REKONFIGURASI JARINGAN DISTRIBUSI TEGANGAN RENDAH
advertisement
REKONFIGURASI JARINGAN DISTRIBUSI TEGANGAN RENDAH DISESUAIKAN DENGAN KAPASITAS GENERATOR SET 80kVA (Aplikasi Kampus Proklamator 3 Universitas Bung Hatta) , , (1) Mahasiswa Teknik Elektro, Universitas Bung Hatta, (2) Dosen Teknik Elektro, Universitas Bung Hatta. E-mail: [email protected] Kampus Proklamator 3 Universitas Bung Hatta mulai mengadakan proses perkuliahan pada tahun 1996 diatas lahan seluas 3,5 Hektar yang bertempat di jalan Gajah Mada no, 19 olo nanggalo, Padang. Sistem tenaga listrik untuk kampus Proklamator 3 Universitas Bung Hatta disuplai dari jaringan distribusi PLN dengan gardu distribusi 20 kV / No. G.277.T dengan kapasitas daya terpasang 197 kVA. Dalam melakukan aktifitas perkuliahan sehari-hari dilakukan pada gedung yang terdiri dari lantai 2,3 dan 4. Dalam kondisi operasional normal, sumber listrik dari PLN semua beban dapat dilayani, dalam kondisi listrik PLN tidak beroperasi, generator set dapat berfungsi sebagai pembangkit cadangan. Generator set di kampus proklamator 3 Universitas Bung Hatta mempunyai kapasitas 80 kVA. Pada saat proses perkuliahan berjalan, disaat itu terjadi pemadaman dan kapasitas genset tidak mampu melayani semua beban yang ada pada setiap gedung pada gedung perkuliahan. Dengan kondisi seperti itu perlu adanya rekonfigurasi jaringan pada kampus proklamator 3 Universitas Bung Hatta dengan merencanakan sistem pengendalian beban yang bersifat melakukan pemutusan aliran listrik dengan skala prioritas beban mana yang tetap dilayani dengan menggunakan magnetic kontaktor yang dipasang pada masing-masing panel distribusi lantai pada gedung kampus proklamator 3 Universitas Bung Hatta. Pada saat genset dioperasikan, panel magnetik kontaktor utama dapat beroperasi secara otomatis, kemudian mengoperasikan magnetik kontaktor yang terdapat pada panel DP, dan mengendalikan beban-beban mana yang di prioritaskan tetap dilayani. Kata kunci : Rekonfigurasi jaringan, genset, magnetik kontaktor. BAB 1 Pendahuluan Energi alternatif, digunakan generator set listrik merupakan energi yang sangat banyak digunakan konsumen. Pemakaian energi listrik saat ini perlu di hemat, karna harga energi listrik semakin naik. Dengan sering terjadi listrik, maka penghematan. kekurangan perlu Jika hal energi dilakukan ini tidak tercapai, maka dilakukan pemadaman bergilir. Sebagai sumber listrik (genset). Kampus 3 Universitas Bunghatta, dengan kapasitas dengan kapasitas daya 197 kVA di backup dengan genset kapasitas 80 kVA. Untuk mengoperasikan genset dalam melayani beban semuanya tidak akan mampu, sehingga dilakukan pemutusan pada beban-beban lain dengan saluran distribusi maupun secara manual. tanpa saluran disrtibusi. Untuk mengatasi tidak terjadi pemutus beban, secara manual dibutuhkan pendistribusian sesuai dengan skala prioritas beban tertentu. Beban yang perlu dioperasikan adalah stop kontak dan gedung dekanat. Pengoperaian secara otomatis dilakukan dengan magnetik kontaktor. mewujudkan ini, Untuk perlu dilakukan rekonfigurasi distribusi jaringan listrik tegangan rendah pada masing-masing2. panel distribusi. Sesuai dengan namanya, maka pusat pembangkit berfungsi tenaga untuk listrik, 1. listrik membangkitkan saluran transmisi berfungsi untuk menyalurkan energi yang dihasilkan oleh pembangkit menuju saluran distribusi. Selanjutnya dari saluran distribusi energi listrik dari saluran transmisi akan disalurkan ke konsumen. Proses Penyampaian Listrik Ke Pelanggan BAB 2 Sistem Distribusi Tenaga Listrik tenaga Tenaga Pembangkit tenaga listrik hanya dapat dilakukan pada Umum daerah-daerah Suatu sistem tenaga listrik dipengaruhi oleh persoalan teknis tertentu, hal ini pada prinsipnya terdiri dari tiga bagian maupun utama yaitu pusat pembangkit tenaga lingkungan. listrik, saluran transmisi dan distribusi. atau Pada pusat-pusat pembangkit energi tempat sehingga proses ke konsumen primer (misalnya minyak bumi, gas memerlukan alam, dan air) dikonversikan ke energi teknis. listrik dengan generator, tenaga energi dibangkitkan listrik dinaikan oleh transformator pembangkitan, seperti: PLTA, PLTD, penaik up PLTG, PLTP, dan PLTU disalurkan disalurkan melalui saluran transmisi ini terus ke tegangan transformator) untuk (step permasalahan Sedangkan pemakai tersebar berbagai Tenaga sosial konsumen diberbagai penanganan listrik pada dan yang pusat-pusat melalui saluran transamisi ke pusat gardu beban. Di pusat beban diturunkan tegangannya kembali oleh transformator penurun menengah (tegangan distribusi primer tegangan (step down transformator) PLN: 220 kV). Jaringan setalah ke kemudian disalurkan ke beban naik luar gardu induk ini disebut jaringan induk dan menjadi diturunkan tegangan distribusi. Tenaga listrik yang Pada gardu distribusi ini terjadi disalurkan melalui jaringan distribusi pengubahan primer diturunkan tegangan menengah menjadi tegangan tegangannya menjadi tegangan rendah rendah dengan tugas utama adalah pada gardu-gardu disribusi menjadi menyalurkan daya listrik dari saluran 380 V/220V. Kemudian disalurkan utama (saluran primer) ke saluran melalui tegangan rendah (saluran sekunder) ini akan jaringan tegangan rendah kepada konsumen melalui sambungan tegangan dari harga untuk konsumen. beban. Transformator Distribusi Pelanggan PMT Setelah tenaga listrik melalui tegangan menengah, jaringan tegangan rendah dan selanjutnya sampai pada beban sebelum sampai pada beban, tenaga listrik tadi melewati alat pembatas dan Gambar 2.2 Diagram satu garis meter seperti tampak pada gambar 2.1 sistem distribusi Sekering Kelompok Sambungan Beban Meter Pada setiap gardu distribusi terdapat peralatan sebagai berikut: Sambungan Utama Pelanggan Satu saklar pemisah untuk menghubungkan Pembatas Daya Pelanggan kabel yang datang dari arah GI Pelanggan (incoming cabel) ke rel Gambar 2.1 Instalasi antara jaringan distribusi PLN dengan pelanggan utama pada gardu tersebut. Saklar beban untuk menghubungkan rel utama Jadi hubung antara pusat pembangkit tenaga listrik untuk sampai kepada pelanggan gardu trafo dengan kabel ke luar (outgoing cable) menuju ke gardu pembagi. dihubungkan melalui suatu saluran Satu trafo distribusi daya yang transmisi dan distribusi ini dinamakan dihubungkan melalui saklar pemisah dengan sistem tenaga listrik. ke rel utama yang diamankan oleh 3. sebuah pemutus arus (sekring). Gardu Distribusi Operasi dari sistem proteksinya sederhana 4. Sistem Penyaluran Daya Berdasarkan sistem dibutuhkan sedikit saluran distribusi dapat dibagi atas sistem radial, sistem loop, sistem spindel dan Peralatan switching yang Harga sistem relatif murah Pemilihan sistem radial ini dilakukan apabila sistem yang dilayani tidak sistem grid atau network. begtu membutuhkan penyaluran daya 5. yang kontinu apabila sewaktu-waktu Sistem Radial Pada sistem radial ini, saluran gangguan terjadi. pendistribusian bersumber dari satu sumber utama dan desain menyebar dari saluran utama, di mana sumber energi langsung disuplay ke beban. Sistem radial ini ditunjau dari bentuk jaringannya sangat sederhana dan biaya yang dibutuhkan tidak begitu besar akibat dari penggunaan alat yang Gambar 2.3 Sistem radial tidak begitu layak. Dengan demikian sistem radial digunakan pada bebanbeban yang sedang atau kerapatan 6. Sistem Loop Penggunaan sistem loop ini dapat beban yang sedang. dipilih Kelemahan dari sistem radial ini keandalan suatu penyaluran tenaga diantaranya: apabila dibutuhkan suatu listrik yang lebih tinggi dibandingkan Memiliki keandalan sistem dengan sistem radial. Desain dari yang rendah sistem loop ini sesuai dengan namanya Apabila terjadi gangguan dibuat mengelilingi atau melingkari, pada saluran utama, maka dimulai dari sumber kemudian menuju keseluruhan sistem akan ke beban-beban secara berhubungan kehilangan daya listrik daripada akhirnya kembali lagi ke Kelebihan diantaranya: dari sistem radial ini sumber. Sistem loop ini digunakan untuk melayani beban yang sedang membutuhkan beban yang besar pada Sistem distribusi spindel ini beban industri, beban vital yang sebetulnya merupakan perkembangan membutuhkan dari suplai daya listrik sistem jaringan loop-radial. secara terus-menerus seperti pada Beberapa feeder utama ke luar dari kampus III Universitas Bung Hatta. sebuah gardu induk dan kemudian Sistem bertemu loop ini merupakan pengembangan dari sistem radial yang operasinya dapat pada sebuah gardu berhubung. sebagai Jaringan spindel pada operasi sistem radial biasa. Bentuk loop normal adalah radial, rel daya pada tertutup dengan gardu mensuplay daya ke masing- menghubungkan dua sistem radial masing kabel kerja (feeder utama). dengan peralatan penghubung yang Jika terjadi gangguan di suatu bagian, berupa pemutus daya atau saklar pemutus pemisah. bersangkutan akan terbuka dan pada Kelebihan sistem loop dibandingkan kondisi gangguan feeder utama, feeder akan bekerja diujung-ujungnya diperoleh sistem radial diantaranya: Keandalan lebih baik Jatuh tegangan pada saluran lebih kecil daya cadangan feeder (spare feeder) yang akan beroperasi. Sebuah beberapa pola spindel kabel kerja terdiri dan dari kabel cadangan (spare feeder). Gardu-gardu transformator distribusi hanya disambung pada kabel-kabel kerja, jadi kabel cadangan disambung untuk memulihkan penyaluran daya. Gambar 2.4 Sistem loop 7. Sistem Spindel mana diperlukan kelangsungan pelayanan yang terus-menerus. Kelebihan dari sistem grid atau network ini memiliki keandalan yang lebih tinggi dibandingkan dengan sistem loop dan sistem radial, sedangkan kekurangannya adalah membutuhkan biaya investasi yang lebih mahal jika dibandingkan dengan sistem loop dan sistem radial. CB Gambar 2.5 Sistem spindle Beban 8. Sistem Grid atau Network CB CB CB Sistem grid atau network dapat terdiri dari dua buah sumber atau lebih di mana sumber-sumber tersebut dan Sumber beban-bebannya saling berhubungan. CB Beban CB Setiap beban dapat menerima daya dari berbagai arah sehingga apabila terjadi gangguan pada suatu saluran Gambar 2.6 Sistem grid network maka beban akan dilayani oleh saluran yang lainnya. Oleh karena itu, penerapan sistem grid ini sangat tepat BAB 3 Pendistribusian Tegangan apabila dibutuhkan suatu sistem yang Rendah memiliki keandalan yang jauh lebih Magnetik Kontaktor baik. Sistem ini membuktikan peralatan yang cukup banyak dan pemeliharaan serta membutuhkan biaya pengawasan yang cukup besar. Dengan 1. Saluran Menggunakan Udara Tegangan Rendah (SUTR) Saluran ini merupakan penghantar yang digunakan di atas tiang (diudara). Ada dua jenis Sistem grid atau network ini biasanya digunakan pada daerah- daerah kerapatan beban yang tinggi di penghantar yang digunakan, yaitu penghantar tak berisolasi (kawat) dan penghantar berisolasi (kabel). Penghantar tak berisolasi Tabel 3.1 Karakteristik Twisted kabel mempunyai berbagai kelemahan, Alumunium (NFA2x) seperti rawan pencurian dan rawan terjadi gangguan phasa- phasa maupun phasa netral. Tetapi memiliki keunggulan harga yang relatif murah dan mudah dalam pengusutan gangguan. Sedang penghantar yang berisolasi memiliki keuntungan dan kerugian yang saling berlawanan dengan penghantar tak berisolasi. Pada umumnya PT PLN menggunakan SUTR dengan isolasi (kabel pilin), dengan inti alumunium. 2. Saluran Kabel Tegangan Rendah (SKTR) Standar ukuran kabel yang digunakan adalah 3x 70 + 50 mm2,dengan karakteristik elektris sebagai berikut: Saluran ini menempatkan kabel dibawah tanah, tujuan utama penempatan dibawah tanah pada umumnya karena alasan estetika, sehingga penggunaan SKTR umumnya adalah kompleks perumahan dan daerah perindustrian. Keuntungan penggunaan kabel ini adalah estetika yang lebih indah, tidak terganggu oleh pengaruhpengaruh cuaca. Kelemahan kabel ini adalah jika terjadi gangguan, akan sulit menemukan lokasinya dan jika terjadi pencurian dengan suntikan dibawah tanah petugas Konektor ini dapat dipasang akan sulit mengungkapkannya. dalam kondisi jaringan bertegangan dan tanpa Konduktansi mengupas terjadi isolasinya. karena pada konektor ini terdapat gigi penerus 3. Komponen Jaringan Tegangan Rendah arus. Sehingga gigi penerus arus ini harus tajam dan tegak untuk dapat Merupakan yang digunakan tegangan menembus bagian isolasi kabel, serta jaringan harus diberi gemuk untuk melindungi pada rendah menjalankan peralatan dapat bagian kontak dari korosi. sebagai Konektor pres sehingga fungsinya penyalur energi listrik ke pelanggan. Komponen pada JTR antara lain: biasanya a. Kabel Schoen konektor tanpa jenis tegangan, ini karena diperlukan pengupasan isolasi kabel Kabel schoen digunakan untuk menghubungkan Pemasangan rel pada panel untuk membentuk Konduktifitas konduktifitas. yang dihasilkan hubung bagi dengan penghantar kabel konektor jenis ini lebih baik, karena tegangan luas permukaan kontak lebih besar. tegangan rendah (kabel obstyg). Kabel schoen dipres pada 4. Karakteristik Beban kabel obstyg dan dibaut di rel panel Sifat hubung bagi. umum faktor digunakan peralatan untuk penghantar yaitu karakteristisnya ditentukan oleh b. Konektor Adalah beban kebutuhan beban yang maksimum (demand factor), faktor menghubungkan beban (load factor) dan faktor penghantar. diversitas (diversity factor). Dalam Misalnya, antara kabel obstyg dan prakteknya listrik diperjual belikan TIC- berdasarkan AI, dengan TIC- AI dengan SR kebutuhan, yang (sambungan rumah) Jenis konektor dalam kenyataannya yang umumnya digunakan PT PLN rata-rata yang tercatat pada periode ada dua jenis: tertentu biasanya 15, 30 dan 60 Konektor kedap (piercing connector) air kebutuhan menit. Periode 30 menit sering disarankan karena tidak ada denda yang besar untuk kelalaian puncak Dalam melakukan aktifitas untuk waktu yang pendek adanya perkuliahan sehari-hari dilakukan pada bermacam-macam konstanta gedung yang terdiri dari lantai 2,3 dan waktu pemanasan peralatan listrik 4. Sarana dan pra sarana yang ada seperti motor listrik. Selain itu pada kebanyakan Universitas Bung Hatta adalah: meter menyediakan peralatan pencatatan kampus proklamator 1. Gedung Dekanat kebutuhan 30 menit. kebutuhan 2. Gedung Perkuliahan maksimum atau beban puncak 3. Gedung Laboratorium suatu sistem 4. Gedung Aula biasanya dinyatakan sebagai harga 5. Studio Radio terbesar tingkat 6. Musholla instalasi atau kebutuhan 30 menit pada periode tertentu seperti 7. Kantin satu bulan atau satu tahun. 8. Pos Jaga BAB 4 PERHITUNGAN DAN Sistem tenaga kampus ANALISA 3 listrik untuk Proklamator 3 Universitas Bung Hatta disuplai 1. Umum dari jaringan distribusi PLN (gardu Kampus Proklamator 3 Universitas Bung Hatta mulai mengadakan proses perkuliahan pada tahun 1996 diatas lahan seluas 3,5 Hektar yang bertempat di jalan Gajah Mada no, 19 olo nanggalo, Padang. Kampus distribusi 20 kV / No. G.277.T dengan kapasitas daya terpasang 197 kVA) menengah). tegangan TDL S2 Dari ( gardu menengah diturunkan sosial menjadi 20 ini kV tegangan Proklamator 3 Universitas Bung Hatta rendah 380 V/ 220 V, kemudian ditempati Fakultas Teknologi Industri disalurkan menuju incomming (FTI) dan Laboratorium Dasar dengan feeder 4 jurusan yaitu : Distribution Board). Pada MDB ini pada MDB (Main 1. Teknik Elektro. tenaga listrik di distribusikan 2. Teknik Mesin. menuju tiap-tiap gedung. 3. Teknik Industri 4. Teknik Kimia. 2. Pengelompokan Beban Emergency dan Normal Pengelompokan beban yang bersifat emergency maupun normal menurut data yang telah perlukan untuk melayani beban didapat yaitu pemakaian pendingin 35.000 W atau 43.750 VA dengan pada kapasitas genset yang digunakan ruang kuliah yang mengkonsumsi energi listrik ratarata untuk satu ruang kuliahnya yaitu 80 kVA. 2. Magnetik kontaktor panel SDP adalah 2 unit AC split dengan bekerja berdasarkan input dari kapasitas pendinginan 2x18.000 panel MCP ketika dioperasikan BTuh (British Thermal Unit Hour) manual ataupun otomatis dengan Oleh menggunakan penghantar jenis karena itu, dilakukan penambahan magnetik kontaktor TCAL 1 x 10 mm2. pada setiap panel SDP. Guna agar B. Implementasi Perencanaan dapat mengendalikan panel listrik 1. yang banyak mengkonsumsi Desain menurut implementasi perencanaan yaitu pengendalian energi listrik, selain itu agar genset dilakukan dalam kapasitas dibawah daya distribusi terpasang akan dapat melayani pengendalian beban otomatis pada panel distribusi. prioritas pada kampus proklamator 3 Universitas Bung 2. Hatta. pada setiap yang panel terdapat manual dan Menggunakan 2 set busbar pada setiap panel DP yang akan dipasang kontaktor dan 1 set BAB 5 Kesimpulan 1. busbar pada panel emergency. Kesimpulan 1. Setiap pengaman sirkit akhir Setelah melakukan perhitungan panel dilakukan penambahan dan analisa sistem yang telah dibuat faktor koefisien 150% dan maka kontaktor 125 % serta busbar dapat diambil kesimpulan 125%. sebagai berikut: A. Berdasarkan Sistem Existing 1. Berdasarkan perhitungan data beban emergency dan normal pada sistem yang direncanakan 2. Saran Penelitian selanjutnya agar diperoleh daya normal 206.282 W sistem ditambahkan timer pada dan W panel MCP guna menunjang sehingga backup genset yang kinerja peralatan yang akan emergency 35.000 dikendalikan berdasarkan memperbaiki drop tegangan pada green energi building. jaringan Penelitian selanjutnya sistem metoda tap changer (pemilihan level mempunyai tap-tap tegangan pada trafo) dan feedback agar tegangan rendah lebih dapat mengetahui sistem penambahan sedang beroperasi dan dapat sisipan dan rekonfigurasi jaringan. terkoneksi kekomputer. Dilakukan penggantian kabel udara dengan ukuran sesuai dengan daya yang dibutuhkan pada masing-masing gedung. trafo dengan sisipan/gardu Sriwati, A. Arif (2011), Tugas akhir “analisis distribusi sistem tegangan jaringan rendah di kecamatan benteng kab. Kepulauan selayar” dalam jurnalnya mengatakan bahwa perhitungan bahwa makin panjang penghantar makin besar pula Tinjauan Pustaka tahanan suatu penghantar, rata rata Wahyu, Panji (2011), Tugas tegangan ujung fasa dari hasil akhir “sistem informasi gangguan pengukuran langsung yang dilakukan listrik bersama dengan petugas PLN terjadi jaringan tegangan rendah SR/APP di PT PLN (PERSERO) rayon reduksi banjaran area majalaya” menjelaskan sampai dengan 20 volt. tentang suatu aplikasi yang dapat membantu penanganan laporan tegangan antara 10 volt Rahmadona, wahyu (2011), Tugas akhir “evaluasi dampak gangguan listrik untuk PLN agar ketidakseimbangan beban terhadap informasi yang didapat berguna untuk rugi- rugi energi dan drop tegangan kemajuan (aplikasi perusahaan meningkatkan pelayanan dalam kepada konsumen. kampus bunghatta)” III dalam universitas jurnalnya mengatakan drop tegangan tertinggi Made, I wayan, (2010), Tugas beban yang terpasang berada pada jaringan panel MDP- DP laboratorium TE/TM untuk yaitu sebesar 4,108 % (15,610 Volt), memperbaiki drop tegangan di daerah karena arus beban sebesar 363,045 banjar tulangnyuh klungkung”. Disini ampere. rugi- rugi energi total beban dijelaskan yang terpasang dalam satu bulan Akhir tegangan “rekonfigurasi rendah tentang (JTR) cara untuk adalah sebesar 20.039,254 kWh.
