analisa perhitungan susut teknis dengan pendekatan kurva beban

ANALISA PERHITUNGAN SUSUT TEKNIS DENGAN
PENDEKATAN KURVA BEBAN PADA JARINGAN DISTRIBUSI
PT. PLN (PERSERO) RAYON MEDAN KOTA
Bayu Pradana Putra Purba, Eddy Warman
Konsentrasi Teknik Energi Listrik, Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU)
Jl. Almamater, Kampus USU Medan 20155 INDONESIA
e-mail : [email protected]
Abstrak
Dalam pendistribusian energi listrik dari pembangkit hingga ke konsumen terjadi hilangnya energi atau
susut energi (losses). Susut energi pada suatu sistem kelistrikan pasti selalu ada. Hal ini disebabkan
adanya kandungan tahanan pada penghantar yang bersifat permanen dan sifat alamiah jaringan itu sendiri.
Berdasarkan standar nasional , losses pada saluran transmisi dan distribusi idealnya adalah sekitar 8% 10%. Jurnal ini akan memperlihatkan pengaruh dari pertambahan beban daya listrik terhadap susut teknis
pada jaringan. Semakin besar beban yang dilayani, maka akan menghasilkan susut teknis yang semakin
membesar pula. Pada bulan Juni tahun 2013 total susut teknis pada Gardu Induk Glugur TD II mencapai
350690.76 kWH yang terdiri dari susut pada penyulang JTM sebesar 64194.97 kWH dan susut pada
transformator distribusi sebesar 286495.79 kWH.
Kata Kunci : Susut Teknis, Sistem Distribusi.
1. Pendahuluan
PT PLN (Persero) adalah penyedia listrik
Negara yang ada di Indonesia. Dalam penyaluran
daya listrik, tidak seluruhnya dapat disalurkan
kepada konsumen, karena akan hilang dalam
bentuk susut energi. Susut pada sistem distribusi
tenaga listrik yang biasanya diukur pada kurun
waktu tertentu, merupakan salah satu ukuran
efisien atau tidaknya suatu pengoperasian sistem
tenaga listrik.
Munculnya susut diakibatkan oleh sebabsebab yang sifatnya teknis dan yang bersifat non
teknis. Penyebab susut yang bersifat teknis pada
jaringan distribusi adalah semata-mata akibat
adanya kandungan tahanan dalam penghantar
yang sifatnya permanen. Selain itu kemungkinan
penyebab besarnya susut jaringan distribusi antara
lain keadaan alamiah jaringan itu sendiri, seperti
panjang jaringan yang cenderung terus bertambah.
Beban yang melebihi standar diduga lebih
memperburuk lagi kinerja penyulang itu dilihat
dari aspek susut teknis jaringan.
2. Jaringan Distribusi
Energi listrik disalurkan dari pembangkit
listrik melalui suatu saluran transmisi dimana
tegangan penyalurannya dinaikkan dahulu oleh
transformator penaik tegangan (step up
transformator). Tegangan transmisi dinaikkan
untuk mengurangi besarnya rugi-rugi daya saat
penyalurannya. Saluran transmisi yang ada di
Indonesia pada umumnya memiliki tegangan 150
kV dan 500 kV.
Energi listrik yang disalurkan melalui saluran
transmisi akan sampai ke Gardu Induk (GI), dan
tegangannya akan diturunkan oleh transformator
penurun tegangan (step down transformers).
Disini tegangannya akan berubah menjadi
tegangan menengah. Jaringan yang keluar dari
Gardu Induk inilah yang disebut dengan Jaringan
Tegangan Menengah (JTM) atau saluran distribusi
primer.
Jika transmisi tenaga listrik pada
umumnya dilakukan dengan mempergunakan
saluran-saluran udara pada menara-menara
transmisi, maka sistem distribusi primer di kota
biasanya terdiri atas 2 jenis, yaitu saluran udara
(overhead lines) dan kabel-kabel tanah yang
tertanam di jalan sehingga tidak terlihat
(underground cable). Tegangan distribusi primer
yang umum digunakan di Indonesia adalah
sebesar 20 kV[1].
Kemudian energi listrik akan sampai pada
Gardu Distribusi, dimana tegangannya akan
diturunkan lagi oleh transformator distribusi
menjadi 380/220 Volt. Jaringan yang keluar dari
Gardu Distribusi inilah yang disebut Jaringan
Tegangan Rendah (JTR) atau saluran distribusi
sekunder. Selanjutnya energi listrik akan
disalurkan menuju ke rumah-rumah pelanggan
melalui Sambungan Rumah (SR)[2].
kumparan primer. Hal inilah yang disebut sebagai
induksi bersama (mutual induction) yang
menyebabkan timbulnya fluks magnet di
kumparan sekunder. Jika rangkaian sekunder di
bebani, maka akan mengalir arus sekunder[1].
Gambar 2 Prinsip kerja transformator[2]
Tegangan pada transformator berbanding lurus
dengan jumlah belitan pada transformator
tersebut.[3].
𝐸1
𝐸2
Gambar 1 Gambaran umum distribusi tenaga
listrik[2]
Transformator adalah suatu alat listrik yang
dapat memindahkan dan mengubah energi listrik
dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian
listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet
dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnet.
Prinsip kerja transformator adalah berdasarkan
Hukum Ampere dan Hukum Faraday, yaitu Arus
listrik dapat menimbulkan medan magnet dan
sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan
arus listrik.
Transformator terdiri atas dua buah
kumparan, yaitu kumparan primer dan kumparan
sekunder yang bersifat induktif. Kedua kumparan
ini terpisah secara elektris namun berhubungan
secara magnetis melalui jalur yang memiliki
reluktansi (reluctance) rendah. Apabila kumparan
primer dihubungkan dengan sumber tegangan
bolak-balik maka fluks bolak-balik akan muncul
di dalam inti yang dilaminasi. Karena kumparan
tersebut membentuk jaringan tertutup maka
mengalirlah arus primer. Akibat adanya fluks di
kumparan primer maka di kumparan primer terjadi
induksi (self induction) dan terjadi pula induksi di
kumparan sekunder karena pengaruh induksi dari
=
𝑁1
𝑁2
=𝑎
(1)
Saluran Distribusi merupakan bagian dari
sistem tenaga listrik. Saluran distribusi ini berguna
untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber
Gardu Induk sampai ke konsumen. Dalam
penyalurannya energi yang sampai ke konsumen
tidak akan sama dengan energi yang dikirimkan.
Hal ini dikarenakan timbulnya susut energi di
sepanjang saluran distribusi. Susut energi
merupakan kerugian energi akibat beberapa
masalah. Pada umumnya disebabkan oleh kualitas
daya hantar listrik, semakin bagus kualitas daya
hantar listrik semakin rendah susut yang terjadi.
Selain itu ada juga yang
diakibatkan oleh
rusaknya instalasi di jaringan maupun dalam
rumah yang tidak standar (akibat pencurian)
maupun menggunakan peralatan yang tidak
sesuai[4].
Seiring pesatnya pertumbuhan beban, susut
yang disebabkan oleh adanya resistansi pada
penghantar akan semakin meningkat karena
dengan besarnya beban akan menyebabkan
kenaikan susut daya yang signifikan. Hal ini
dikarenakan susut berbanding lurus dengan
resistansi penghantar dan kuadrat arus beban[5].
Susut teknis merupakan susut yang
disebabkan oleh sifat daya hantaran material atau
peralatan listrik itu sendiri yang sangat tergantung
dari kualitas bahan dari material atau peralatan
listrik tersebut serta jaringan, maka besarnya akan
sangat tergantung dari konfigurasi jaringannya[4].
Susut daya dipengaruhi oleh dua hal penting
yaitu arus beban dan tahanan penghantar. Arus
beban sangat dipengaruhi oleh pola konsumsi
energi listrik pelanggan. Faktor lain yang
mempengaruhi susut pada jaringan adalah panjang
jaringan dan luas penampang konduktornya,
dimana semakin panjang jaringan dengan
penampang konduktor yang lebih kecil, maka
susut pada jaringan akan semakin besar.
Masalah susut adalah masalah efisiensi
pendistribusian tenaga listrik yang berkaitan
langsung dengan manajemen pembebanan sistem
tenaga listrik. Oleh karena itu harus dilakukan
evaluasi dan pengendalian sampai pada batas yang
wajar
secara
terus-menerus
dan
berkesinambungan[4].
3. Metodologi Penelitian
Pengambilan data dilakukan pada PT PLN
(Persero) Rayon Medan Kota. Data yang
dikumpulkan adalah data pada Gardu Induk
Glugur TD II. Tahapan penelitian ditunjukkan
oleh Gambar 3.
hasilnya, maka daya input akan dikurangkan
dengan susut teknis JTM. Hasil pengurangan ini
yang akan digunakan untuk menghitung besar
susut teknis pada Trafo Distribusi. Setelah
diperoleh, maka penjumlahan dilakukan untuk
mengetahui jumlah susut teknis total pada JTM
dan Trafo Distribusi.
4. Hasil dan Analisis
Pada daerah pelayanan PT PLN (PERSERO)
Gardu Induk Glugur TD II, terdiri dari 8 buah
penyulang 20 KV.
Penyulang - penyulang
tersebut adalah Penyulang Gagak, Penyulang
Garuda, Penyulang Elang, Penyulang Rajawali,
Penyulang Angsa, Penyulang Kaswari, Penyulang
Merak, dan Penyulang Merpati. Gambar 4
menunjukkan kurva beban pada Gardu Induk
Glugur TD II dari bulan Juli 2012 – Juni 2013.
Pengumpulan Data
Mencari Daya Input ke Penyulang JTM
Gambar 4 Kurva Beban GI Glugur TD II
Menghitung Susut Teknik JTM
Dalam pengumpulan data yang dilakukan
pada PT PLN (PERSERO) Rayon Medan, daerah
pelayanan Gardu Induk Glugur TD II, diperoleh
beberapa parameter yang akan digunakan untuk
melakukan perhitungan, baik pada perhitungan
susut teknis di Jaringan Tegangan Menengah
(JTM) maupun perhitungan susut teknis pada
Transformator Distribusi. Parameter-parameter
tersebut ditunjukkan Tabel 1dan Tabel 2.
Mencari Daya Input ke Trafo Distribusi
Menghitung Susut Teknik Trafo
Distribusi
Menghitung Susut Total
Gambar 3. Langkah Kerja Penelitian
Pada dasarnya, untuk menghitung susut teknis
dilakukan sesuai dengan prinsip rugi-rugi 3 fasa
pada jaringan, yaitu :
𝑃 = 3𝐼 2 𝑅
(2)
Daya input yang diperoleh dari pengumpulan
data digunakan untuk menghitung susut teknis
pada JTM. Perhitungan dilakukan menggunakan
Microsoft Excel secara manual. Setelah diperoleh
Tabel 1 Parameter-parameter perhitungan susut
teknis pada JTM
Parameter
Nilai
Jumlah Penyulang
8
Faktor Beban JTM (LFJTM)
0.63
Faktor Beban JTM (FKJTM)
0.85
Faktor Koreksi
1.00
Jumlah Transformator
187
Panjang JTM (km)
115.48
Tahanan penghantar (Ω /km)
0.098
Tabel 2 Parameter-parameter perhitungan susut
teknis pada Transformator Distribusi
Parameter
Nilai
Rugi Besi (Pbesi)
0.4
Rugi Tembaga (Pcu)
2.1
Faktor Beban Trafo (LFTrafo)
0.4
Faktor Kerja Trafo (FKTrafo)
0.8
Faktor Koreksi
1.00
Jumlah Transformator
187
Jumlah Kapasitas Terpasang (kVA)
23995
Berdasarkan kurva beban pada Gambar 4 dan
parameter-parameter pada Tabel 1 dan Tabel 2
maka dapat dihitung susut teknis yang terjadi pada
saluran Jaringan Tegangan Menengah (JTM) dan
Transformator Distribusi.
Dengan menggunakan perhitungan yang
dilakukan menghitung susut teknis pada JTM,
maka dapat susut teknis yang terjadi pada
penyulang JTM diperlihatkan pada Tabel 3.
Tabel 3 Susut Teknis pada Jaringan Tegangan
Menengah
Susut
Bulan
kWHIn (kWH)
(kWH)
Jul 12
17388000
35078.18
Agu 12
17114400
33982.95
Sep 12
16984800
33470.22
Okt 12
17337600
34875.12
Nov 12
16682400
32289.02
Des 12
17344800
34904.09
Jan 13
18129600
38134.16
Feb 13
16430400
31320.88
Mar 13
21578400
54022.69
Apr 13
23652000
64904.30
Mei 13
25192800
73636.07
Jun 13
23522400
64194.97
Dari Tabel 3 dapat dibuat sebuah grafik yang
memperlihatkan besarnya losses pada saluran
Jaringan Tegangan Menengah (JTM).
Dengan menggunakan perhitungan yang
dilakukan menghitung susut teknis pada
Transformator Distribusi, maka dapat susut teknis
yang terjadi pada Transformator Distribusi
diperlihatkan pada Tabel 4.
Tabel 4 Susut Teknis pada Transformator
Distribusi
Susut Trafo
Bulan
kWHIn (kWH)
(kWH)
Jul 12
17352921.82
162431.35
Agu 12
17080417.05
157759.21
Sep 12
16951329.78
155571.80
Okt 12
17302724.88
161565.16
Nov 12
16650110.98
150532.12
Des 12
17309895.91
161688.75
Jan 13
18091465.84
175465.63
Feb 13
16399079.12
146401.15
Mar 13
21524377.31
243182.11
Apr 13
23587095.70
289515.05
Mei 13
25119163.93
326670.78
Jun 13
23458205.03
286495.79
Dari Tabel 4 dapat dibuat sebuah grafik
yang memperlihatkan besarnya losses pada
transformator distribusi.
Gambar 6 Grafik susut teknis pada Transformator
Distribusi
Dengan menjumlahkan susut teknis yang
terjadi pada saluran JTM dengan susut teknis yag
terjadi pada Transformator distribusi maka akan
diperoleh susut total yang terjadi pada jaringan
tersebut. Susut total dapat dihitung dalam bentuk
persen (%).
𝑠𝑢𝑠𝑢𝑡 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (%) =
Gambar 5 Grafik susut teknis pada JTM
𝑘𝑊𝐻 𝑠𝑢𝑠𝑢𝑡
𝑥
𝑘𝑊𝐻 𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡
100%
(3)
Dari hasil perhitungan komposisi susut, maka
diperoleh Tabel 5.
Tabel 5 Komposisi Susut Teknis
Bulan
Jul 12
Agu 12
Sep 12
Okt 12
Nov 12
Des 12
Jan 13
Feb 13
Mar 13
Apr 13
Mei 13
Jun 13
kWH
Input
JTM
(kWH)
17388000
17114400
16984800
17337600
16682400
17344800
18129600
16430400
21578400
23652000
25192800
23522400
2.
Total
Susut
(kWH)
Susut
JTM
(%)
Susut
Trafo
(%)
Total
Susut
(%)
197509.53
191742.16
189042.02
196440.28
182821.14
196592.84
213599.79
177722.03
297204.8
354419.35
400306.85
350690.76
0.20%
0.20%
0.20%
0.20%
0.19%
0.20%
0.21%
0.19%
0.25%
0.27%
0.29%
0.27%
0.93%
0.92%
0.92%
0.93%
0.90%
0.93%
0.97%
0.89%
1.13%
1.22%
1.30%
1.22%
1.13%
1.12%
1.12%
1.13%
1.09%
1.13%
1.18%
1.08%
1.38%
1.49%
1.59%
1.49%
Dari Tabel 5 dapat dilihat bahwa dengan
pertambahan beban (kWH input) maka susut total
juga akan semakin bertambah. Pada bulan Juli
tahun 2012 kWH input adalah sebesar 17388000
kWH dan menyebabkan susut teknis sebesar
197509.53 kWH. Sedangkan pada bulan Juni
Tahun 2013 kWH input adalah sebesar 23522400
kWh dan menyebabkan susut teknis sebesar
350690.76 kWH.
Berdasarkan tabel komposisi di atas dapat di
buat grafik yang menunjukkan perbandingan besar
susut antara saluran JTM dan Transformator
Distribusi.
Gambar 7 Grafik komposisi susut teknis
Dari Gambar 7 dilihat bahwa susut teknis
pada saluran JMT lebih kecil daripada susut
teknis pada Transformator Distribusi. Susut teknis
pada saluran JTM hanya berkisar pada angka
0.2 % saja, sedangkan pada transformator
distribusi susut teknisnya berada di kisaran 1 %.
5. Kesimpulan
Berdasarkan analisis yang dilakukan dapat
disimpulkan :
1. Semakin besar beban yang di pikul jaringan,
maka susut teknis juga akan semakin besar
3.
Susut teknis pada penyulang (JTM) lebih
kecil daripada susut teknis pada transformator
distribusi 20kV/380V.
Penggunaan daya listrik pelanggan yang
meningkat bervariasi dari waktu ke waktu.
Referensi
[1] Short, T. A. 2004. Electric Power
Distribution Handbook. CRC Press LLC
[2] Zuhal. 1988. Dasar Teknik Tenaga Listrik
dan Elektronika Daya. Jakarta : Gramedia
[3] Gonen, Turan. Electric Power Distribution
System Engineering. Singapura: McGrawHill Book Co-Singapore.
[4] Arifin, Zainal. 2007. Panduan Pengendalian
Susut. Bandung : PT PLN (Persero)
[5] Kersting, William H. 2002. Distribution
System Modeling and Analysis.. CRC Press
LLC