ANALISIS JATUH TEGANGAN DAN RUGI DAYA PADA JARINGAN TEGANGAN RENDAH MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP

ANALISIS JATUH TEGANGAN DAN RUGI DAYA PADA JARINGAN TEGANGAN RENDAH MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 12.6.0 Fani Istiana Handayani*), Yuningtyastuti, and Agung Nugroho Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, SH, kampus UNDIP Tembalang, Semarang 50275, Indonesia *) Email : [email protected]

Abstrak Jaringan sistem distribusi di Jalan Sawah Besar Raya Kaligawe termasuk wilayah kerja PT. PLN (Persero) Rayon Semarang Timur. Berdasarkan tegangan keluaran trafo distribusi pada jaringan distribusi di Jalan Sawah Besar diketahui trafo distribusi 1 fasa 50 kVA mengalami kondisi pembebanan yang melebihi kapasitasnya yaitu sebesar 76 kVA. Hal tersebut menyebabkan tegangan pelayanan konsumen paling ujung turun sebesar 166 Volt dari tegangan nominal 220Volt yang melebihi standar SPLN. Berdasarkan SPLN No.1:1978, batas toleransi tegangan pelayanan +5% dan -10% dari tegangan nominal yaitu maksimal 198 Volt. Selain trafo yang mengalami overload, pada jaringan distribusi di Jalan Sawah Besar Raya ditemukan tarikan Saluran Layanan Pelanggan (SLP) dan sambungan rumah yang tidak memenuhi SPLN No.56:1984, permasalahan tersebut mengakibatkan timbulnya jatuh tegangan dan rugi daya. Untuk mengatasi permasalahan jatuh tegangan dan rugi daya, penulis melakukan rencana perbaikan jaringan dengan menggunakan software ETAP 12.6.0 agar besarnya nilai tegangan pada sisi konsumen sesuai standar PLN. Perbaikan jaringan distribusi meliputi penambahan trafo 1 fasa dan penataan ulang SLP (Saluran Layanan Pelanggan) dan SR (Sambungan Rumah). Kata kunci: Jatuh tegangan, jaringan distribusi, rugi daya.

Abstract Distribution lines at Jalan Sawah Besar Raya Kaligawe are the assets of PT. PLN (Persero) Rayon Semarang Timur. By referring to the output voltage profile of transformer along distribution line at Jalan Sawah Besar Raya, it was know that single phase 50 kVA distribution transformer was in condition of overload. The transformer was burdened by 76 kVA of electric load. Such condition caused voltage drop at the edge of low voltage line to be 166 Volt. The voltage was lower than 10% nominal voltage of 220 Volt. According to SPLN No.1:1978, the limit service voltage is +5% and -10% of nominal voltage. In addition to overloaded transformer on the distribution line at Sawah Besar Raya found that the pull of Saluran Layanan Pelanggan (SLP) and house connections that did not meet SPLN No.56:1984. As initial solution to overcome the problem of drop voltage and power losses, it is necessary to make corection and maintenance plans by adding more single phase transformer and rearrange the topology of distribution lines and house connection. The plans was evaluated and analyzed by using ETAP version 12.6.0. Keyword: Voltage drop, distribution lines, power losses

1.

Pendahuluan

Jaringan Tegangan Rendah (JTR) di Jalan Sawah Besar Raya termasuk pada wilayah kerja PT. PLN (Persero) Rayon Semarang Timur. Berdasarkan hasil tegangan keluaran trafo distribusi pada jaringan di Jalan Sawah Besar diketahui bahwa trafo distribusi 1 fasa 50 kVA yang terpasang pada JTR di Jalan Sawah Besar Raya mengalami kondisi pembebanan yang melebihi kapasitas trafo terpasang yaitu sebesar 76 kVA. Hal tersebut menyebabkan tegangan pelayanan di lokasi studi kasus paling ujung pada siang hari sebesar 166 Volt. Selain trafo yang mengalami overload, pada jaringan di Sawah

Besar banyak ditemukan tarikan SLP dan sambungan rumah yang tidak memenuhi standar PLN. Kedua permasalahan tersebut merupakan penyebab timbulnya rugi daya dan jatuh tegangan pada jaringan. Menurut Eko Hardiyanto, cara menekan timbulnya rugi daya dengan mengubah ukuran penghantar ke ukuran yang lebih besar sedangkan untuk perbaikan tegangan jatuh dengan memperbaiki faktor daya dengan cara penambahan dan relokasi kapasitor bank. Dengan metode tersebut, nilai rugi daya dan jatuh tegangan pada jaringan listrik dapat direduksi.

TRANSIENT, VOL.5, NO. 1, MARET 2016, ISSN: 2302-9927, 57

Berdasarkan latar belakang tersebut, maka penulis mencoba mengevaluasi dan mereduksi besarnya nilai rugi daya dan jatuh tegangan yang timbul dengan perbaikan jaringan. Perbaikan yang dilakukan yaitu dengan penambahan trafo 1 fasa dan penataan ulang SLP dan sambungan rumah pelanggan yang sesuai dengan standar yang telah ditentukan oleh PLN menggunakan software ETAP 12.6.0.

2. Metode Mulai

Data Eksisting

Perhitungan dan Simulasi Susut Daya (ΔP) dan Jatuh Tegangan (ΔV) pada Jaringan Eksisting

Sesuai

Kondisi Eksisting sesuai Standar? Tidak Sesuai Perbaikan Jaringan

Perhitungan dan Simulasi Susut Daya (ΔP) dan Jatuh Tegangan (ΔV) pada Jaringan Eksisting Setelah Perbaikan Jaringan

Tidak Sesuai Perbaikan jaringan sesuai standar ?

Gambar 2. Gambar jaringan eksisting lokasi studi kasus

Tabel 1.

Sesuai Perbaikan Jaringan

No.

Pembebanan trafo distribusi di Jalan Sawah Besar Raya Nomor Tiang

Selesai

1.

TBL.03-19/42

3.

TBL.03-17/42

4.

TBL.03-16/42

5.

TBL.03-16A/42

6.

TBL.03-16B/42 JUMLAH

Gambar 1. Bagan alir penelitian

2.1.

Pengumpulan Data

Data-data yang diperlukan dalam penelitian ini diperoleh dari PT. PLN (Persero) Area Semarang dan PT. PLN (Persero) Rayon Semarang Timur. Data-data yang didapatkan diantaranya adalah peta jaringan eksisting, data daya tersambung, data arus pelayanan serta data impedansi penghantar yang digunakan.

-

Daya terpasang (Jumlah konsumen) 450 VA (3) 900 VA (15) 1300 VA (3) 2200 VA (4) 3500 VA (3) 4400 VA (1) 900 VA (2) 1300 VA (5) 2200 VA (1) 4400 VA (1) 450 VA (1) 1300 VA (3) 5500 VA (2) 76200 VA

TRANSIENT, VOL.5, NO. 1, MARET 2016, ISSN: 2302-9927, 58

Tabel 2. Arus pelayanan

Tabel 4. Hasil perhitungan rugi daya kondisi eksisting

No

ID Pelanggan

Kode Rumah

1. 2. 3. 4. 5. 6.

523031395829 523031217805 523031391917 523031614443 523031642565 523031635364

1 2 3 4 5 6

Arus (A) 1,5 3,5 8,1 17,6 3,5 1,3

7.

523031354138

7

13,1

8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29

523031599925 523031123793 523031239745 523031603321 523031641691 523031855098 523031818471 523031239458 523031244082 523031576293 523031116103 523031866887 523031300771 523031217112 523031981618 523031217120 523031646493 523031275001 523031301661 523031258139 312400262942 523031528747

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

5 7,3 3,1 3,6 8,7 8,7 13,8 3,5 3,5 4,8 3,5 13,5 3,4 3,5 3,4 3,5 3,5 3,4 1,5 3,5 3,3 4,9

Line 1 2 3 4 5

Jumlah Konsumen 6 Rumah 7 Rumah 10 Rumah 16 Rumah 17 Rumah Total

Rugi daya 95,86 Watt 83,85 Watt 142,2 Watt 323,5 Watt 454,9 Watt 1817,78 Watt

2.2.2. Perhitungan Jatuh Tegangan Kondisi Eksisting Besarnya jatuh tegangan pada jaringan eksisting dapat dihitung dengan menggunkan cara sebagai berikut:  Tegangan pada tiang TBL.03-19/42. S = 48,2 kVA V = 207 Volt L = 50 meter = 0,05 km I

=

= 219 A

= IL(R.Cos θ + X.Sin θ) = 219x 0,06 x (0,568x0,85+0,0845x0,53) = 13,85 Volt Vd point = 214 – 26,7 = 187,7 Volt Dengan menggunakan cara yang sama dengan rumus perhitungan di atas didapatkan nilai tegangan pada tiaptiap kode rumah konsumen pada jaringan eksisiting seperti pada Tabel.5 berikut. Vd

Tabel 3. Impedansi penghantar LVTC 0,6/1 kV Tabel 5. Hasil perhitungan jatuh tegangan kondisi eksisting Ukuran (mm2) 10 16 25 35 50 70

KHA (A) 60 81 109 125 145 185

NFA2X R (Ohm/km) 3.949 2.449 1.539 1.113 0.822 0.568

X (Ohm/km) 0.1055 0.0976 0.0948 0.0907 0.0933 0.0845

2.2. Kondisi Eksisting Berdasarkan data yang telah diperoleh sesuai dengan Tabel 1, Tabel 2 dan Tabel 3 serta gambar jaringan eksisting di atas, maka dapat dilakukan perhitungan besarnya rugi daya dan jatuh tegangan pada jaringan. 2.2.1. Perhitungan Rugi Daya Kondisi Eksisting Rugi daya yang timbul pada jaringan eksisting di Jalan Sawah Besar Raya dapat dihitung nilainya dari perkalian arus tiap konsumen, besarnya impedansi penghantar dan panjang jaringan. Berdasarkan data pada Tabel 2 dan Tabel 3 untuk mengetahui besarnya rugi daya sebagai berikut. ∆P (Watt) =2 x (I1² + I2²+I32+I42+I52 ) x R x L =2x(1,5²+3,5²+8,12+17,62+3,52)x3,949x 0,025 = 95,46 Watt Berdasarkan hasil perhitungan di atas akan diketahui besarnya rugi daya pada jaringan eksisting sesuai pada Tabel.4 berikut.

No

Kode Rumah

Daya Terpasang (VA)

Tegangan Eksisting (Volt)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

450 900 2200 4400 900 450 3500 1300 2200 900 900 2200 2200 3500 900 900 1300 900 3500 900 900 900 900 900 900 450 900 900 1300

186 186 186 187 187 188 187 187 186 185 185 184 183 182 181 180 178 177 176 174 172 171 169 167 165 163 161 159 157

Persentase Jatuh Tegangan Eksisting (%) 15,45 15,45 15,45 15 15 14,55 14,88 15,14 15,47 15,83 16,13 16,51 17,03 17,46 17,92 18,38 18,89 19,45 20,15 20,88 21,64 22,43 23,26 24,12 25,02 25,94 26,89 27,75 28,66

TRANSIENT, VOL.5, NO. 1, MARET 2016, ISSN: 2302-9927, 59

2.3.

Simulasi ETAP Kondisi Eksisting

Untuk simulasi ETAP pada kondisi jaringan eksisting dilakukan penggambaran jaringan dan mensimulasikannya untuk mengetahui rugi daya dan jatuh tegangan menggunakan software ETAP seperti pada Gambar 3 berikut.

Tabel 6.

Hasil perhitungan dan simulasi ETAP rugi daya kondisi eksisting Rugi daya

Line

Jumlah Konsumen

1 2 3 4 5

6 Rumah 7 Rumah 10 Rumah 16 Rumah 17 Rumah Total

Eksisting (Watt) 95,86 83,85 142,2 323,5 454,9 1817,78

Simulasi ETAP (Watt) 103,5 96,45 250,2 593,8 963,1 2006,69

Tabel 7. Hasil perhitungan dan simulasi ETAP nilai tegangan kondisi eksisting Kode Rumah

Gambar 2. Jaringan eksisting menggunakan ETAP

Dengan langkah dan cara yang sama untuk mendapatkan besarnya nilai rugi daya dan jatuh tegangan kondisi eksisting, maka berdasarkan hasil simulasi ETAP didapatkan hasilnya yang hampir sama dengan kondisi eksisting. Hasil keduanya dapat disajikan pada tabel rekapitulasi berikut ini. 2.4.

Perbaikan Jaringan

Berdasarkan hasil rekapitulasi perhitungan rugi daya dan jatuh tegangan antara kondisi eksisting dengan hasil simulasi ETAP menunjukan bahwa tegangan pada jaringan eksisting sangat tidak memenuhi standar. Sesuai dengan SPLN 1 Tahun 1995 bahwa total jatuh tegangan maksimal adalah sebesar 10%.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Eksisting (Volt) 186 186 186 187 187 188 187 187 186 185 185 184 183 182 181 180 178 177 176 174 172 171 169 167 165 163 161 159 157

Tegangan Simulasi ETAP (Volt) 185 186 186 187 188 189 187 184 182 180 178 176 176 174 173 172 171 171 170 169 168 168 167 167 166 166 166 166 166

Sedangkan total jatuh tegangan pada jaringan di Jalan Sawah Besar Raya antara 10,9%- 21,81%. Sehingga jaringan di Jalan Sawah Besar harus segera diperbaiki, perbaikan jaringan di Jalan Sawah Besar juga bertujuan untuk mengurangi rugi daya dan nilai tegangan yang berada di bawah standar. Perbaikan jaringan yang akan dilakukan terdiri dari penambahan kabel JTR, penambahan transformator distribusi 1 fasa 50 kVA untuk mengatasi beban yang sudah overload di Jalan Sawah Besar, dan penataan ulang SLP dan sambungan rumah (SR) konsumen yang tidak sesuai standar. Perbaikan jaringan yang akan dilakukan dapat dilihat pada Gambar.3 berikut. Gambar 3. Single line diagram perbaikan jaringan

TRANSIENT, VOL.5, NO. 1, MARET 2016, ISSN: 2302-9927, 60

SLP Tiang

Line 1 2 3 1 2

TBL.0319/42 TBL.0320/42 Total

7 Rumah 7 Rumah 7 Rumah 1 Rumah 7 Rumah

Rugi Daya Kondisi Perbaikan Perhitungan Simulasi ETAP (Watt) (Watt) 203,7 219,7 53,18 128,2 129,2 152,5 0,253 0,28 16,62 28,1 501 528,7

Tabel 7. Hasil perhitungan dan simulasi ETAP nilai tegangan kondisi eksisting Kode Rumah 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

3.

Eksisting (Volt) 209 211 212 213 214 214 215 215 215 215 215 214 214 214 215 215 215 215 214 214 214 215 215 215 215 215 215 215 215

Tegangan Simulasi ETAP (Volt) 207 209 211 213 214 215 213 212 212 211 211 210 210 209 215 215 214 214 213 212 211 213 213 213 213 212 212 211 210

Hasil dan Analisa

Dari hasil perhitungan dan simulasi yang telah didapatkan diatas, maka kondisi eksisting dan setelah dilakukan perbaikan jaringan dapat direkapitulasi. Hasil rekapitulasi untuk nilai rugi daya antara kondisi eksisting dan kondisi perbaikan jaringan disajikan dalam Gambar 4, sedangkan untuk rekapitulasi hasil jatuh tegangan disajikan dalam Gambar 5 sebagai berikut.

Rugi Daya (Watt)

Tabel 6. Hasil perhitungan dan simulasi ETAP rugi daya kondisi eksisting

2006.7 2500

Kondisi Eksisting

2000 1500

528.7

1000 500 0

Gambar 4. Grafik perbandingan rugi daya kondisi eksisting dan kondisi setelah perbaikan

Perbaikan jaringan dengan penataan ulang SLP dan SR ini sudah sesuai standar PLN, yaitu penataan ulang SLP tiang TBL.03-19/42 dan tiang TBL.03-20/42. Pada tiang TBL.03-19/42 yang semula 2 SLP untuk menyuplai 29 kode rumah konsumen menjadi 3 SLP untuk tiap SLP disambung 7 rumah konsumen secara seri dengan panjang jaringan 40 meter, sedangkan pada tiang TBL.03-20/42 yang semula tidak terdapat tarikan JTR suplai trafo lain dapat digunakan untuk menyuplai energi listrik bagi 2 SLP yang masing-masing 1 SLP disambung 7 rumah konsumen dengan panjang jaringan 23 meter dan untuk 1 SLP lain terdiri dari 1 rumah konsumen dengan panjang jaringan 8 meter. Dari hasil perhitungan susut daya setelah perbaikan jaringan menunjukan bahwa besarnya susut daya lebih kecil dari sebelum perbaikan, yaitu dari 2006,7 Watt menjadi 550,7 Watt. Jika dihitung persentase dari total susut daya sebelum perbaikan jaringan, yaitu turun sebesar 21,93%. Sedangkan untuk hasil perhitungan dan simulasi nilai jatuh tegangan pada kondisi eksisting dan setelah dilakukan perbaikan berdasarkan Gambar 5 berikut. 250 Tegangan Pelayanan

Dengan langkah dan cara yang sama untuk mendapatkan besarnya nilai rugi daya dan jatuh tegangan kondisi eksisting, maka diketahui hasil perhitungan dan simulasi ETAP rugi daya dan jatuh tegangan pada kondisi perbaikan jaringan. Hasil keduanya dapat disajikan pada tabel rekapitulasi berikut ini.

Kondisi Eksisting

200 150

ETAP Kondisi Eksisting

100 50

Kondisi Perbaikan

0 1

4

7 10 13 16 19 22 25 28 Kode Rumah

Gambar 5. Grafik perbandingan nilai tegangan kondisi eksisting dan kondisi setelah perbaikan

TRANSIENT, VOL.5, NO. 1, MARET 2016, ISSN: 2302-9927, 61

Berdasarkan Gambar 5 di atas, menunjukkan bahwa hasil antara perhitungan dengan simulasi ETAP untuk masingmasing kondisi yaitu kondisi eksisting dan kondisi setelah perbaikan memiliki hasil yang hampir sama. Perbedaan nilai jatuh tegangan saat kondisi eksisting yang sebelumnya 14,18%-24,27% setelah dilakukan perbaikan jaringan menurun sebesar 2,32%-5,91%.

4.

Sedangkan untuk nilai jatuh tegangan yang semula 14,18%-24,27% menjadi 2,32%-5,91%. Hasil ini sudah sesuai dengan SPLN No 1 : 1995 untuk besarnya jatuh tegangan maksimal 10%.

Referensi

[2]

[4]

[5]

Kesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan dan simulasi ETAP yang dilakukan untuk mengetahui nilai rugi daya dan nilai tegangan pada kondisi eksisting dan setelah perbaikan jaringan dapat disimpulkan bahwa perbaikan jaringan di Jalan Sawah Besar Raya meliputi penambahan kabel JTR, penambahan trafo distribusi 1 fasa 50KVA serta penataan ulang Saluran Layanan Pelanggan (SLP) dan SR dapat mereduksi besarnya rugi daya yang sebelumnya sebesar 2006,7 Watt menjadi 528,7 Watt, hasil ini turun sebesar 21,93%.

[1]

[3]

Putro, A. P. “Analisis Tegangan Jatuh Sistem Distribusi Listrik Kabupaten Pelalawan dengan Menggunakan ETAP 7.5.0”, Skripsi, Universitas Diponegoro, Semarang, 2015. Suartika, Made. “Rekonfigurasi Jaringan Tegangan Rendah (JTR) Untuk Memperbaiki Drop Tegangan di Daerah Banjar Tulangnyuh Klungkung,” Jurnal Teknologi Elektro, vol. 9, no. 2, Juli. 2010.

[6] [7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12] [13]

Hardiyanto, Eko, “Evaluasi Instalasi Jaringan Tegangan Rendah Untuk Menekan Rugi-Rugi Daya dan Tegangan Jatuh,” Penelitian, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Indonesia, Depok, Indonesia, 2008. Nugroho, Agung dan Eko Setiawan. “Analisa Perbaikan Losses dan Jatuh Tegangan Pada Jaringan Sambungan Rumah Tidak Standar Dengan Simulasi Software ETAP 7.5.0,” Jurnal Transmisi, vol. 17, no. 3, 2015. Sukmawidjaja, Maulana. “Perhitungan Profil Tegangan Pada Sistem Distribusi Menggunakan Matrix Admintansi dan Matrix Impedansi Bus”, JeTri, vol.7, no.2, Feb. 2008. Tegangan Standar Tegangan Rendah (TR), SPLN 1, 1987 Kabel Pilin Udara Tegangan 0,6-1 kV, SPLN 42-10, 1993 Kelompok Kerja Konstruksi Jaringan Distribusi Tenaga Listrik dan Pusat Penelitian Sains dan Teknologi Universitas Indonesia, Kriteria Disain Enjiniring Konstruksi Jaringan Distribusi Tenaga Listrik, PT PLN (Persero) , 2010. Kelompok Kerja Konstruksi Jaringan Distribusi Tenaga Listrik dan Pusat Penelitian Sains dan Teknologi Universitas Indonesia, Standard Konstruksi Sambungan Tenaga Listrik, PT PLN (Persero) , 2010. Kelompok Kerja Konstruksi Jaringan Distribusi Tenaga Listrik dan Pusat Penelitian Sains dan Teknologi Universitas Indonesia, Standard Konstruksi Jaringan Tegangan Rendah, PT PLN (Persero), 2010. Kelompok Kerja PT. PLN (Persero) Distribusi Jawa Tengah dan D.I Yogyakarta, Buku Pedoman Standar Konstruksi, PT PLN (Persero), 2008. Spesifikasi Desain Untuk Jaringan Tegangan Menengah (JTM) dan Jaringan Tegangan Rendah (JTR), SPLN 72, 1987. Sambungan Listrik, SPLN 56, 1984 Sambungan Tegangan Rendah (TR), SPLN 56-1, 1993

TRANSIENT, VOL.5, NO. 1, MARET 2016, ISSN: 2302-9927, 62