SKRIPSI ANALISIS TIMBULNYA RUGI DAYA DAN ENERGI YANG ... · menghitung rugi daya tersebut Jadi rugi daya diakibatkan oleh ketidakseimbangan beban pada jaringan distribusi sepanjang

i

SKRIPSI

ANALISIS TIMBULNYA RUGI DAYA DAN ENERGI YANG MENGALIR

PADA PENGANTAR NETRAL OLEH DISTRIBUSI TIGA FASA EMPAT

PENGANTRAR

OLEH

SUNANDAR BAHARUDDIN 105 82 133714

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK

JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR

2020

ii

SEMINAR HASIL

ANALISIS TIMBULNYA RUGI DAYA DAN ENERGI YANG MENGALIR

PADA PENGANTAR NETRAL OLEH DISTRIBUSI TIGA FASA EMPAT

PENGANTRAR

Diajukan sebagai salah satu syarat

Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik

Disusun dan diajukan oleh

SUNANDAR BAHARUDDIN 105 82 133714

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK

JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR

2020

iii

iv

v

HALAMAN ABSTRAK

SUNANDAR BAHARUDDIN1

1Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar

Email : [email protected]

Abstrak : Sunandar (2020) 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

Kata kunci ; Daya, Penghantar,Arus, dan Fasa

ABSTRACT

Abstract: Sunandar (2020) 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

mailto:[email protected]

vi

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

Keywords ; Power, Conduct, Current, and Phase

vii

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 Hamzah Al Imran, ST, MT. sebagai Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Makassar.

viii

2. Ibu Adriani, ST, MT., sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.

3. Bapak. DR. Ir Zainuddin, M.Sc, Selaku Pembimbing I dan Bapak

Rizal A Duyo, S.T, M.T selaku Pembimbing II, yang telah banyak

meluangkan waktunya dalam membimbing kami.

4. 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.

5. 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.

6. 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 2020

Penulis

ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ............................................................................................................. i

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................................ ii

ABSTRAK ..................................................................................................... ...... iii

ABSTRACT .......................................................................................................................... iv

KATA PENGANTAR ......................................................................................................... v

DAFTAR ISI ........................................................................................................................ vii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................. x

DAFTAR TABEL ................................................................................................................ xii

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................

A. Latar Belakang Masalah ...................................................................................... 1

B. Rumusan Masalah ................................................................................................. 2

C. Tujuan Penulisan ................................................................................................... 2

D. Manfaat penelitian ................................................................................................ 3

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 ..................................................................... 16

D. Analisis Komponen Simetris............................................................................ 17

E. Sebab ketidakseimbangan beban ..................................................................... 21

F. Faktor Daya Beban Satu Fasa .......................................................................... 23

x

G. Karakteristik Beban Satu Fasa ......................................................................... 24

H. Akibat Ketidakseimbangan Beban.................................................................. 25

I. Faktor Ketidakseimbangan Beban ................................................................. 27

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................................ 30

A. Waktu dan Tempat ............................................................................................. 30

B. Metode Penelitian ............................................................................................... 30

C. Gambar Blok Diagram....................................................................................... 32

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN.............................................. 34

A. Data Pengukuran ................................................................................................. 34

B. Analisis Ketidakseimbangan Beban ............................................................... 36

C. Analisis Perhitungan Beban Tak Seimbang .......................................... 36

D. Perhitungan Rugi Daya dan Energi Akibat Ketidakseimbangan Sistem

Distribusi Primer.................................................................................... 43

E. Analisi Perhitugan Tak seimbang ........................................................ 45

F. Perhitungan Rugi daya ......................................................................... 50

BAB V PENUTUP ................................................................................................................ 53

A. Kesimpulan........................................................................................................... 53

B. Saran-saran .............................................................................................. 53

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................... 55

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Jaringan distribusi tipe radial ......................................................................... 6

Gambar 2.2 Jaringan distribusi tipe radial yang diparalelkan ....................................... 8

Gambar 2.3 Jaringan distribusi tipe loop............................................................................ 9

Gambar 2.4 Jaringan distribusi tipe ring .......................................................................... 11

Gambar 2.5 Jaringan Distribusi Type Grid/Network .................................................... 11

Gambar 2.6 Jaringan distribusi tipe Spindel. ................................................................. 13

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. ............................... 16

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 .................................. 18

Gambar 2.11 Model Sistem Distribusi Tiga Fasa Empat Penghantar

Besar arus yang mengalir pada penghantar netral: .................................. 19

Gambar 3 .1 Sistem Distribusi dan Bagian-bagiannya ................................................. 32

1

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

2

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

ketidakseimbangan beban pada jaringan distribusi sekunder.

C. Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui :

1. Mendapatkan etidakseimbangan 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.

3. Menghasilkan keseimbangan beban satu fasa sistem distribusi tiga fasa

berdasarkan daya yang terpasang.

3

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:

4

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

5

terhadap masalah yang dibahas berdasarkan teori sehingga dapat dijadikan

landasan yang akurat untuk menunjang penulisan.

BAB : 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.

6

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:

7

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.

8

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.

9

Gambar 2.2 Jaringan distribusi tipe radial yang diparalelkan

Keterangan Gambar :

GI : Gardu Induk





10

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.

11

Gambar 2.3 Jaringan distribusi tipe loop

Keterangan Gambar:

GI : Gardu Induk





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

12

Keterangan Gambar:

GI : Gardu Induk





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.

13

Gambar 2.5 Jaringan Distribusi Type Grid/Network

Keterangan Gambar :

GI : Gardu Induk




14

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.

15

REL GARDU INDUK REL GARDU HUBUNG

Gambar 2.6 Jaringan distribusi tipe Spindel.

Keterangan Gambar :

Gl : Gardu Induk

GH : Gardu Hubung



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.

16

Gambar 2.7 Jaringan distribusi tipe Cluster

Keterangan Gambar:



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.

17

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

18

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 2.9 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 2.10 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.

19

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

Gambar 2.11 Diagram Fasor berbagai pangkat dari operator a

20

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)

Va1 = 1/3 (Va + aVb + a2Vc)

21

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.

22

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

23

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 = I

2 (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.

Apabila perbedaan impedansi atau perbedaan faktor daya beban satu

fasa itu cukup besar, maka terjadi ketidakseimbangan beban yang cukup besar

pula.

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)

24

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.

25

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 2.12 Model Sistem Distribusi Tiga Fasa Empat Penghantar

Besar arus yang mengalir pada penghantar netral adalah :

26

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)

27

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.

28

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)

29

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

30

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

MULAI

PENGUMPULAN

DATA

STOP

STUDI LITERATUR

MULAI

DISKUSI

PENYUSUNAN

LAPORAN

SEMINAR

31

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)

32

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

33

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.

34

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

35

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

36

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

37

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.

38

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 :

a. S - 1 / TR Pemakai sangat kecil

39

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 :

40

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.

41

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


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.

42

j. Golongan tarif B - 4 adalah golongan tarif untuk pelanggan dengan


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


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

43

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:

Ia1= 1/3 (la + a2 Ib + a

2Ic)

44

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

45

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°

46

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-1

1

= 123 0°

Ib =88 240°. 1-Cos-1

1

= 88 240°

Ic = 87 120°. 1-Cos-1

1

= 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°

47

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 [ Ia+ 1 120o(Ib') + 1 240°(Ic'))]

48

= 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

49

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

50

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:

51

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

52

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.

53

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 yang

timbul akibat adanya arus pada penghantar netral.

2. Untuk mengetahui secara mendalam cara mengurangi rugi daya dan energi

daya akibat ketldakseimbngan beban pada sistim distribusi tiga fasa empat

54

penghantar, perlu dilakukan studi penanggulangan ketidakseimbangan

beban.

55

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

Zuhal. 1991. Dasar Tenaga Lisatrik. Bandung : ITB.

56

L

A

M

P

I

R

A

N

57

Documents

SKRIPSI ANALISIS TIMBULNYA RUGI DAYA DAN ENERGI YANG ... · menghitung rugi daya tersebut Jadi rugi daya diakibatkan oleh ketidakseimbangan beban pada jaringan distribusi sepanjang