ISSN : 2086‐9479 Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana STUDI ANALISA PERENCANAAN INSTALASI DISTRIBUSI SALURAN UDARA TEGANGAN MENENGAH (SUTM) 20 KV Badaruddin1, Heri Kiswanto2 1,2 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana, Jakarta, Indonesia Email: [email protected] Abstrak - Salah satu bagian dari Because distribution network system proses penyediaan tenaga listrik is meeting points from electric bagi konsumen pelanggan listrik power users with electric power adalah operasi jaringan distribusi. canalization system. Karena sistem jaringan distribusi One of the component that need big merupakan titik pertemuan dari para cost in kerage tension air-duct pemakai distribution conductor. tenaga listrik dengan Therefore, sistem penyaluran tenaga listrik. be need ripe planning analysis so Salah yang that determinable conductor size memerlukan biaya yang besar pada kind correctest and as according to distribusi saluran udara tegangan customer electricity load request menengah need, so that got also economical satu adalah (konduktor). diperlukan komponen Oleh analisa penghantar karena itu, perencanaan cost. Keywords : distribution network , yang matang agar dapat ditentukan electric power, conductor jenis ukuran konduktor yang paling PENDAHULUAN tepat dan sesuai dengan kebutuhan Salah permintaan beban listrik pelanggan, penyediaan sehingga didapat juga biaya yang konsumen pelanggan listrik adalah ekonomis. operasi jaringan distribusi. Sistem Kata kunci : Jaringan distribusi, distribusi tenaga listrik, konduktor pertemuan dari para pemakai tenaga Abstract - One part of the ready listrik process tenaga listrik. electricity distribution electric power for customer consumer network operation. Vol.6 No.1 Januari 2015 Salah satu bagian dari tenaga listrik merupakan dengan satu sistem proses bagi titik penyaluran komponen yang membutuhkan biaya pada saluran 1 ISSN : 2086‐9479 Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana udara distribusi tegangan menengah tenaga listrik yang letaknya jauh adalah dari tempat para pelanggan listrik. kawat (konduktor), penghantar untuk itu perlu Untuk menyalurkan tanaga listik ditentukan ukuran konduktor yang tersebut secara ekonomis pada jarak sesuai dengan kebutuhan permintaan yang cukup agar didapat biaya yang ekonomis analisa dan perencanaan yang baik tanpa dan matang. Pada umumnya sistem mengurangi persyaratan jauh, perlu dibuat penyaluran tenaga listrik. tenaga listrik terdiri dari tiga bagian, Tujuan Penelitian yaitu: Tujuan penelitian menganalisis ini adalah untuk pengaruh ukuran a) Pusat pembangkit tenaga listrik, penampang penghantar (konduktor) b) Instalasi jaringan transmisi, c) pada rancangan suatu saluran udara Instalasi jaringan distribusi. dari Penyaluran jaringan distribusi tegangan listrik kepada para menengah dalam upaya mendapatkan pelanggan biaya paling digambarkan seperti gambar 2.1. ekonomis, dilihat dari segi investasi Dalam gambar 2.1 sudah tercakup dan operasinya, termasuk biaya rugi- ketiga unsur dari sistem tenaga rugi listrik, sebagaimana yang dimaksud penyaluran atau susut mengiringinya yang jaringan dengan yang pendekatan secara skematis diatas. linearisasi. Batasan Masalah Pada p e n el i t i an ini pembahasan dibatasi pada penentuan ukuran penampang penghantar pada saluran udara jaringan distribusi tegangan menengah dan masalah teknis yang Gambar 2.1. Diagram satu berkaitan dengan ukuran penghantar. garis penyaluran tenaga listrik Alokasi Biaya Investasi Penyaluran LANDASAN TEORI Energi listrik pada umumnya Tenaga Listrik dibangkitkan oleh pusat pembangkit Vol.6 No.1 Januari 2015 2 ISSN : 2086‐9479 Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana Dalam menyalurkan tenaga listrik ke para pelanggan, mulai dari pusat Gambar 2.1. Diagram satu garis penyaluran tenaga listrik pembangkit tenaga listrik, transmisi dan distribusi, distribusinya ternyata bagian menyerap biaya SISTEM JARINGAN DISTRIBUSI investasi paling besar kira-kira 45% Distribusi adalah bagian dari sistem dari biaya investasi keseluruhannya, tenaga seperti yang terlihat pada gambar 2.2. menyalurkan tegangan Ke 45% dari biaya investasi itu, gardu diserap di bagian distribusi yang distribusi terdiri dari sebagian besar rangkaian disalurkan ke pemakai tenaga listrik primernya (JTM) dan (konsumen). sekunder (JTR) dan trafo rangkaian listrik induk yang listrik ke yang dari gardu kemudian Saluran tegangan menengah atau disebut juga Jaringan distribusinya. Dari gambar dimaksud Tegangan Menengah (JTM). jelaslah Berfungsi menyalurkan listrik bahwa sistem distribusi ekonomi yang langsung ke pusat (mulut) beban, tinggi. Oleh sebab itu diperlukan maka Jaringan Tegangan Menengah perencanaan mempunyai didapat nilai biaya matang agar biasa disebut juga sebagai penyulang keseluruhan yang (feeder). yang efisien. Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) SUTM disebut tegangan menengah karena kawat hantarnya yang saluran udara bertegangan menengah berada di udara. Saluran Kabel Tegangan Menengah (SKTM) SKTM tegangan disebut saluran kabel menengah karena kawat hantarnya berisolasi penuh (kabel) dan berada di dalam tanah. Vol.6 No.1 Januari 2015 3 ISSN : 2086‐9479 Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana BIAYA SALURAN DISTRIBUSI Ho : biaya tetap yang bukan Biaya Saluran konduktor per satuan panjang per Biaya saluran terdiri dua komponen tahun (Rp/km/th) utama yaitu biaya investasi dan Hq : harga konduktor per satuan biaya operasional, termasuk dalam panjang per tahun biaya Hr : harga rugi-rugi listrik (energi operasional adalah biaya pemeliharaan dan rugi-rugi (susut) dan daya) per tahun (Rp/km/th) teknis. Biaya Tetap Biaya terbagi atas beberapa Biaya tetap meliputi biaya komponen sesuai ketergantungannya investasi dengan yang dikeluarkan untuk pengadaan penampang konduktor, dan biaya pemeliharaan karena ukuran konduktor diambil jaringan, yang terdiri dari: sebagai variabel, maka komponen- - Biaya pemasangan komponen biaya tersebut antara lain - Biaya material sebagai berikut: - Biaya pemeliharaan a. Maka Biaya-biaya tetap yang sama biaya tetap dapat sekali tidak tergantung pada ukuran dinyatakan dalam persamaan: penampang konduktor, yaitu: Ho = {(Ha + Hp) x Fc} + Hh - Biaya investasi, seperti harga dimana: tiang, travers, isolator dan ongkos Hh: biaya pemeliharaan (Rp/km/th) pemasangan, Ha: kecuali harga biaya investasi awal/harga konduktor. material (diluar konduktor)[Rp/km] - Biaya pemeliharaan. Hp: biaya pemasangan, 20% dari b. Biaya rugi-rugi berbanding listrik terbalik yang dengan penampang konduktor. Ha(Rp/km) Fc : faktor cicilan tahunan (unit/th) Maka persamaan biaya saluran adalah sebagai berikut: 3.1.2. H = Ho + Hq + Hr Konduktor dimana: Biaya H Biaya Penampang penampang konduktor : biaya saluran per satuan panjang per tahun (Rp/km/th) Vol.6 No.1 Januari 2015 4 ISSN : 2086‐9479 Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana dapat dirumuskan sebagai berikut: Hq = kq x q Ieff = Isn dimana: q : penampang konduktor (mm²) kq : faktor diskon penampang i. Menghitung energi rata-rata per tahun (U) konduktor 3.1.4. Langkah Menghitung U = √3.V. Rugi Rata-rata Total Per Tahun a. Menghitung faktor pertumbuhan 8,76 j. Menghitung rugi total rata-rata per (G) tahun (Et %) G= Et % = b. Menghitung faktor distribus i x 100% rata- rata (D) ANALISA D= c. Menghitung impedansi Tinjauan Lokasi Sebagai bahan analisis perencanaan, (Z) d. Menghitung arus ekivalen diambil sebuah Gardu Induk (GI) di area Cikokol (Ieq) Ieq = .D.G e. Menghitung arus pada tahun ken penyulang 20 KV, 3 fasa, saluran udara menggunakan 4.1. penghantar Direncanakan instalasi Menghitung jatuh tegangan (∆V %) ΔV = g. yang merupakan AAAC seperti terlihat pada gambar (Isn)= f. .cos θ . Fb . jaringan sepanjang 2 akan distribusi km dari ditarik baru Gardu Distribusi DK 102 (titik B) ke Gardu Distribusi DK 103S (titik C) x 100% Menghitung rugi rata-rata per tahun (Eu) Eu = 3.(Ieq)². r . L . Fr . 8,76 kWh h. untuk mensuplai beban ke pelanggan dan jaringan yang terlalu jauh. Sesuai dengan kebutuhan beban yang ada, maka direncanakan Menghitung arus efektif (Ieff) Vol.6 No.1 Januari 2015 5 ISSN : 2086‐9479 Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana Transformator yang digunakan No Kebutuhan Material adalah sebesar 250 kVA. Harga Satuan Vol 1 bh Maka besar arus (I) adalah: Trafo Dist 250 kVA 1 I = 7,2 A 2 3 4 5 Gambar 4.1 Penyulang tegangan 2 bh Travers UNP tunggal 12-1800 mm² 1 bh Box Rak TR 630 A/4 jrs + NH Fuse 250 A Pipa Arde TM panjang 6 m untuk pentanahan 46 bh 4 bh 150 bh 3 bh 3 bh 50 bh 6 Pin Isolator menengah 7 PERHITUNGAN BIAYA untuk q = 300 mm² Hang Isolator L Arrester 2024 kV Cut Out 20 kV, 100A 8 9 Rp 64.130 .000 Rp 163.00 0 Rp 16.111 .000 Rp 690.00 0 Rp 140.00 0 Rp 170.00 0 Rp 668.00 0 Rp 487.00 0 Rp 1.650. 000 Harga Total Rp 64.130.00 0 Rp 326.000 Rp 16.111.00 0 Rp 2.760.000 Rp 6.440.000 Rp 25.500.00 0 Rp 2.004.000 Rp 1.461.000 Rp 82.500.00 0 Tiang beton Biaya Tetap Biaya jaringan tegangan investasi distribusi penarikan saluran menengah 20 Rp 201.232.0 00 Total Biaya Investasi udara KV Dari tabel 4.1 didapat biaya dengan jarak 2 km, maka biaya investasi awal (Ha) sebesar sebagai investasi dapat dilihat pada tabel 4.1. berikut: Ha = Rp 201.232.000,- / 2 km = Rp 100.616.000.,- / km Biaya pemasangan (Hp) 20% dari biaya investasi awal, maka: Hp = 20% x biaya investasi = 20% x Rp 100.616.000,= Rp 20.123.200,- / km Biaya pemeliharaan (Hh) Hh = RP 2.000.000,- / km Vol.6 No.1 Januari 2015 6 ISSN : 2086‐9479 Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana Maka biaya tetap/th dapat diperoleh (Ho) dengan menggunakan persamaan untuk = 0,325 Dengan menggunakan persamaan energi rugi-rugi per km per tahun faktor diskon (i) = (Er) dapat dihitung, dimana p = 3, Fr 15%, masa ekonomis (n) = 25 = 0,325, I = 7,2 A, yaitu: tahun. Ho = {( Rp 100.616.000,- + Er = 3 x 0,100 x (7,2²) x 0,325 Rp 20.123.200,- ) x 0,15 } + Rp x 8,76 2.000.000,- = 44 kWh/km/th = Rp 20.110.880,- Maka biaya rugi (susut) listrik selama Biaya Penampang Konduktor 1 Untuk mengetahui biaya konduktor, menggunakan persamaan, untuk hr terlebih dahulu harus diketahui nilai = Rp 495,-/kWh, sebagai berikut: faktor Hr = 44 kWh/km/th x Rp 495,- rugi-rugi penampang konduktor (kq) dengan menggunakan tahun dapat dihitung /kWh = Rp 21.780,- /km/th persamaan dimana N = 3, hq = Rp 21.746.000,- / km mm² dan Fc Total Biaya Penyaluran = Total 0,15, dengan biaya penyaluran untuk maka: periode 1 tahun diperoleh dengan kq = 3 x Rp 21.746.000,- x 0,15 menggunakan = Rp 9.785.700,- /km/mm²/th H dengan 2.935.710.000,- persamaan, sebagai berikut: Maka biaya konduktor dapat dihitung menggunakan persamaan, = Rp (20.110.880,- + + 21.780,-) yaitu: = Rp 2.955.842.660,- /km/th Hq = Rp 9.785.700,- x 300 = Rp 2.935.570.000,- /km/th Dengan cara yang sama, tetapi ukuran panampang konduktor (q) Biaya Rugi Listrik Faktor rugi-rugi dengan menggunakan didapat dirubah, maka akan didapat biaya persamaan penyaluran seperti terlihat pada listrik untuk tabel 4.2. Fb = 0,5 yaitu: Fr = 0,3 x (0,5) + 0,7 x (0,5)² Vol.6 No.1 Januari 2015 7 ISSN : 2086‐9479 Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana Tabel 4.2 Total biaya penyaluran q (mm² ) Ho (Rp/km/t h) 300 20.110.88 0,- 2.935.710.00 0,- 21.780,- 2.955.842.66 0,- 240 20.110.88 0 20.110.88 0,- 2.348.568.00 0 1.467.855.00 0,- 27.225,- 2.368.706.10 45.045,- 1.488.010.92 5,- 150 Hq (Rp/km/t h) Hr (Rp/km/t h) MENGHITUNG TOTAL PER H (Rp/km/th) c. Menghitung Z (impedansi), untuk r= 0,100 dan x = 0,094, sebagai berikut: RUGI-RUGI TAHUN PADA d. Menghitung arus ekivalen karena SALURAN untuk q = 300 mm² pengaruh Untuk mempermudahkan analisis, pertumbuhan maka menggunakan persamaan untuk Isa = perhitungan biaya hanya distribusi arus beban dan dengan dilakukan pada satu jurusan yaitu 7,2 A, G = 1,4711 dan D = 0,76, titik B– C, dan parameter yang sebagai berikut: digunakan untuk mendapatkan pola Ieq = 7,2 x 0,76 x 1,4711 = 8,05 A penyaluran Maka arus pangkal tahun ke-n (Isn) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan untuk a = 2, G = 1,4711 dan D = 0,76, sebagai berikut: yang baik seperti dijelaskan pada Menghitung faktor pertumbuhan (G), dengan menggunakan bagian adalah a = 2, b = 0,5 sehingga untuk menghitung jatuh jatuh tegangan pada titik B– C ( V BC ) berikut : e. Menghitung jatuh tegangan titik B – C ( ΔV)sepanjang saluran dengan menggunakan persamaan untuk Z = 0,137, L= 2 km, Isn = 14,4 A dan kb b. Menghitung faktor distribusi rugirugi (D) dengan menggunakan persamaan untuk b = 0,5, sebagai berikut: Vol.6 No.1 Januari 2015 = (1 + 0,5)/2 = 0,75, maka: 8 ISSN : 2086‐9479 Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana Selanjutnya untuk menghitung rugi total rata-rata per tahun, dengan langkah-langkah sebagai berikut: a. Maka rugi total rata-rata per tahun (Et %) dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: Menghitung rugi rata-rata per tahun pada titik B – C ( dengan ) menggunakan persamaan untuk Ieq Dengan cara yang sama, tetapi = 8,05 A, r = 0,100 ohm, L = ukuran panampang konduktor 2 km dirubah, maka akan didapat biaya dan Fr = 0,325 sebagai penyaluran berikut: table 4.3. Eu = 3 x (8,05²) x 0,100 x 2 x Tabel 4.3 Jatuh tegangan dan rugi 0,325 x 8,76 Penampang Konduktor (mm²) Menghitung arus efektif (Ieff) pada titik B – C dengan menggunakan persamaan untuk Isn = 14,4 A dan a = 2,sebagai berikut: terlihat pada total rata-rata per tahun = 110,695 kWh/th b. seperti (q) Rugi Total Ratarata Jatuh Tegangan (ΔV %) per tahun (Et %) 300 0,015% 8% 240 0,017% 10% 150 0,025% 17% KESIMPULAN Dari pembahasan sebelumnya dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: c. Menghitung energi rata-rata per tahun (U) dengan menggunakan persamaan untuk Ieff = 10,4 A, V = a. Dalam instalasi distribusi, saluran khususnya udara, yang jaringan pada sangat 20kV, cos θ = 0,85 dan Fb = 0,5 berpengaruh sebagai berikut: biaya penyaluran adalah ukuran U = √3 x 20kV x 10,4 x 0,85 x 0,5 x 8,76 penghantar atau konduktor yang = 1.341,272 kWh besarnya nilai digunakan. investasi dan Sehingga dibutuhkan perlu analisis perhitungan yang matang agar didapat Vol.6 No.1 Januari 2015 menentukan penggunaan ukuran 9 Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana penghantar atau kondukor yang tepat, agar didapat nilai investasi yang optimum dan biaya penyaluran yang ekonomis. b. Semakin kecil ukuran penghantar, maka semakin kecil pula biaya penyaluran. c. Semakin kecil ukuran penghantar, maka jatuh tegangan dan rugi total rata-rata per tahun akan semakin besar. ISSN : 2086‐9479 DAFTAR PUSTAKA 1. Marsudi,D,”Operasi Sistem Tenaga Listrik”, Graha Ilmu, Yogyakarta SARAN Saran yang dapat ditulis yaitu dalam merencanakan sisten jaringan tenaga listrik, hal yang sangat dibutuhkan adalah ketepatan dalam menentukan asumsi-asumsi dan perkiraan yang digunakan. Untuk itu perlu dibuat perkiraan yang matang yang didapat dari teori dan data yang ada, dan juga data hasil monitoring suatu jenis pekerjaan yang sama yang disesuaikan dengan kendalakendala yang ada dilapangan, sehingga dapat membuahkan hasil yang sesuai dengan tujuan perencanaan awal dengan hasil yang optimal dan dapat diandalkan. Vol.6 No.1 Januari 2015 10