Gambar 2.1 memperlihatkan skema suatu sistem tenaga listrik

(1)

5 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem Tenaga Listrik⁴

Sekalipun tidak terdapat suatu sistem tenaga listrik yang “tipikal”, namun pada umumnya dapat dikembalikan batasan pada suatu sistem yang lengkap mengandung empat unsur. Pertama, adanya suatu unsur pembangkit tenaga listrik.

Tegangan yang dihasilkan oleh pusat tenaga listrik itu biasanya merupakan Tegangan Menengah (TM). Kedua, suatu sistem transmisi, lengkap dengan gardu induk. Karena jaraknya biasanya jauh, maka diperlukan penggunaan Tegangan Tinggi (TT), atau Tegangan Ekstra Tinggi (TET). Ketiga, adanya saluran distribusi.

Yang biasanya terdiri atas saluran distribusi primer dengan Tegangan Menengah (TM) dan saluran distribusi sekunder dengan Tegangan Rendah (TR). Keempat, adanya unsur pemakaian yang utilisasi, yang terdiri atas instalasi pemakaian tenaga listrik. Instalasi rumah tangga biasanya memakai tegangan rendah, sedangkan pemakaian besar seperti industri mempergunakan tegangan menengah ataupun tegangan tinggi. Gambar 2.1 memperlihatkan skema suatu sistem tenaga listrik.

Perlu dikemukakan bahwa suatu sistem dapat terdiri atas beberapa subsistem yang saling berhubungan, atau yang biasa disebut sebagai sistem terinterkoneksi.

Berdasarkan fungsi dari masing–masing subsistem dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Pembangkitan berperan sebagai sumber daya tenaga listrik;

2. Sistem transmisi berfungsi sebagai penyalur daya listrik secara besar-besaran dari pembangkit ke bagian sistem distribusi/konsumen;

3. Sistem distribusi berperan sebagai distributor energi listrik ke konsumen- konsumen yang membutuhkan energi listrik tersebut.

4 Abdul Kadir, Distribusi dan Utilasi Tenaga Listrik, (Jakarta: UI Press, 2006), hal 5.

(2)

Gambar 2. 1 Sistem Tenaga Listrik Catatan :

PTL = Pembangkit Tenaga Listrik GI = Gardu Induk

TT = Tegangan Tinggi TET = Tegangan Ekstra Tinggi TM = Tegangan Menengah GD = Gardu Distribusi TR = Tegangan Rendah

(3)

2.2 Sistem Distribusi Tenaga Listrik⁸

Sistem distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik. Sistem distribusi ini berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber energi listrik besar (bulk power source) sampai ke pelanggan (Suhadi, 2008). Berdasarkan pernyataan tersebut maka fungsi distribusi tenaga listrik adalah sebagai berikut:

1. Menyalurkan energi listrik dari gardu induk ke pelanggan secara terus menerus;

2. Bagian sistem tenaga listrik yang berhubungan langsung dengan pelanggan, karena pusat-pusat beban (pelanggan) dilayani langsung melalui jaringan distribusi.

Adapun fungsi utama dari sistem distribusi adalah menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya (pembangkit) ke pemakai atau konsumen, baik buruk suatu jaringan distribusi dapat dinilai dari bermacam-macam factor, antara lain mengenai hal-hal sebagai berikut :

a. Regulasi tegangan b. Kontinuitas pelayanan c. Efisiensi

d. Fleksibilitas e. Harga system

Gambar 2. 2 Sistem Jaringan Tegangan Menengah¹⁰

8 Suhadi, dkk, Teknik Distribusi Tenaga Listrik Jilid 1, (Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional, 2008), Hal 11.

10 Syufrijal, Jaringan Distribusi Tenaga Listrik Semester 1,( Jakarta : Kementerian Pendidikan Dasar Menengah dan Kebudayaan Republik Indonesia, 2014), Hal 41.

(4)

2.3 Pengelompokan Jaringan Distribusi Tenaga Listrik

Sistem jaringan distribusi tenaga listrik dapat diklasifikasikan dari berbagai segi, antara lain adalah:

1. Berdasarkan ukuran tegangan;

2. Berdasarkan ukuran arus.

2.3.1 Menurut Ukuran Tegangannya⁹ 1. Jaringan Distribusi Primer

Jaringan distribusi primer yaitu jaringan tenaga listrik yang menyalurkan daya listrik dari gardu induk sub transmisi ke gardu distribusi. Jaringan ini merupakan suatu jaringan tegangan menengah atau jaringan primer.

2. Jaringan Distribusi Sekunder

Jaringan distrribusi sekunder yaitu jaringan tenaga listrik yang menyalurkan daya listrik dari gardu ke konsumen . Jaringan ini merupakan suatu jaringan tegangan rendah.

2.3.2 Menurut Ukuran Arus

1. Saluran distribusi DC (Direct Current) mengguankan sistem tegangan searah;

2. Saluran Distribusi AC (Alternating Current) menggunakan sistem tegangan bolak-balik.

2.4 Macam – Macam Jaringan Distribusi Primer

Pada umumnya terdapat lima bentuk dasar dari sistem jaringan distribusi primer yaitu sebagai berikut :

2.4.1 Jaringan Distribusi Primer Radial

Merupakan jaringan distribusi primer yang paling banyak dipakai terutama pada daerah dengan tongkat kerapatan bebannya rendah. Jaringan ini mempunyai satu jalur daya ke beban maka semua beban pada saluran itu akan kehilangan daya.

Keuntungan dari sistem jaringan distribusi primer tipe radial ini adalah bentuknya yang sederhana dan biaya pertamanya yang rendah. Salah satu kelemahan sistem ini adalah kontinunasi pelayanan kurang baik dan kehandalannya rendah serta jatuh

9 Darman Suswanto, Sistem Distribusi Tenaga Listrik Edisi pertama, (Padang: Uiversitas Negeri Padang, 2009), Hal 11.

(5)

tegangan yang terjadi sangat besar, terutama untuk beban yang terdapat pada ujung saluran. Kerapatan arus yang besar pada jaringan tipe radial ini terdapat pada saluran antara sumber daya dan gardu distribusi berikutnya, sedangkan yang terkecil pada bagian ujung saluran sesuai dengan tingkat kerapatan arusnya maka besar penampang penghantar tersebut dapat berbeda-beda.

Gambar 2. 3 Konfigurasi Jaringan Sistem Radial Terbuka¹⁰ 2.4.2 Jaringan Distribusi Primer Loop (Ring)

Jaringan distribusi primer tipe loop biasanya digunakan untuk melayani beban yang memnbutuhkan kontinuitas pelayanan lebih baik, seperti pabrik-pabrik dan bangunan-bangunan komersil yang mempunyai beban yang sedang dan besar.

Pada prisnsipnya jaringan distribusi primer tipe ini adalah suatu jaringan distribusi yang dimulai dari suatu titik sumber atau rel daya keliling ke daerah beban,

(6)

kemudian kembali ke titik sumber atau rel daya semula. Kelebihan dari sistem jaringan distribusi tipe loop ini adalah dari segi keandalannya lebih baik dari sistem jaringan distribusi radial, sedangkan kelemahannya adalah dalam hal besar penampang yang semua hantarannya sama sehingga sanggup memikul beban secara keseluruhan dan juga arus hubung singkat yang terjadi lebih besar dari sistem jaring distribusi primer tipe radial.

Gambar 2. 4 Konfigurasi Jaringan Distribusi Loop¹⁰ 2.4.3 Jaringan Distribusi Spindel

Sistem jaringan distribusi primer tipe spindel ini adalah hasil perkembangan dari sistem jaringgan distribusi primer tipe loop terpisah dengan cara menambahkan sebuah saluran cadangan (express feeder) serta gardu hubung. Adapun tujuan dari modifikasi dari sistem jaringan distribusi adalah untuk mendapatkan efesiensi sistem yang handal. Pada sistem jaringan distribusi primer tipe spindel ini saluran dari sumber ke gardu induk diteruskan ke gardu hubung. Ada dua bagian saluran yang menuju gardu hubung yaitu saluran bebas dan saluran langsung. Beban-beban dihubungkan dengan pengisian utama dan saluran pengisian utama dan saluran langsung yang tidak dihubungkan dengan bena, saluran ini merupakan saluran

(7)

pengisi cadangan yang berfungsi apabila salurann pengisi utama mengalami gangguan.

Pada keadaan operasi normal semua pemutus daya yang ada di gardu hubung dalam posisi terbuka, dengan tujuan apabila terjadi gangguan pada saluran utama dan setelah diisolir maka beban yang lain pada pengisi saluran utama tersebut dapat dilayani melalui saluran cadangan dengan pemutus daya di gardu hubung untuk saluran yang bersangkutan sehingga beban-beban tersebut hanya mengalami pemutusan sementara saja.

Gambar 2. 5 Konfigurasi Jaringan Sistem Spindel¹⁰ 2.4.4 Jaringan Distribusi Spot Network

Untuk pelanggan yang tidak boleh padam (pelanggan VVIP) misalkan: Istana Presiden, Gedung MPR, bandar udara dan rumah sakit maka tenaga listrik disuplai dengan pola jaringan spot network dengan minimal 2 penyulang sekaligus plus

(8)

Automatic Change Over. Sistem Spot network merupakan sistem penyaluran tenaga listrik yang dilakukan secara terus-menerus oleh dua atau lebih feeder pada gardu- gardu induk dari beberapa pusat pembangkit tenaga listrik yang bekerja secara paralel. Sistem ini merupakan pengembangan dari sistem-sistem yang terdahulu dan merupakan sistem yang paling baik serta dapat diandalkan, mengingat sistem ini dilayani oleh dua atau lebih sumber tenaga listrik. Selain itu jumlah cabang lebih banyak dari jumlah titik feeder. Sistem spot network dapat digunakan pada daerah- daerah yang memiliki kepadatan tinggi dan mempunyai kapasitas dan kontinuitas pelayanan yang sangat baik. Gangguan yang terjadi pada salah satu saluran tidak akan mengganggu kontinuitas pelayanan. Sebab semua titik beban terhubung paralel dengan beberapa sumber tenaga listrik.

Gambar 2. 6 Konfigurasi Jaringan Sistem Spot Network¹⁰

(9)

2.4.5 Jaringan Distribusi Interkoneksi

Sistem interkoneksi ini merupakan perkembangan dari sistem spot network.

Sistem ini menyalurkan tenaga listrik dari beberapa pusat pembangkit tenaga listrik yang dikehendaki bekerja secara paralel. Sehingga penyaluran tenaga listrik dapat berlangsung terus menerus (tak terputus), walaupun daerah kepadatan beban cukup tinggi dan luas. Hanya saja sistem ini memerlukan biaya yang cukup mahal dan perencanaan yang cukup matang. Untuk perkembangan dikemudian hari, sistem interkoneksi ini sangat baik, bisa diandalkan dan merupakan sistem yang mempunyai kualitas yang cukup tinggi.

2.7 Konfigurasi Jaringan Sistem Interkoneksi¹⁰

(10)

2.5 Komponen-Komponen Utama Saluran Distribusi

Komponen-komponen utama dari saluran transmisi udara terdiri dari : 1. Tiang Distribusi

Tiang distribusi adalah suatu bangunan penopang saluran distribusi yang bisa berupa menara baja, tiang baja, tiang beton bertulang dan tiang kayu. Tiang- tiang baja, beton atau kayu umumnya digunakan pada saluran dengan tegangan kerja relatif rendah (di bawah 70 kV).

Gambar 2. 7 Tiang Distribusi 2. Isolator

Jenis isolator yang digunakan pada saluran transimisi adalah jenis porselin atau gelas¹¹. Isolator jenis pasak digunakan pada saluran transmisi dengan tegangan kerja (20 – 30 kV).

Gambar 2. 8 Isolator Jenis Tumpu

Gambar 2. 9 Isolator Jenis Tarik

11 Elekto Uma, Saluran Transmisi Listrik, (https://elektro.uma.ac.id/2021/03/21/saluran-transmisi- listrik/, diakses pada 04 Juli 2021 pukul 08.57

(11)

3. Kawat Penghantar

Jenis kawat penghantar udara yang biasa digunakan pada saluran transmisi tegangan menengah adalah: AAC (All Aluminium Conductor), yaitu penghantar yang seluruh terbuat dari aluminium. AAAC (All Aluminium Alloy Conductor), yaitu penghantar yang seluruhnya terbuat dari campuran aluminium⁵. AAACS (All Aluminium Alloy Conductor Shielded), yaitu penghantar yang seluruhnya terbuat dari aluminium campuran yang memiliki isolasi.

a. Kabel Udara⁶

1) Kawat Penghantar Jenis AAC

AAC (All Aluminium Conductor), yaitu penghantar yang terbuat dari kawat- kawat aluminium keras yang dipilin, tidak berisolasi dan tidak berinti baja. Kabel jenis ini bentuknya berurat banyak dengan ukuran luas penampang antara 16-1000 mm².

Gambar 2. 10 Kabel Jenis AAC 2) Kawat Penghantar jenis AAAC

AAAC (All Aluminium Alloy Conductor) yaitu penghantar yang terbuat dari kawat-kawat aluminium campuran yang dipilin, tidak berisolasi dan tidak berinti Kabel jenis ini mempunyai ukuran diameter antara 1,50 – 4,50 mm, dengan bentuk fisiknya berurat banyak.

5 Kelas Online, Sistem Tenaga Listrik, https://kelasonlineblog.wordpress.com/saluran-transmisi/, diakses pada 04 Juli 2021 14.03

6 PT PLN (Persero), Standar Perusahaan Listrik Negara (SPLN), (Jakarta: Departemen Pertambangan dan Energi, 1981).

(12)

Gambar 2. 11 Kabel Jenis AAAC 3) Kabel tembaga jenis AAACS

AAACS (All Aluminium Alloy Conductor Shielded) merupakan penghantar AAAC yg berselubung polietilen ikat silang (XPLE). Penghantarnya berupa aluminium paduan dipilin bulat tidak dipadatkan. Isolasi kabel AAACS memiliki ketahanan isolasi, sampai dengan 6 kV sehingga penghantar jenis ini harus diperlakukan seperti halnya penghantar udara telanjang.

Gambar 2. 12 Kabel Jenis AAACS b. Kabel bawah tanah (NYFGbY)

Kabel ini berisolasi dan berselubung PVC berperisai kawat baja atau aluminium untuk tegangan kerja sampai dengan 0,6/1 kV. Dengan adanya pelindung kawat pita baja, kabel ini memungkinkan ditanam langsung ke dalam tanah tanpa pelindung tambahan.

Gambar 2. 13 Kabel Jenis NYFGbY

(13)

c. Konstruksi dan Penandaan

Jenis kawat berisolasi maupun kabel untuk instalasi listrik harus sesuai dengan pertelaan dari pabrik dan penggunaannya disesuaikan dengan PUIL.

Penghantar yang lazim digunakan adalah tembaga atau aluminium. Tembaga atau aluminium yang digunakan harus mempunyai kemurnian yang tinggi, yaitu 99,5 % sehingga daya hantarnya tinggi. Aluminium lebih ringan dibanding tembaga, namun kekuatan tarik aluminium lebih kecil daripada kekuatan tarik tembaga. Untuk itu, penghantar aluminium yang ukurannya besar dan pemasangannya direntangkan memerlukan penguat baja atau paduan aluminium pada bagian tengahnya.

Tabel 2. 1 Perbandingan antara aluminium dan tembaga

Sifat Aluminium Tembaga

Massa Jenis 2,7 g/cm³ 8,96 g/cm³

Kekuatan Tarik 20 – 30 kg/cm² 40 kg/cm² Daya tahan jenis 0,0175 ohm.m/mm² 0,029 ohm.m/mm² Daya hantar jenis 57 mm² /ohm.m 35 mm² /ohm.m Catatan: Nilai-nilai pada table 2.2 tidaklah mutlak dan tergantung pada bahan.

4. Peralatan Hubung ( Switching )

Pada percabangan atau pengalokasian seksi pada jaringan SUTM untuk maksud kemudahan operasional harus dipasang Pemutus Beban (Load Break Switch : LBS), selain LBS dapat juga dipasangkan Fused Cut-Out (FCO)⁷.

Gambar 2. 14 Fused Cut Out (FCO)

7PT PLN (Persero), Buku 5 Standar Konstruksi Jaringan Tegangan Menengah Tenaga Listrik, (Jakarta Selatan : PT PLN (Persero), 2010), Hal 6.

(14)

Gambar 2. 15 Load Break Switch (LBS)

Gambar 2. 16 Contoh Letak Pemasangan Load Break Switch (LBS) 5. Gardu Distribusi Menurut Pemasangannya

a. Gardu distribusi pasangan luar

Peralatan gardu distribusi pasang luar dipasang di udara terbuka. Berdasarkan cara pemasangannya gardu distribusi pasangan luar dibagi menjadi empat bagian, yaitu:

1) Pole Mounting (Pemasangan di tiang)

Gardu distribusi dan peralatannya dipasang langsung pada tiang, cara pemasangan ini cukup baik untuk trafo kecil sampai kapasitas 50kVA.

2) H-Pole mounting (Pemasangan di antara 2 tiang)

Gardu distribusi ini dipasang pada lengan antara dua tiang, cara pemasangan ini cocok untuk gardu berkapasitas sampai 200 kVA.

3) Plat Form Mounting (Pemasangan Bentuk Plat)

Gardu distribusi ini dipasang pada konstruksi tersendiri dari empat tiang untuk penempatan trafo, cara ini cocok untuk tempat dimana diperlukan peralatan yang membahayakan. Pemasangan ini sesuai dengan gardu berkapasitas 200 kVA.

(15)

4) Pemasangan di Lantai

Gardu distribusi ini cocok untuk semua ukuran gardu, tetapi biasanya untuk kapasitas besar dari 250 kVA.

b. Gardu Distribusi Pasangan Didalam

Gardu distribusi pasangan didalam memiliki jarak minimum yang harus dipenuhi sebagai persyaratan bangunan rumah trafo, yaitu :

1) Jarak dari sisi dinding pada satu sisi minimum 1,25 m;

2) Jarak dari sisi dinding pada dua sisi minimum 0,75 m;

3) Jarak dari sisi dinding pada tiga sisi minimum 100 m;

4) Jarak untuk sisi minimum 1,25 m.

2.6 Konstruksi SUTM

Konstruksi jaringan dimulai dari sumber tenaga listrik / Gardu Induk dengan kabel tanah Tegangan Menengah kearah tiang pertama saluran udara. Tiang pertama disebut tiang awal, tiang tengah disebut tiang penumpu (line pole) atau tiang penegang (suspension pole), jika jalur SUTM membelok disebut tiang sudut dan berakhir pada tiang ujung (end pole). Untuk saluran yang sangat panjang dan lurus pada titik‐titik tertentu dipasang tiang peregang. Fungsi tiang peregang adalah untuk mengurangi besarnya tekanan mekanis pada tiang awal / ujung serta untuk memudahkan operasional dan pemeliharaan jaringan.

Topang tarik (guy wire) dapat dipakai pada tiang sudut dan tiang ujung tetapi tidak dipasang pada tiang awal. Pada tempat‐tempat tertentu jika sulit memasang guy wire pada tiang akhir atau tiang sudut, dapat dipakai tiang dengan kekuatan tarik besar. Isolator digunakan sebagai penumpu dan pemegang penghantar pada tiang, hanya dipakai 2 jenis isolator yaitu isolator peregang (hang isolator/suspension isolator) dan isolator penumpu (line-post/pin-post/pin insulator). Isolator peregang dipasang pada tiang awal / akhir / sudut. Isolator penumpu dipasang pada tiang penumpu dan sudut. Konfigurasi konstruksi (Pole Top Construction) dapat berbentuk vertikal, horizontal atau delta. Konstruksi sistem pembumian dengan tahanan (R = 12 Ohm, 40 Ohm dan 500 Ohm) atau

(16)

dengan multi grounded common netral (solid grounded) yaitu dengan adanya penghantar netral bersama TM, TR. Isolator dipasang pada palang (cross arm/bracket/ travers) tahan karat (Galvanized Steel Profile).

Penghantar Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) ini dapat berupa A3C (All Alumunium Alloy Conductor), A3C–S (Half insulated A3C, HIC) atau full insulated (FIC), Full insulated A3C twisted (A3C‐TC) Luas penampang penghantar 35 mm2, 50 mm2, 70 mm2, 150 mm2, 240 mm2.

2.7 Parameter-Parameter Saluran Distribusi 2.7.1 Resistansi saluran

Nilai tahanan saluran transmisi dipengaruhi oleh resistivitas konduktor, suhu, dan efek kulit (skin effect). Tahanan merupakan sebab utama timbulnya susut tegangan pada saluran transmisi. Dikenal dua macam tahanan, yaitu tahanan arus searah³ dan tahanan arus bolak–balik. Tahanan arus searah ditentukan oleh nilai resistivitas material konduktor:

R = 𝜌^𝑙

𝐴 ... (2-1) Keterangan :

R = tahanan arus searah (Ω)

𝜌 = tahanan jenis penghantar / resistivitas ( Ω mm²/m) 𝑙 = panjang saluran/konduktor (m)

A = Iuas penampang penghantar (mm²) Dimana :

ρAl (allumunium) = 2,83 x 10-8 Ω.m [20ºC]

ρCu (tembaga) = 1,77 x 10-8 Ω.m [20ºC]

Kenaikan resistansi karena pembentukan lilitan diperkirakan mencapai 1%

untuk penghantar dengan tiga serat dan 2% untuk penghantar dengan lilitan konsentris. Jika suhu dilukiskan pada sumbu tegak dan resistansi pada sumbu mendatar maka titik pertemuan perpanjangan garis dengan sumbu suhu dimana

3 William D. Stevenson Jr, Analisa Sistem Tenaga Listrik, (Malang: Lembaga Penerbitan Universitas Brawijaya Malang, 1994) Hal 39.

(17)

resistansinya sama dengan nol adalah suatu konstanta untuk bahan logam bersangkutan, maka tahanan searahnya dapat ditentukan dengan persamaan :

𝑅𝑡2

𝑅𝑡1 = ^𝑡0+𝑡2

𝑡0+𝑡1 ... (2-2) Dimana :

Rt2 = Resistansi penghantar pada suhu t1 (temperatur sebelum operasi konduktor)

Rt1 = Resistansi penghantar pada suhu t2 (temperatur operasi konduktor) t1 = Temperatur awal ( ºC )

t2 = Temperatur akhir ( ºC)

To = Konstanta yang ditentukan oleh grafik Nilai-nilai konstanta To adalah sebagai berikut:

To = 234,5 untuk tembaga dengan konduktivitas 100%

To = 241 untuk tembaga dengan konduktivitas 97,3%

To = 228 untuk aluminium dengan konduktivitas 61%

2.8 Segitiga Daya

Daya semu (S) merupakan resultan dari dua komponen, yaitu daya nyata (P) dan komponen daya reaktif (Q). Hubungan ini disebut dengan segitiga daya¹ dan dalam bentuk vektor dapat digambarkan :

Gambar 2. 17 Karakteristik Beban Kapasitif

1 Guton Albaroka, Analisis Rugi Daya Pada Jaringan Distribusi Penyulang Barata Jaya Area Surabaya Selatan Menggunakan Software Etap 12.6. (Surabaya: Universitas Negeri Surabaya, 2017), Hal 106.

(18)

Gambar 2. 18 Karakteristik Beban Induktif 𝑆 = 𝑃2 + 𝑄2 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑆 = 𝑉.𝐼

𝑃 = S Cos 𝜑 = .𝐼 𝐶𝑜𝑠 𝜑 𝑄 = S Sin 𝜑 = 𝑉.𝐼 𝑆𝑖𝑛 𝜑 𝐹𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟 𝐷𝑎𝑦𝑎 = ^{𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑁𝑦𝑎𝑡𝑎}

𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑆𝑒𝑚𝑢= 𝐶𝑜𝑠 𝜑

2.8.1 Rugi – Rugi Daya Dalam Saluran

Dalam suatu sistem distribusi tenaga listrik, selalu diusahakan agar rugi-rugi daya yang terjadi pada jaringan distribusi sekecil-kecilnya. Hal ini dimaksudkan agar daya yang di salurkan ke konsumen tidak terlampau berkurang.

Besar rugi daya pada saluran tiga phasa dapat dicari dengan persamaan : 𝑃_𝑧= 3. 𝐼. 𝑅. 𝐿. 𝐿𝐿𝐹 ... (2-3)

Jika besar rugi daya diperoleh, maka besar daya yang diterima :

𝑃_𝑅 = 𝑃 − 𝑃_𝑍 ... (2-4) Dimana :

𝑃_𝑧 = Rugi daya pada saluran (W) 𝑃_𝑅 = Besar Daya yang Diterima (W) P = Besar daya yang di salurkan (W) R = Tahanan jaringan (Ω/Km) L = Panjang Jaringan (Km)

I = Besar kuat arus pada beban (A) LLF = Loss Load Faktor

(19)

Persentase rugi-rugi daya P% = ^𝑃𝑧

𝑃 x 100% ... (2-5) Dimana :

P% = Persentase rugi-rugi daya Pz = Rugi daya pada saluran (W) P = Besar daya yang disalurkan (W)

Menurut SPLN No.72 tahun 1987, besar persentase rugi daya yang diizinkan adalah ≤10%¹.

2.8.2 Faktor Beban

Faktor beban merupakan perbandingan dari nilai kebutuhan rata-rata dengan nilai kebutuhan maksimum, merupakan satuan desimal. Ditentukan dengan rumus sebagai berikut :

𝐿_𝑓= ^{𝐼𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎}

𝐼𝑝𝑢𝑛𝑐𝑎𝑘 ... (2-6)

2.8.3 Faktor Rugi-Rugi (Losses Factor)

Faktor rugi – rugi merupakan faktor kerugian dari suatu penyulang.

Definisinya merupakan perbandingan dari jumlah susut energi total pada periode tertentu dengan nilai kerugian maksimum pada periode tersebut.

𝐿𝐿_𝑓 = 0,3𝐿_𝑓+ 0,7 (𝐿_𝑓) ² ... (2-7)

2.8.4 Efisiensi Penyaluran

Efisiensi penyaluran adalah perbandingan antara daya nyata yang diterima dengan daya nyata yang disalurkan atau dengan kata lain perhitungan efisiensi ini berguna untuk mengetahui seberapa besar energi listrik tersebut diterima, setelah didalam penyalurannya terdapat rugi-rugi. Adapun untuk mendapatkan nilai efisiensi itu adalah sebagai berikut :

1 Guton Albaroka, Analisis Rugi Daya Pada Jaringan Distribusi Penyulang Barata Jaya Area Surabaya Selatan Menggunakan Software Etap 12.6. (Surabaya: Universitas Negeri Surabaya, 2017), Hal 105..

(20)

... (2-8) Dimana :

Pr = Daya yang diterima ( W,KW,MW ) Ps = Daya yang disalurkan ( W,KW,MW ) Ploss = Daya yang hilang ( W,KW,MW)

2.9 ETAP (Electric Transient and Analysis Program)

ETAP (Electric Transient and Analysis Program) merupakan suatu perangkat lunak yang mendukung sistem tenaga listrik.² Perangkat ini mampu bekerja dalam keadaan offline untuk simulasi tenaga listrik, online untuk pengelolaan data real-time atau digunakan untuk mengendalikan sistem secara real-time. Fitur yang terdapat di dalamnya pun bermacam-macam antara lain fitur yang digunakan untuk menganalisa pembangkitan tenaga listrik, sistem transmisi maupun sistem distribusi tenaga listrik. ETAP ini awalnya dibuat dan dikembangkan untuk meningkatkan kualitas keamanan fasilitas nuklir di Amerika Serikat yang selanjutnya dikembangkan menjadi sistem monitor manajemen energi secara real time, simulasi, kontrol, dan optimasi sistem tenaga listrik, (Awaluddin, 2007).

ETAP dapat digunakan untuk membuat proyek sistem tenaga listrik dalam bentuk diagram satu garis (one line diagram) dan jalur sistem pentanahan untuk berbagai bentuk analisis, antara lain: ailiran daya, hubung singkat, starting motor, trancient stability, koordinasi relay proteksi dan sistem harmonisasi. Proyek sistem tenaga listrik memiliki masing-masing elemen rangkaian yang dapat diedit langsung dari diagram satu garis dan atau jalur sistem pentanahan.

2 Electricalid, Dunia, Belajar Software ETAP Powerstation, https://dunia- electrical.blogspot.com/2014/12/tentang-etap-electrical-transient.html, diakses pada 08 Juli 2021 pukul 10.31

(21)

Untuk kemudahan hasil perhitungan analisis dapat ditampilkan pada diagram satu garis. Etap Power Station memungkinkan anda untuk bekerja secara langsung dengan tampilan gambar single line diagram (diagram satu garis).

Gambar 2. 19 Contoh Single Line pada ETAP Program ini dirancang sesuai dengan tiga konsep utama, yaitu:

a. Virtual Reality Operation

Sistem operational yang ada pada program sangat mirip dengan sistem operasi pada kondisi real nya. Misalnya, ketika membuka atau menutup sebuah circuit breaker, menempatkan suatu elemen pada sistem, mengubah status operasi suatu motor, dan utnuk kondisi de-energized pada suatu elemen dan sub-elemen sistem ditunjukkan pada gambar single line diagram dengan warna abu-abu.

b. Total Integration Data

Etap Power Station menggabungkan informasi sistem elektrikal, sistem logika, sistem mekanik, dan data fisik dari suatu elemen yang dimasukkan dalam sistem database yang sama. Misalnya, untuk elemen subuah kabel, tidak hanya berisikan data kelistrikan dan tentang dimensi fisik nya, tapi juga memberikan informasi melalui raceways yang di lewati oleh kabel tersebut. Dengan demikian, data untuk satu kabel dapat digunakan untuk menganalisa aliran beban (load flow analysis) dan analisa hubung singkat (short-circuit analysis) yang membutuhkan parameter listrik dan parameter koneksi serta perhitungan capacity derating suatu kabel yang memerlukan data fisik routing.

c. Simplicity in Data Entry

(22)

Etap Power Station memiliki data yang detail untuk setiap elemen yang digunakan. Dengan menggunakan editor data, dapat mempercepat proses entri data suatu elemen. Data-data yang ada pada program ini telah di masukkan sesuai dengan data-data yang ada di lapangan untuk berbagai jenis analisa atau desain.

ETAP Power Station dapat melakukan penggambaran single line diagram secara grafis dan mengadakan beberapa analisa/studi yakni Load Flow (aliran daya), Short Circuit (hubung singkat), motor starting, harmonisa, transient stability, protective device coordination, dan cable derating.

ETAP Power Station juga menyediakan fasilitas Library yang akan mempermudah desain suatu sistem kelistrikan. Library ini dapat diedit atau dapat ditambahkan dengan informasi peralatan bila perlu.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam bekerja dengan ETAP Power Station adalah :

1) One Line Diagram, menunjukkan hubungan antar komponen/peralatan listrik sehingga membentuk suatu sistem kelistrikan.

2) Library, informasi mengenai semua peralatan yang akan dipakai dalam sistem kelistrikan. Data elektris maupun mekanis dari peralatan yang detail/lengkap dapat mempermudah dan memperbaiki hasil simulasi/analisa.

3) Standar yang dipakai, biasanya mengacu pada standar IEC atau ANSII, frekuensi sistem dan metode – metode yang dipakai.

4) Study Case, berisikan parameter – parameter yang berhubungan dengan metode studi yang akan dilakukan dan format hasil analisa.

2.9.1 Elemen AC Proteksi

Komponen elemen ac pada software power station ETAP dalam bentuk diagram satu garis ditunjukkan pada Gambar, kecuali elemen-elemen IDs, penghubung bus dan status. Semua data elemen ac dimasukkan dalam editor yang telah dipertimbangkan oleh para ahli teknik. Daftar seluruh elemen ac pada software power station ETAP ada pada AC toolbar.

(23)

Gambar 2. 20 Komponen dari elemen AC pada toolbar 2.9.2 Elemen Aliran Daya

Program analisis aliran daya pada software ETAP dapat menghitung tegangan pada tiap-tiap cabang, aliran arus pada sistem tenaga listrik, dan aliran daya yang mengalir pada sistem tenaga listrik. Metode perhitungan aliran daya dapat dipilih untuk efisiensi perhitungan yang lebih baik.

Gambar 2. 21 Contoh toolbar di ETAP

Gambar dari kiri ke kanan, yaitu:

a. Edit adalah icon toolbar untuk melakukan pengeditan dalam pembuatan diagram satu garis;

b. Load Flow adalah icon toolbar untuk mengubah tampilan menjadi analisis untuk menjalankan semua perhitungan aliran daya;

c. Short Circuit adalah icon toolbar untuk mengubah tampilan menjadi mode analisis short circuit;

d. Arc Flash adalah icon toolbar untuk mengubah tampilah menjadi arc flash mode.