REKONFIGURASI JARINGAN DISTRIBUSI TEGANGAN RENDAH DISESUAIKAN DENGAN KAPASITAS GENERATOR SET 80kVA
(Aplikasi Kampus Proklamator 3 Universitas Bung Hatta) , ,
(1) Mahasiswa Teknik Elektro, Universitas Bung Hatta, (2) Dosen Teknik
Elektro,
Universitas Bung Hatta.
E-mail: rafki.wallace@gmail.com
Kampus Proklamator 3 Universitas Bung Hatta mulai mengadakan proses perkuliahan pada tahun 1996 diatas lahan seluas 3,5 Hektar yang bertempat di jalan Gajah Mada no, 19 olo nanggalo, Padang. Sistem tenaga listrik untuk kampus Proklamator 3 Universitas Bung Hatta disuplai dari jaringan distribusi PLN dengan gardu distribusi 20 kV / No. G.277.T dengan kapasitas daya terpasang 197 kVA. Dalam melakukan aktifitas perkuliahan sehari-hari dilakukan pada gedung yang terdiri dari lantai 2,3 dan 4. Dalam kondisi operasional normal, sumber listrik dari PLN semua beban dapat dilayani, dalam kondisi listrik PLN tidak beroperasi, generator set dapat berfungsi sebagai pembangkit cadangan. Generator set di kampus proklamator 3 Universitas Bung Hatta mempunyai kapasitas 80 kVA. Pada saat proses perkuliahan berjalan, disaat itu terjadi pemadaman dan kapasitas genset tidak mampu melayani semua beban yang ada pada setiap gedung pada gedung perkuliahan. Dengan kondisi seperti itu perlu adanya rekonfigurasi jaringan pada kampus proklamator 3 Universitas Bung Hatta dengan merencanakan sistem pengendalian beban yang bersifat melakukan pemutusan aliran listrik dengan skala prioritas beban mana yang tetap dilayani dengan menggunakan magnetic kontaktor yang dipasang pada masing-masing panel distribusi lantai pada gedung kampus proklamator 3 Universitas Bung Hatta. Pada saat genset dioperasikan, panel magnetik kontaktor utama dapat beroperasi secara otomatis, kemudian mengoperasikan magnetik kontaktor yang terdapat pada panel DP, dan mengendalikan beban-beban mana yang di prioritaskan tetap dilayani.
Kata kunci :Rekonfigurasi jaringan, genset, magnetik kontaktor. BAB 1 Pendahuluan
Energi listrik merupakan
energi yang sangat banyak digunakan konsumen. Pemakaian energi listrik saat ini perlu di hemat, karna harga energi listrik semakin naik. Dengan
sering terjadi kekurangan energi
listrik, maka perlu dilakukan
penghematan. Jika hal ini tidak tercapai, maka dilakukan pemadaman
bergilir. Sebagai sumber listrik
alternatif, digunakan generator set (genset).
Kampus 3 Universitas Bunghatta, dengan kapasitas dengan kapasitas daya 197 kVA di backup dengan genset kapasitas 80 kVA. Untuk
mengoperasikan genset dalam
melayani beban semuanya tidak akan
pemutusan pada beban-beban lain secara manual.
Untuk mengatasi tidak terjadi pemutus beban, secara manual dibutuhkan pendistribusian sesuai dengan skala prioritas beban tertentu. Beban yang perlu dioperasikan adalah stop kontak dan gedung dekanat. Pengoperaian secara otomatis dilakukan dengan
magnetik kontaktor. Untuk
mewujudkan ini, perlu dilakukan rekonfigurasi distribusi jaringan listrik tegangan rendah pada masing-masing panel distribusi.
BAB 2 Sistem Distribusi Tenaga Listrik
1. Umum
Suatu sistem tenaga listrik pada prinsipnya terdiri dari tiga bagian utama yaitu pusat pembangkit tenaga listrik, saluran transmisi dan distribusi. Pada pusat-pusat pembangkit energi primer (misalnya minyak bumi, gas alam, dan air) dikonversikan ke energi listrik dengan generator, tenaga energi listrik dinaikan oleh transformator
penaik tegangan (step up
transformator) untuk disalurkan
melalui saluran transamisi ke pusat beban. Di pusat beban diturunkan kembali oleh transformator penurun tegangan (step down transformator) kemudian disalurkan ke beban naik
dengan saluran distribusi maupun tanpa saluran disrtibusi.
Sesuai dengan namanya, maka
pusat pembangkit tenaga listrik
berfungsi untuk membangkitkan
tenaga listrik, saluran transmisi
berfungsi untuk menyalurkan energi yang dihasilkan oleh pembangkit menuju saluran distribusi. Selanjutnya dari saluran distribusi energi listrik dari saluran transmisi akan disalurkan ke konsumen.
2. Proses Penyampaian Tenaga Listrik Ke Pelanggan
Pembangkit tenaga
listrik hanya dapat dilakukan pada
daerah-daerah tertentu, hal ini
dipengaruhi oleh persoalan teknis maupun permasalahan sosial dan
lingkungan. Sedangkan konsumen
atau pemakai tersebar diberbagai tempat sehingga proses ke konsumen
memerlukan berbagai penanganan
teknis. Tenaga listrik yang
dibangkitkan pada pusat-pusat
pembangkitan, seperti: PLTA, PLTD, PLTG, PLTP, dan PLTU disalurkan melalui saluran transmisi ini terus ke
gardu induk dan diturunkan
tegangannya menjadi tegangan
menengah (tegangan distribusi primer PLN: 220 kV). Jaringan setalah ke luar gardu induk ini disebut jaringan
distribusi. Tenaga listrik yang disalurkan melalui jaringan distribusi
primer ini akan diturunkan
tegangannya menjadi tegangan rendah pada gardu-gardu disribusi menjadi 380 V/220V. Kemudian disalurkan melalui jaringan tegangan rendah kepada konsumen melalui sambungan beban.
Setelah tenaga listrik melalui tegangan menengah, jaringan tegangan rendah dan selanjutnya sampai pada beban sebelum sampai pada beban, tenaga listrik tadi melewati alat pembatas dan meter seperti tampak pada gambar 2.1
Sambungan Beban Meter
Sambungan Utama Pelanggan Sekering Kelompok Pelanggan Pembatas Daya Pelanggan
Gambar 2.1 Instalasi antara jaringan distribusi PLN dengan pelanggan
Jadi hubung antara pusat
pembangkit tenaga listrik untuk
sampai kepada pelanggan
dihubungkan melalui suatu saluran transmisi dan distribusi ini dinamakan dengan sistem tenaga listrik.
3. Gardu Distribusi
Pada gardu distribusi ini terjadi pengubahan tegangan dari harga tegangan menengah menjadi tegangan rendah dengan tugas utama adalah menyalurkan daya listrik dari saluran utama (saluran primer) ke saluran tegangan rendah (saluran sekunder) untuk konsumen. Distribusi tor Transforma Pelanggan PMT
Gambar 2.2 Diagram satu garis sistem distribusi
Pada setiap gardu distribusi terdapat peralatan sebagai berikut:
Satu saklar pemisah untuk
menghubungkan kabel
yang datang dari arah GI (incoming cabel) ke rel utama pada gardu tersebut.
Saklar beban untuk
menghubungkan rel utama gardu trafo dengan kabel ke luar (outgoing cable) menuju ke gardu pembagi. Satu trafo distribusi daya yang dihubungkan melalui saklar pemisah ke rel utama yang diamankan oleh sebuah pemutus arus (sekring).
4. Sistem Penyaluran Daya
Berdasarkan sistem saluran distribusi dapat dibagi atas sistem radial, sistem loop, sistem spindel dan sistem grid atau network.
5. Sistem Radial
Pada sistem radial ini, saluran pendistribusian bersumber dari satu sumber utama dan desain menyebar dari saluran utama, di mana sumber energi langsung disuplay ke beban. Sistem radial ini ditunjau dari bentuk jaringannya sangat sederhana dan biaya yang dibutuhkan tidak begitu besar akibat dari penggunaan alat yang tidak begitu layak. Dengan demikian sistem radial digunakan pada beban-beban yang sedang atau kerapatan beban yang sedang.
Kelemahan dari sistem radial ini diantaranya:
Memiliki keandalan sistem
yang rendah
Apabila terjadi gangguan
pada saluran utama, maka keseluruhan sistem akan kehilangan daya listrik Kelebihan dari sistem radial ini diantaranya:
Operasi dari sistem
proteksinya sederhana
Peralatan switching yang
dibutuhkan sedikit
Harga sistem relatif murah
Pemilihan sistem radial ini dilakukan apabila sistem yang dilayani tidak begtu membutuhkan penyaluran daya yang kontinu apabila sewaktu-waktu gangguan terjadi.
Gambar 2.3 Sistem radial
6. Sistem Loop
Penggunaan sistem loop ini dapat
dipilih apabila dibutuhkan suatu
keandalan suatu penyaluran tenaga listrik yang lebih tinggi dibandingkan dengan sistem radial. Desain dari sistem loop ini sesuai dengan namanya dibuat mengelilingi atau melingkari, dimulai dari sumber kemudian menuju ke beban-beban secara berhubungan daripada akhirnya kembali lagi ke sumber.
Sistem loop ini digunakan untuk melayani beban yang sedang
membutuhkan beban yang besar pada beban industri, beban vital yang membutuhkan suplai daya listrik secara terus-menerus seperti pada kampus III Universitas Bung Hatta.
Sistem loop ini merupakan
pengembangan dari sistem radial yang operasinya dapat bekerja sebagai sistem radial biasa. Bentuk loop
tertutup akan diperoleh dengan
menghubungkan dua sistem radial dengan peralatan penghubung yang berupa pemutus daya atau saklar pemisah.
Kelebihan sistem loop dibandingkan sistem radial diantaranya:
Keandalan lebih baik
Jatuh tegangan pada
saluran lebih kecil
Gambar 2.4 Sistem loop
7. Sistem Spindel
Sistem distribusi spindel ini
sebetulnya merupakan perkembangan
dari sistem jaringan loop-radial.
Beberapa feeder utama ke luar dari sebuah gardu induk dan kemudian
bertemu diujung-ujungnya pada
sebuah gardu berhubung.
Jaringan spindel pada operasi normal adalah radial, rel daya pada gardu mensuplay daya ke masing-masing kabel kerja (feeder utama). Jika terjadi gangguan di suatu bagian,
pemutus daya feeder yang
bersangkutan akan terbuka dan pada kondisi gangguan feeder utama, feeder
cadangan (spare feeder) akan
beroperasi.
Sebuah pola spindel terdiri dari beberapa kabel kerja dan kabel cadangan (spare feeder). Gardu-gardu
transformator distribusi hanya
disambung pada kabel-kabel kerja, jadi kabel cadangan disambung untuk memulihkan penyaluran daya.
Gambar 2.5 Sistem spindle
8. Sistem Grid atau Network
Sistem grid atau network dapat terdiri dari dua buah sumber atau lebih di mana sumber-sumber tersebut dan beban-bebannya saling berhubungan. Setiap beban dapat menerima daya dari berbagai arah sehingga apabila terjadi gangguan pada suatu saluran maka beban akan dilayani oleh saluran yang lainnya. Oleh karena itu, penerapan sistem grid ini sangat tepat apabila dibutuhkan suatu sistem yang memiliki keandalan yang jauh lebih
baik. Sistem ini membuktikan
peralatan yang cukup banyak dan
pemeliharaan serta pengawasan
membutuhkan biaya yang cukup besar.
Sistem grid atau network ini biasanya digunakan pada daerah-daerah kerapatan beban yang tinggi di
mana diperlukan kelangsungan
pelayanan yang terus-menerus.
Kelebihan dari sistem grid atau network ini memiliki keandalan yang lebih tinggi dibandingkan dengan sistem loop dan sistem radial, sedangkan kekurangannya adalah membutuhkan biaya investasi yang lebih mahal jika dibandingkan dengan sistem loop dan sistem radial.
CB CB CB CB CB CB Sumber Beban Beban
Gambar 2.6 Sistem grid network
BAB 3 Pendistribusian Tegangan Rendah Dengan Menggunakan Magnetik Kontaktor
1. Saluran Udara Tegangan Rendah (SUTR)
Saluran ini merupakan penghantar yang digunakan di atas tiang (diudara). Ada dua jenis
penghantar tak berisolasi (kawat) dan penghantar berisolasi (kabel). Penghantar tak berisolasi
mempunyai berbagai kelemahan, seperti rawan pencurian dan rawan terjadi gangguan phasa- phasa maupun phasa netral. Tetapi memiliki keunggulan harga yang relatif murah dan mudah dalam pengusutan gangguan. Sedang penghantar yang berisolasi
memiliki keuntungan dan kerugian yang saling berlawanan dengan penghantar tak berisolasi.
Pada umumnya PT PLN
menggunakan SUTR dengan isolasi (kabel pilin), dengan inti alumunium. Standar ukuran kabel yang digunakan
adalah 3x 70 + 50 mm2,dengan
karakteristik elektris sebagai berikut:
Tabel 3.1 Karakteristik Twisted kabel Alumunium (NFA2x)
2. Saluran Kabel Tegangan Rendah (SKTR)
Saluran ini menempatkan kabel dibawah tanah, tujuan utama penempatan dibawah tanah pada umumnya karena alasan estetika, sehingga penggunaan SKTR umumnya adalah kompleks perumahan dan daerah perindustrian.
Keuntungan penggunaan kabel ini adalah estetika yang lebih indah, tidak terganggu oleh pengaruh- pengaruh cuaca. Kelemahan kabel ini adalah jika terjadi gangguan, akan sulit menemukan lokasinya dan jika terjadi pencurian dengan
suntikan dibawah tanah petugas akan sulit mengungkapkannya.
3. Komponen Jaringan Tegangan Rendah
Merupakan peralatan
yang digunakan pada jaringan
tegangan rendah sehingga dapat
menjalankan fungsinya sebagai
penyalur energi listrik ke pelanggan. Komponen pada JTR antara lain:
a. Kabel Schoen
Kabel schoen digunakan untuk
menghubungkan rel pada panel
hubung bagi dengan penghantar kabel tegangan tegangan rendah (kabel obstyg). Kabel schoen dipres pada kabel obstyg dan dibaut di rel panel hubung bagi.
b. Konektor
Adalah peralatan yang
digunakan untuk menghubungkan
penghantar dengan penghantar.
Misalnya, antara kabel obstyg dan TIC- AI, TIC- AI dengan SR (sambungan rumah) Jenis konektor yang umumnya digunakan PT PLN ada dua jenis:
Konektor kedap air
(piercing connector)
Konektor ini dapat dipasang dalam kondisi jaringan bertegangan
dan tanpa mengupas isolasinya.
Konduktansi terjadi karena pada konektor ini terdapat gigi penerus arus. Sehingga gigi penerus arus ini harus tajam dan tegak untuk dapat menembus bagian isolasi kabel, serta harus diberi gemuk untuk melindungi bagian kontak dari korosi.
Konektor pres
Pemasangan konektor jenis ini
biasanya tanpa tegangan, karena diperlukan pengupasan isolasi kabel
untuk membentuk konduktifitas.
Konduktifitas yang dihasilkan
konektor jenis ini lebih baik, karena luas permukaan kontak lebih besar.
4. Karakteristik Beban
Sifat umum beban yaitu
karakteristisnya ditentukan oleh
faktor kebutuhan beban
maksimum (demand factor), faktor beban (load factor) dan faktor diversitas (diversity factor). Dalam prakteknya listrik diperjual belikan
berdasarkan kebutuhan, yang
dalam kenyataannya kebutuhan rata-rata yang tercatat pada periode tertentu biasanya 15, 30 dan 60 menit. Periode 30 menit sering disarankan karena tidak ada denda
yang besar untuk kelalaian puncak untuk waktu yang pendek adanya
bermacam-macam konstanta
waktu pemanasan peralatan listrik seperti motor listrik. Selain itu
kebanyakan meter peralatan
menyediakan pencatatan
kebutuhan 30 menit. kebutuhan maksimum atau beban puncak
suatu instalasi atau sistem
biasanya dinyatakan sebagai harga terbesar tingkat kebutuhan 30 menit pada periode tertentu seperti satu bulan atau satu tahun.
BAB 4 PERHITUNGAN DAN ANALISA
1. Umum
Kampus Proklamator 3 Universitas Bung Hatta mulai mengadakan proses perkuliahan pada tahun 1996 diatas
lahan seluas 3,5 Hektar yang
bertempat di jalan Gajah Mada no, 19
olo nanggalo, Padang. Kampus
Proklamator 3 Universitas Bung Hatta ditempati Fakultas Teknologi Industri (FTI) dan Laboratorium Dasar dengan 4 jurusan yaitu :
1. Teknik Elektro.
2. Teknik Mesin.
3. Teknik Industri
4. Teknik Kimia.
Dalam melakukan aktifitas
perkuliahan sehari-hari dilakukan pada gedung yang terdiri dari lantai 2,3 dan 4. Sarana dan pra sarana yang ada
pada kampus proklamator 3
Universitas Bung Hatta adalah:
1. Gedung Dekanat 2. Gedung Perkuliahan 3. Gedung Laboratorium 4. Gedung Aula 5. Studio Radio 6. Musholla 7. Kantin 8. Pos Jaga
Sistem tenaga listrik untuk kampus Proklamator 3 Universitas Bung Hatta disuplai dari jaringan distribusi PLN (gardu distribusi 20 kV / No. G.277.T dengan kapasitas daya terpasang 197 kVA) TDL S2 ( sosial
menengah). Dari gardu ini tegangan menengah 20 kV diturunkan menjadi tegangan rendah 380 V/ 220 V, kemudian disalurkan menuju incomming feeder pada MDB (Main Distribution Board). Pada MDB ini tenaga listrik di distribusikan menuju tiap-tiap gedung.
2. Pengelompokan Beban
Emergency dan Normal
Pengelompokan beban yang
normal menurut data yang telah didapat yaitu pemakaian pendingin
pada ruang kuliah yang
mengkonsumsi energi listrik rata-rata untuk satu ruang kuliahnya adalah 2 unit AC split dengan kapasitas pendinginan 2x18.000 BTuh (British Thermal Unit Hour)
Oleh karena itu, dilakukan
penambahan magnetik kontaktor pada setiap panel SDP. Guna agar dapat mengendalikan panel listrik
yang banyak mengkonsumsi
energi listrik, selain itu agar genset dalam kapasitas dibawah daya terpasang akan dapat melayani beban prioritas pada kampus proklamator 3 Universitas Bung Hatta.
BAB 5 Kesimpulan 1. Kesimpulan
Setelah melakukan perhitungan dan analisa sistem yang telah dibuat
maka dapat diambil kesimpulan
sebagai berikut:
A. Berdasarkan Sistem Existing
1. Berdasarkan perhitungan data
beban emergency dan normal pada sistem yang direncanakan diperoleh daya normal 206.282 W
dan emergency 35.000 W
sehingga backup genset yang
perlukan untuk melayani beban 35.000 W atau 43.750 VA dengan kapasitas genset yang digunakan yaitu 80 kVA.
2. Magnetik kontaktor panel SDP
bekerja berdasarkan input dari panel MCP ketika dioperasikan manual ataupun otomatis dengan menggunakan penghantar jenis
TCAL 1 x 10 mm2.
B. Implementasi Perencanaan
1. Desain menurut implementasi
perencanaan yaitu pengendalian
dilakukan pada setiap panel
distribusi yang terdapat
pengendalian manual dan
otomatis pada panel distribusi.
2. Menggunakan 2 set busbar pada
setiap panel DP yang akan dipasang kontaktor dan 1 set busbar pada panel emergency.
1. Setiap pengaman sirkit akhir
panel dilakukan penambahan faktor koefisien 150% dan kontaktor 125 % serta busbar 125%.
2. Saran
Penelitian selanjutnya agar
sistem ditambahkan timer pada panel MCP guna menunjang kinerja peralatan yang akan
dikendalikan berdasarkan green energi building.
Penelitian selanjutnya sistem
mempunyai feedback agar
lebih dapat mengetahui sistem sedang beroperasi dan dapat terkoneksi kekomputer.
Dilakukan penggantian kabel
udara dengan ukuran sesuai dengan daya yang dibutuhkan pada masing-masing gedung.
Tinjauan Pustaka
Wahyu, Panji (2011), Tugas
akhir “sistem informasi gangguan
listrik jaringan tegangan rendah SR/APP di PT PLN (PERSERO) rayon
banjaran area majalaya” menjelaskan
tentang suatu aplikasi yang dapat
membantu penanganan laporan
gangguan listrik untuk PLN agar informasi yang didapat berguna untuk
kemajuan perusahaan dalam
meningkatkan pelayanan kepada
konsumen.
Made, I wayan, (2010), Tugas
Akhir “rekonfigurasi jaringan
tegangan rendah (JTR) untuk
memperbaiki drop tegangan di daerah banjar tulangnyuh klungkung”. Disini
dijelaskan tentang cara untuk
memperbaiki drop tegangan pada jaringan tegangan rendah dengan metoda tap changer (pemilihan level tap-tap tegangan pada trafo) dan
penambahan trafo sisipan/gardu
sisipan dan rekonfigurasi jaringan.
Sriwati, A. Arif (2011), Tugas
akhir “analisis sistem jaringan
distribusi tegangan rendah di
kecamatan benteng kab. Kepulauan selayar” dalam jurnalnya mengatakan bahwa perhitungan bahwa makin panjang penghantar makin besar pula tahanan suatu penghantar, rata rata
tegangan ujung fasa dari hasil
pengukuran langsung yang dilakukan bersama dengan petugas PLN terjadi reduksi tegangan antara 10 volt sampai dengan 20 volt.
Rahmadona, wahyu (2011),
Tugas akhir “evaluasi dampak
ketidakseimbangan beban terhadap rugi- rugi energi dan drop tegangan
(aplikasi kampus III universitas
bunghatta)” dalam jurnalnya
mengatakan drop tegangan tertinggi beban yang terpasang berada pada panel MDP- DP laboratorium TE/TM yaitu sebesar 4,108 % (15,610 Volt), karena arus beban sebesar 363,045 ampere. rugi- rugi energi total beban yang terpasang dalam satu bulan adalah sebesar 20.039,254 kWh.
