1 ANALISA PENGARUH BEBAN TIDAK SEIMBANG TERHADAP

ANALISA PENGARUH BEBAN TIDAK SEIMBANG
TERHADAP RUGI DAYA LISTRIK PADA
JARINGAN DISTRIBUSI SEKUNDER
HASBULAH
Jurusan Teknik Elektro, Program Studi Teknik Listrik
Politeknik Negeri Sriwijaya
Email: [email protected]
Abstrak
Ketidakseimbangan beban merupakan hal yang pasti terjadi pada distribusi tenaga
listrik. Terutama pada sisi jaringan tegangan rendah. Semakin tingginya ketidakseimbangan
beban maka akan semakin tinggi pula arus yang timbul pada penghantar netral. Arus yang
mengalir pada penghantar netral akan menjadi rugi daya listrik pada jaringan. Oleh karena itu
dalam pendistribusian tenaga listrik ketidakseimbangan beban harus di minimalisir demi
mencapai efisiensi penyaluran yang optimal. Penelitian ini dilakukan pada area kerja PT.PLN
Rayon Kenten, dengan mengambil sampel 3 gardu distribusi. Pengambilan data dilakukan
pada dua waktu yakni pada waktu beban puncak dan diluar waktu beban puncak. Dari hasil
perhitungan data yang didapat terlihat besarnya rugi daya listrik akibat ketidakseimbangan
beban pada ketiga gardu yakni berkisar antara 0,05% ~ 4,38%.
Kata kunci : Ketidakseimbangan Beban, Arus Netral, Rugi Daya, Jaringan Distribusi
Sekunder
Abstract
Unbalance load is inevitable in power distribution. Especially in the low voltage
network. The higher unbalance load will be equal to currents arising in the neutral conductor.
The current flowing in the neutral conductor will become loss of electrical power on the
network. Therefore, in electrical power distribution the unbalance load should be minimized
in order to achieve optimal efficiency. This research was done at PT.PLN Rayon Kenten, by
taking samples of 3 distribution substations. Data were collected at two time, at the time of
peak load and beyond peak load. From the calculation of data obtained, we can see that the
loss of electrical power due to load unbalance on the three samples is around 0.05% ~ 4.38%.
Keywords : Unbalanced Load, Neutral Current, Electrical Losses, Secondary Distribution
Network
1
2
Penggunaan transformator yang sederhana
PENDAHULUAN
Saluran distribusi tenaga listrik
dan handal memungkinkan dipilihnya
merupakan salah satu komponen yang
tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk
mendistribusikan energi listrik dari gardu
tiap-tiap keperluan serta merupakan salah
induk ke pusat beban atau konsumen.
satu sebab penting bahwa arus bolak-balik
Dalam pendistribusian tenaga listrik harus
sangat
diusahakan sebaik dan seefisien mungkin.
pembangkitan
Untuk mencapai hal tersebut maka segala
listrik.
hal yang dapat menimbulkan kerugian
Prinsip
harus diminimalisir, baik berupa teknis
berdasarkan hukum Ampere dan hukum
dan non-teknis.
Faraday,
Salah satu yang menjadi kerugian non
menimbulkan
teknis adalah tidak meratanya pembebanan
sebaliknya
pada
Distribusi.
menimbulkan arus listrik. Jika pada salah
Ketidakseimbangan beban antara tiap-tiap
satu kumparan pada trans- formator diberi
fasa (fasa R, fasa S, dan fasa T) inilah
arus bolak-balik maka jumlah garis gaya
yang menyebabkan terjadinya rugi daya.
magnet berubah-ubah. Akibatnya pada sisi
Laporan akhir ini membahas mengenai
primer terjadi induksi. Sisi sekunder
pengaruh beban tidak seimbang terhadap
menerima garis gaya magnet dari sisi
rugi daya listrik pada jaringan distribusi
primer yang jumlahnya berubah-ubah pula.
sekunder.
dengan
Maka di sisi sekunder juga timbul induksi,
menggunakan 3 buah sampel gardu di area
akibatnya antara dua ujung terdapat beda
kerja PT.PLN Rayon Kenten
tegangan.
fasa
Transformator
Analisa
dilakukan
TEORI TRANSFORMATOR
banyak
dipergunakan
untuk
penyaluran
tenaga
dan
kerja
transformator
yaitu:
arus
listrik
medan
medan
adalah
dapat
magnet
magnet
dan
dapat
KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN
Transformator merupakan suatu alat listrik
Yang
yang mengubah tegangan arus bolak-balik
seimbang adalah suatu keadaan
dari satu tingkat ke tingkat yang lain
dimana :
melalui suatu gandengan magnet dan
a.
Ketiga vektor/tegangan sama besar
berdasarkan
b.
Ketiga vektor saling membentuk
prinsip-prinsip
elektromag- net.
induksi-
Transformator terdiri
dimaksud
dengan
keadaan
sudut 120° satu sama lain.
atas sebuah inti, yang terbuat dari besi
Sedangkan
yang
dimaksud
dengan
berlapis dan dua buah kumparan, yaitu
keadaan tidak seimbang adalah keadaan
kumparan primer dan kumparan sekunder.
dimana salah satu atau kedua syarat
3
keadaan tidak seimbang tidak terpenuhi.
menyebabkan rugi daya di sepanjang
Kemungkinan keadaan tidak seimbang ada
kawat netral sebesar :
3 macam, yaitu :
PN = IN RN
a. Ketiga vektor sama besar tetapi
Dimana :
tidak membentuk sudut 120° satu
PN = Losses yang timbul pada penghantar
sama lain
netral (watt)
b. Ketiga vektor tidak sama besar
IN
= Arus yang mengalir melalui kawat
tetapi membentuk sudut 120° satu
netral (Ampere)
sama lain
RN = Tahanan pada kawat netral (Ohm)
Ketiga vektor tidak sama besar dan tidak
PENGUMPULAN DATA
membentuk sudut 120° satu sama lain.
Hasil Pengukuran pada Gardu I.110
ARUS NETRAL
Arus netral dalam sistem distribusi tenaga
Fasa
Arus (A)
LWBP
WBP
listrik dikenal sebagai arus yang mengalir
R
140
167
pada kawat netral di sistem distribusi
S
150
226
tegangan rendah tiga fasa empat kawat.
T
132
280
Arus netral ini muncul jika :
N
34
95
a. Kondisi beban tidak seimbang
b.
Hasil Pengukuran pada Gardu I.395
Karena adanya arus harmonisa akibat
beban non-linear.
Fasa
Arus (A)
LWBP
WBP
Arus yang mengalir pada kawat netral
R
150
364
yang merupakan arus bolak-balik untuk
S
95
260
sistem distribusi tiga fasa empat kawat
T
157
344
adalah penjumlahan vektor dari ketiga arus
N
55
107
fasa dalam komponen simetris.
Akibat pembebanan di tiap phasa yang
Hasil Pengukuran pada Gardu I.533
tidak seimbang, maka akan mengalir arus
pada penghantar netral. Jika di hantaran
pentanahan netral terdapat nila tahanan
dan dialiri arus, maka kawar netral akan
bertegangan yang menyebabkan tegangan
pada trafo tidak seimbang. Arus yang
mengalir di sepanjang kawat netral, akan
Fasa
Arus (A)
LWBP
WBP
R
167
443
S
150
340
T
141
460
N
52
111
4
penghantar netral disisi jaringan distribusi
sekunder.
PERSENTASE
Dari perhitungan didapatkan hasil
KETIDAKSEIMBANGAN
Menurut
standard
IEC
seperti pada tabel dibawah ini:
ketidakseimbangan beban yang diijinkan
adalah 5% (Sulistyowati , 2012
I.110
)
LWBP
WBP
(W)
(W)
PERHITUNGAN
109,26
4.291,12
PENGUKURAN
517,67
4.041,48
dengan tingginya ketidak
seimbangan
beban berpengaruh terhadap
besarnya arus netral, dimana arus netral
yang besar mengakibatkan
losses
bertambah dan kualitas tenaga yang rendah
sehingga berpengaruh terhadap kualitas
sistem
penyaluran
tenaga
listrik.
I.395
I.533
LWBP
WBP
LWBP
WBP
(W)
(W)
(W)
(W)
Berdasarkan hal tersebut maka perlu untuk
2.625,09 6.933,87 620,74
melakukan
2.295,98 8.689,79 3.209,1 14.622,56
persentase
perhitungan
besarnya
ketidakseimbangan
masing-masing
gardu
yang
14.887,22
pada
dijadikan
sampel.
PEMBAHASAN
Dari
Dari hasil perhitungan didapat nilai
sebagai berikut
dilakukan
perhitungan
maka
yang
telah
ketidakseimbangan
terlihat bahwa dari data sampel 3 buah
I.110
I.395
I.533
gardu didapat rata-rata ketidakseimbangan
4.42%
19.40%
5.09%
pada LWBP sebesar 9,6% dan pada WBP
17.04%
12.95%
11.96%
sebesar 13,98%. Dimana nilai ini telah
*warna hitam untuk LWBP
melampaui nilai batas ketidakseimbangan
*warna merah untuk WBP
yang ditetapkan IEC yakni sebesar 5%.
Dari besarnya ketidakseimbangan tersebut
maka menyebabkan timbulnya arus yang
RUGI DAYA
mengalir pada penghantar netral. Dari
Setelah menghitung arus netral pada
perhitungan yang dilakukan dari ketiga
masing-masing trafo, maka bisa ditentukan
arus fasa didapat hasil bahwa besarnya
besarnya
arus netral pada masing-masing gardu
rugi
daya
akibat
ketidakseimbangan beban. Besarnya rugi
mendekati
hasil
daya muncul karena adanya arus pada
dilakukan.
Dimana
pengukuran
dari
6
yang
sampel
5
pengukuran, terdapat 4 pengukuran yang
Berdasarkan
hasil
analisa
dari
mendekati hasil perhitungan, sedangkan 2
beberapa gardu yang dijadikan sampel
perhitungan memiliki selisih yang cukup
dapat diambil kesimpulan :
besar, yakni pada pengukuran saat LWBP
1. Persentase ketidakseimbangan beban
di gardu I.110 dan I.395. Hal ini dapat
yang terjadi pada ketiga gardu distribusi
disebabkan
berkisar antara 4,42% - 19,4%.
karena
adanya
harmonisa
dikarenakan beban non linier. Dimana jika
2. Besarnya
arus
netral
dari
hasil
terjadi harmonisa maka arus harmonisa
perhitungan pada ketiga gardu distribusi
urutan nol pada masing-masing phasa
berkisar 15,62 – 112,46 A. Pada
saling menjumlah di netral trafo (Tabrani
beberapa gardu terdapat perbedaan
M., PLN Disjatim).
yang
cukup
tinggi
antara
nilai
Besarnya rugi daya pada masing-
perhitungan dan pengukuran arus netral,
masing gardu. Dari ketiga gardu yang
hal ini dapat disebabkan adanya faktor
dijadikan sampel didapat interval rugi daya
lain yang mempengaruhi munculnya
akibat ketidakseimbangan beban yakni
arus
0,05% ~ 4,38% dan rata-rata rugi daya
meratanya beban.
netral
selain
karena
tidak
sebesar 1,85% untuk perhitungan (arus
3. Rata-rata rugi daya yang timbul akibat
netral dari penjumlahan vektor tiap fasa)
ketidakseimbangan beban pada ketiga
dan 2,09% untuk pengukuran (arus netral
gardu distribusi sebesar 5,24 kW
dari pengukuran langsung).
Hal ini berarti besarnya arus netral
berbanding lurus dengan meningkatnya
DAFTAR PUSTAKA
[1]Badaruddin.
2012.
Pengaruh
rugi daya akibat ketidakseimbangan beban.
Ketidakseimbangan Beban Terhadap
Namun tidak berarti gardu yang memiliki
Arus Netral Dan Losses Pada Trafo
persentase ketidakseimbangan yang tinggi
Distribusi Proyek Rusunami Gading
menghasilkan rugi daya yang lebih tinggi
Icon. Jakarta: Universitas Mecubuana.
dibanding gardu lain yang memiliki
[2]Chapman,Stephen.J.
1985.
Electric
ketidakseimbangan yang lebih rendah, hal
Machinery Fundamental. McGaw-Hill
tersebut diakibatkan berbedanya kapasitas
Book Company.
trafo dan besarnya beban yang ditanggung
[3]Kadir, Abdul. 2000. Distribusi dan
Utilisasi Tenaga Listrik. Jakarta : UI –
KESIMPULAN
Press.
6
[4]Kadir, Abdul. 1989. Transformator.
Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal
Jakarta : PT. Elex Media Komputindo.
Manajemen
Pendidikan
[5]Suhadi,dkk. Teknik Distribusi Tenaga
Menengah
Departemen
Listrik. Jakarta : Direktorat Pembinaan
Sekolah Menengah Kejuruan Direktorat
Dasar
dan
Pendidikan
Nasional.
[7]Suswanto,Daman.
2009.
Sistem
Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar
Distribusi Tenaga Listrik. Universitas
dan Menengah Departemen Pendidikan
Negeri Padang.
Nasional.
[8]Zuhal. 1995. Dasar Teknik Tenaga
Listrik dan Elektronika Daya. Penerbit
Gramedia. Jakarta.
[6]Sumardjati,
Prih.
2008.
Teknik
Pemanfaatan Tenaga Listrik. Jakarta :
Direktorat
Pembinaan
Sekolah