah 14,504 kWh.
BAB V PENUTUP
A. Kesimpulan
Adapun kesimpulan dan saran pada penulisan penelitian ini adalah :
1 Rugi daya adalah besar daya yang hilang dalam penyaluran tenaga listrik sepanjang jaringan distribusi primer ke beban
2 Untuk menghitung rugi daya dan energi yang diakibatkan oleh ketidakseimbangan beban yang digunakan suatupormulasu persamaan rugi daya dan rugi energy yang menentukan nilai tahanan penghantar yang digunakan dalam menghitung rugi daya tersebut
3 Jadi rugi daya diakibatkan oleh ketidakseimbangan beban pada jaringan distribusi sepanjang 0,85 km adalah 0,60434 kW. Sedangkan rugi energi yang diakibatkan oleh ketidakseimbangan beban setiap beban adalah 14,504 kWh
B. Saran-saran
Dari data yang diperoleh pada PT.PLN (Persero) Wilayah VIII Makassar Timur, maka penulis menyarankan sebagai berikut:
1. Perlu peninjauan kembali mengenai pembagian beban pada setiap fasa yang tidak merata, sehingga dapat memperkecil rugi daya dan energi daya 2. Untuk mengetahui secara mendalam cara mengurangi rugi daya dan energi
daya akibat ketidakseimbngan beban pada sistim distribusi tiga fasa empat penghantar, perlu dilakukan studi penanggulangan ketidakseimbangan beban.
DAFTAR PUSTAKA
Abdul khadir 2018 ", Transformator", Jakarta , Elex Media Komputindo.
Gonen Turan, 2019 ", Modern Power System Analysis ",Canada, John wiley and sons Inc
Jhon Parson and H.G. Barnet, Electrical Translation and Distribution Reference Book, Westinghouse Electrical Corparation, Eats Pittsburg, Fourth Edition, 2018.
Kadir Wahid ,2019 "/Transmisi Tegangan Listrik", Jakarta, Ul-Press.
Perusahaan Listrik Negara (PLN)", SistemProteksi Transformator", Pusdiklat. PLN Wilayah VIII, Basil Rapat Dinas Tahunan PLN Wlayah VIII, Makassar,
10Mei2019.
Sutoyo. . Maslin, 2019", Transformator\ Yogvakarta, Andi Offset
Soemarto Sudirman Ir., Pola Pengaman Sistem Distribusi, Topik I, Perusahaan Umum Listrik Negara, Jakarta, 2019.
Tahir Harahap Ir., Studi Distribusi Sulawesi Selatan dan Tenggara, Perusahaan Listrik Negara, Makassar, 18 April 2019.
Perusahaan Listrik Negara (PLN)", SistemProteksi Transformator", Pusdiklat. Gonen Turan, 2018 ", Modern Power System Analysis ",Canada, John wiley and
sons Inc
