Evaluasi Nilai Regulasi Tegangan Distribusi

Evaluasi Nilai Regulasi Tegangan Distribusi pada PLTMH Desa Ulu Wai
Kabupaten Tana Toraja
1
A. M. Shiddiq Yunus1,2), Sultan1), dan Rista Nurlita1)
Jurusan Teknik Mesin, Prodi Teknik Pembangkit Energi, Politeknik Negeri Ujung Pandang
email: [email protected]
2
Pusat Penelitian Energi Terbarukan dan Aplikasi Jaringan Listrik Cerdas, PNUP
email: [email protected]
Abstract
Penelitian ini adalah penelitian deskriptif, bertujuan untuk mengetahui besar regulasi tegangan yang
terjadi pada proses pendistribusian energi listrik dari PLTMH di Desa Ulu Wai Kabupaten Tana Toraja.
Hasil penelitian menunjukan bahwa PLTMH Desa Ulu Wai Kabupaten Tana Toraja dalam proses
pendistribusian energi listriknya terjadi penurunan tegangan yang cukup besar. Hal dapat dilihat dari
perhitungan besarnya regulasi tegangan yang terjadi di rumah pertama dan tengah dan yang paling besar pada
jalur konsumen 3, sedangkan pada rumah terakhir regulasi tegangan paling besar terjadi pada jalur konsumen
2. Hal ini disebabkan jarak rumah terakhir pada jalur konsumen 2 dari rumah pembangkit terlalu jauh yaitu ±
3 km sehingga sangat mungkin terjadi penurunan tegangan yang signifikan. Dari hasil perhitungan dapat
disimpulkan bahwa hanya satu jalur yang memenuhi standar jatuh tegangan PLN sebesar 5% yakni pada jalur
1 dan rumah pertama.
Keywords: PLTMH, Pembangkitan, Penyaluran Daya, dan Regulasi Tegangan
I.
PENDAHULUAN
Desa Ulu Wai Dusun Roni Kabupaten
Tana Toraja adalah salah satu dari sekian
banyak desa yang mempunyai sumber air yang
cukup potensial untuk bisa dikembangkan
sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Mikro
Hidro (PLTMH). Hal ini dapat dilihat dari
kapasitas air yang mengalir dan tinggi jatuh air
atau head air di desa tersebut. Pembangkit
Listrik Tenaga Mikro Hidro Desa Ulu Wai
Dusun Roni Kabupaten Tana Toraja
merupakan PLTMH yang pengelolaannya
dilakukan secara lansung oleh masyarakat.
Lokasi PLTMH ini dapat dilihat pada
gambar 1. PLTMH ini menggunakan turbin
jenis crossflow dengan daya terpasang 25 kW.
PLTMH ini melayani 121 rumah dan
beroperasi selama 24 jam. Namun dalam
operasionalnya terdapat kendala, seperti
tegangan yang sampai ke konsumen sangat
rendah. Rendahnya tegangan yang sampai di
konsumen berdampak pada peralatan listrik
yang di pakai. Dari segi penyaluran daya ke
konsumen juga masih belum sesuai standar
karena masih ada tiang pendistribusiannya
yang menggunakan kayu atau bambu.
Sehingga perlu diadakan studi tentang sistem
penyaluran daya dan rugi-rugi tegangan.
Berdasarkan alur pemikiran di atas penulis
tertarik untuk mengadakan penelitian dengan
judul Evaluasi Nilai Regulasi Tegangan pada
Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro Desa
Ulu Wai Kabupaten Tana Toraja.
Gambar 1. Lokasi PLTMH di Desa Ulu Wai Dusun Roni
Kabupaten Tana Toraja [1]
II. KAJIAN LITERATUR , TEORI ATAU
PEGEMBANGAN HIPOTESIS
Keterbatasan tenaga listrik merupakan
salah satu permasalahan energi yang paling
mendasar
di
Indonesia.
Ketersediaan
pembangkit listrik masih sangat kurang. Hal
ini dapat dilihat dari banyaknya daerah yang
belum teraliri listrik. Di Indoensia rasio
kelistrikan (electrification ratio) masih berada
dikisaran 84,35% [2], Hal ini menunjukkan
bahwa masih ada sekitar 15, 65% rumah
tangga yang belum menikmati listrik di
Indonesia. Secara khusus Sulawesi Selatan
termasuk
masih
rendah
rasio
elektrifikasinya yakni sekitar 82% di tahun
2014 sehingga masih ada sekitar 18%
penduduk Silawesi Selatan yang belum
terhubung dengan jaringan listrik [3],
Daerah yang belum tersentuh jaringan listrik
ini umumnya berada di daerah terpencil yang
secara ekonomi kurang menguntungkan jika
memasang jaringan listrik di dearah-daerah
tersebut. Maka dari itu, perlu diadakan
teknologi pembangkit listrik yang dapat
menjangkau tempat terpencil seperti di Desa
Ulu Wai Kabupaten Tanah Toraja yang ramah
lingkungan dan harganya terjangkau.
Indonesia dialiri oleh banyak sungai dan
belum dimanfaatkan secara optimal. Lokasi
sungai-sungai ini juga kebanyakan terletak di
desa-desa dan dareah terpencil. Kapasitas
tenaga air yang dapat dimanfaatkan sebagai
sumber energi listrik adalah sekitar 2,95 GW
[4]. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro
merupakan pembangkit listrik tenaga air yang
dayanya kurang dari 100 kW. Pembangkitan
tenaga air adalah suatu bentuk perubahan
tenaga dari tenaga air degan ketinggian dan
debit tertentu menjadi tenaga listrik, dengan
menggunakan turbin air dan generator.
PLTMH adalah instrument yang tepat untuk
memanfaatkan sungai-sungai di daerah yang
belum dialiri listrik.
PLTMH pada prinsipnya memanfaatkan
beda ketinggian dan jumlah air yang jatuh
(debit) perdetik yang ada pada saluran air
terjun. Energi ini selanjutnya menggerakkan
turbin, kemudian turbin kita hubungkan
dengan generator untuk menghasilkan listrik.
Selanjutnya listrik yang dihasilkan oleh
generator ini dialirkan ke rumah-rumah
dengan memasang pengaman (sekring) atau
mcb. Yang perlu diperhatikan dalam
merancang
sebuah
PLTMH
adalah
menyesuaikan antara debit air yang tersedia
dengan besarnya generator yang digunakan.
Adapun daya yang dihasilkan dapat
dihitung berdasarkan rumus:
Ph= ρ x g x Q x h (watt)…………..…. (1)
Pg= V x I x Cos  (watt).......................(2)
Keterangan:
P= Daya teoritis (watt)
g= Gaya grafitasi (m/s2)
Q= Debit air (m3/detik)
h= Tinggi terjun air (m)
ρ= massa jenis air (kg/m3)
Untuk menentukan efisiensi aktual sistem
turbin
air
PLTMH
dapat
dihitung
menggunakan rumus sebagai berikut:
ηsistem =
x 100 %..............................(3)
Sedangkan regulasi tegangan dapat
diperoleh dengan menggunakan persamaan:
Vreg=
× 100 % ……………..….(4)
Keterangan:
Vs= Tegangan ujung pengirim (volt)
Vr= Tegangan ujung penerima (volt)
III. METODE PENELITIAN
Objek penelitian ini adalah Pembangkit
Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) yang
ada di Desa Ulu Wai Kabupaten Tana Toraja.
Prosedur Penelitian
Adapun prosedur penelitian ini dapat
digambarkan seperti yang ditunjukkan pada
diagram alir berikut ini:
Mulai
Observasi dan Studi Literatur
Persiapan Alat Ukur
Pengambilan Data
Analisis Data
Tidak
Hasil sesuai?
Ya
Pembuatan Laporan/Karya ilmiah
Selesai
Gambar 2. Diagram alir kegiatan penelitian
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Menghitung regulasi/rugi tegangan
Apabila ditinjau dari segi penyaluran energi
listrik, pembangkit ini hanya mampu
menyalurkan energi listrik ke 121 rumah
penduduk dan 5 rumah ibadah dengan jarak
terjauh ±3 km (Gambar 3) dan dalam setiap
bulannya PLTMH ini tidak pernah mengalami
pemadaman. Akan tetapi pada penyaluran ini
terjadi regulasi tegangan yakni semakin jauh
jarak rumah dari pusat pembangkit, maka
semakin kecil tegangan listrik yang masuk
pada rumah itu. Berikut data dan hasil
penelitian:
Tabel 1. Data hasil pengukuran
Jalur 1
Jalur 2
Jalur 3
Posisi rumah
Rumah Awal
Rumah
Tengah
Rumah Akhir
V
I
V
I
V
I
209
0,27
204
0,13
201
213
0,62
206
0,70
217
1,04
208
195
0,30
193
Dari data tabel 1 pada jalur konsumen 1
diperoleh:
Tegangan Generator
: 220 Volt
Tegangan Rumah Pertama : 209 Volt
Tegangan Rumah Tengah : 193 Volt
Tegangan Rumah Terakhir : 179 Volt
Maka, rugi tegangan di jalur 1 yaitu:
 Rugi tegangan jalur 1 rumah pertama
(ΔV1) = 220 Volt – 209 Volt
= 11 Volt
 Rugi tegangan jalur 1 rumah tengah
(ΔV1) = 220 Volt – 193 Volt
= 27 Volt
 Rugi tegangan jalur 1 rumah terakhir
(ΔV1) = 220 Volt – 179 Volt
= 41 Volt
Presentasi rugi tegangan/regulasi tegangan
(%Vreg1)
 Vreg rumah pertama =
x 100 % = 5%
0,72
 Vreg rumah tengah =
x 100 %=12,27%
204
0,44
 Vreg rumah akhir =
0,12
198
0,45
189
0,40
187
0,61
1,01
190
0,37
185
0,49
193
0,46
188
0,21
181
0,15
184
0,44
157
0,12
165
0,25
183
0,33
159
0,27
167
0,18
179
0,20
160
0,18
162
0,32
Dari data tabel 1 pada jalur konsumen 2
diperoleh:
Tegangan Generator
: 220 Volt
Tegangan Rumah Pertama : 204 Volt
Tegangan Rumah Tengah : 188 Volt
Tegangan Rumah Terakhir : 157 Volt
Maka, rugi tegangan di jalur 2 yaitu:
 Rugi tegangan jalur 2 rumah pertama
(ΔV2) = 220 Volt – 204 Volt
= 16 Volt
 Rugi tegangan jalur 2 rumah tengah
(ΔV2) = 220 Volt – 188 Volt
= 32 Volt
 Rugi tegangan jalur 2 rumah terakhir
(ΔV2) = 220 Volt – 157 Volt
= 63 Volt
Presentasi rugi tegangan/regulasi tegangan
(% Vreg2)
 Vreg rumah pertama =
 Vreg rumah tengah =
 Vreg rumah akhir =
Gambar 3. Deskripsi jalur sistem disribusi PLTMH Desa
Desa Ulu Wai Dusun Roni Kabupaten Tana Toraja
x 100 %=18,63%
x 100 %= 7%
x 100%=14,54%
x 100 %=28,63
Dari data tabel 1 pada jalur konsumen 3
diperoleh:
Tegangan Generator
: 220 Volt
Tegangan Rumah Pertama : 201Volt
Tegangan Rumah Tengah : 181 Volt
Tegangan Rumah Terakhir : 162 Volt
Maka, rugi tegangan di jalur 3 yaitu:
 Rugi tengagan jalur 3 rumah pertama
(ΔV3) = 220 Volt – 201 Volt
= 19 Volt
 Rugi tengagan jalur 3 rumah tengah
(ΔV3) = 220 Volt – 181 Volt
= 39 Volt
 Rugi tengagan jalur 3 rumah terakhir
(ΔV3) = 220 Volt – 162 Volt
= 58 Volt
Presentasi rugi tegangan/regulasi tegangan
(% Vreg3)
 Vreg rumah pertama =
 Vreg rumah tengah =
 Vreg rumah akhir =
%Vreg(Regulasi Tegangan)
Jalur 1
x 100 %= 8,63%
x 100 %= 17,72%
x 100%=26,36%
Jalur 2
VI.
SARAN
Dengan tingginya jatuh tegangan pada
PLTMH di Desa Ulu Wai, Kabupaten Tanah
Toraja, maka ada beberapa saran yang
mungkin dapat dilaksanakan diantaranya:
1. Penggunaan
trafo distribusi untuk
meningkatkan tegangan agar dapat
menjangkau penerima paling ujung
dengan tegangan nominal, namun harga
trafo distribusi termasuk masih cukup
mahal dan tidak ekonomis untuk daerah
dengan pendapatan rendah.
2. Pengusahaan untuk membuat PLTMH
baru yang dapat mensuplai daerah
tersebut, namun dibutuhkan tambahan
biaya pengadaan PLTMH tersebut.
Jalur 3
30
25
20
15
10
5
0
Rumah
pertama
17,72% dan pada rumah terakhir terjadi
pada jalur konsumen 2 yaitu 28,63 %.
Rumah tengah Rumah terakhir
Posisi Rumah
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih ditujukan kepada
pengelola PLTMH Desa Ulu Wai Kabupaten
Tana Toraja dan COSESGA (Center of
Sustainable Energy and Smart Grid
Application), Politeknik Negeri Ujung
Pandang atas dukungan dalam penelitian awal
evaluasi aspek teknikal dan ekeonomi dari
PLTMH Desa Ulu Wai Kabupaten Tana
Toraja.
Grafik 4. Hubungan antara posisi letak rumah dengan
% regulasi tegangan
Jika mengikuti standar PLN No. 72 tahun
1987 untuk jatuh tegangan pada JTR yakni
sebesar 5% [4], maka hanya jalur 1 dan rumah
pertama saja yang memenuhi standar tersebut
sehingga perlu dipertimbangkan rekonfigurasi
jaringan atau penambahan PLTMH baru.
V.
KESIMPULAN
Dari penelitian di atas dapat disimpulkan:
1. Umumnya nilai regulasi tegangan untuk
jalur 1-3 pada rumah terakhir sangat
tinggi dan tidak memenuhi standar PLN.
Hanya pada jalur 1 dan rumah pertama
saja yang memenuhi jatuh tegangan 5%
yang disyaratkan PLN.
2. Regulasi tegangan paling besar pada
rumah pertama dan tengah terjadi pada
jalur konsumen 3 yaitu 8,63% dan
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
REFERENSI
www.google.co.id/maps, diakses: 19 Mei
2015
www.katada.co.id, diakses: 19 Mei 2015
www.sulawesibisnis.com, diakses: 19 Mei
2015
www.esdm.go.id: diakses: 19 Mei 2015
M.
Suartika
dan
I.W.A.
Wijaya,”Rekonfigurasi Jaringan Tegangan
Rendah (JTR) untuk Memperbaiki Drop
Tegangan
di
Banjar
Tulangnyuh
Klungkung”, Jurnal Teknik Elektro, Vol.9,
No. 2, Juli-Desember 2010.