EVALUASI DISTRIBUSI TEGANGAN RENDAH PADA GARDU DISTRIBUSI PT. PLN (PERSERO) RAYON MARIANA
LAPORAN AKHIR
Dibuat Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh : MUHAMMAD MIRWAN SETIAWAN 0611 3031 1448
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2014
i
EVALUASI DISTRIBUSI TEGANGAN RENDAH PADA GARDU DISTRIBUSI PT. PLN (PERSERO) RAYON MARIANA
Oleh : Muhammad Mirwan Setiawan 0611 3031 1448
Palembang,
Juli 2014
Menyetujui, Pembimbing I
Pembimbing II
Herman Yani, S.T.,M.Eng. NIP. 19651001 199003 1 006
Anton Firmansyah, S.T.,M.T. NIP. 19750924 200812 1 001 Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Elektro
Ketua Program Studi Teknik Listrik
Ir. Ali Nurdin, M.T. NIP. 19621207 199103 1 001
Herman Yani, S.T.,M.Eng. NIP. 19651001 199003 1 006
ii
Motto : “Dream isn’t something that someone tells you to go for. It’s something you fulfill of your own will.” Mimpi bukanlah sesuatu yang orang lain perintahkan. Mimpi merupakan sesuatu yang kau penuhi dari kemauanmu sendiri.
KUPERSEMBAHKAN KEPADA : Ayah dan Ibu tercinta. Semua keluarga besarku. Teman-teman seperjuangan. Dosen pembimbing yang terhormat. Almamaterku.
iii
EVALUASI JARINGAN DISTRIBUSI TEGANGAN RENDAH PADA GARDU DISTRIBUSI PT. PLN (PERSERO) RAYON MARIANA Oleh : Muhammad Mirwan Setiawan 0611 3031 1448 Herman Yani, S.T., M.Eng. dan Anton Firmansyah, S.T., M.T.
INTISARI Dalam sistem pendistribusian tenaga listrik pada jaringan distribusi sekunder, tegangan yang sampai ke pelanggan seringkali lebih rendah daripada tegangan standar yang ditetapkan PLN. Hal ini disebabkan adanya tegangan jatuh pada penghantar dalam proses pendistribusiannya. Beberapa penyebab timbulnya tegangan jatuh yang besar pada penghantar adalah arus yang mengalir pada penghantar tersebut, panjang penghantar dan jenis penghantar yang digunakan. Ketiga faktor tersebut tidak hanya menimbulkan tegangan jatuh yang besar, tetapi juga mengakibatkan rugi – rugi daya pada penghantar. Laporan akhir ini menampilkan hasil evaluasi rugi – rugi daya dan tegangan jatuh pada tiap fasa gardu distribusi M-184 PT. PLN (Persero) Rayon Mariana. Berdasarkan hasil evaluasi, arus pada penghantar menjadi penyebab utama rugi – rugi daya. Hal tersebut terlihat pada cabang A yang memiliki panjang penghantar lebih pendek daripada cabang B, namun menghasilkan rugi – rugi daya yang lebih besar. Dari hasil evaluasi juga didapatkan rugi – rugi daya yang harus ditanggung pihak distributor sebesar 29,887 kW. Sedangkan untuk tegangan jatuh, persentase pada cabang A, B dan D sudah melebihi batas standar yang ditetapkan PLN, yakni lebih dari 4%. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, diperlukan penambahan jurusan baru pada gardu distribusi M-184. Dengan penambahan jurusan baru ini, sebagian beban dapat dialihkan ke jurusan baru tersebut untuk mengurangi arus yang mengalir pada penghantar guna memperbaiki kualitas pendistribusian tenaga listrik.
Kata kunci : Rugi – Rugi Daya, Tegangan Jatuh
iv
LOW VOLTAGE DISTRIBUTION EVALUATION AT DISTRIBUTION SUBSTATION OF PT. PLN (PERSERO) RAYON MARIANA By : Muhammad Mirwan Setiawan 0611 3031 1448 Herman Yani, S.T., M.Eng. and Anton Firmansyah, S.T., M.T.
ABSTRACT In secondary distribution network of electrical power distribution system, the voltage up to the customer is often lower than standard voltages which specified by PLN. This is caused by the drop voltage in the conductor while doing an electrical distribution. Some causes of this excessive amount of drop voltage are the flowing current on conductor, conductor’s length, and the type of used conductor. These three factors are not only causing a great value of drop voltage, but also power losses in conductor itself.
This final report shows the result of losses and drop voltage evaluation in each phase of M-184 distribution substation of PT. PLN (Persero) Rayon Mariana. Based on evaluation results, the flowing current on conductor is the major cause of power losses. This can be seen on A branch which has shorter length than B branch, however it has more power losses than A branch. This evaluation also show that PLN have to bear 29,887 kW of power losses. At the same time, drop voltage on A, B, and D branch have already exceeded the standards of PLN, i.e. over than 4%. To overcome these problems, requiring the addition of new network at M184 distribution substation. With this addition, most of attached load can be replaced to a new network, so that we can decrease the amount of flowing current in conductor to improve the quality of electrical distribution. Keywords : Power losses, Drop voltage.
v
KATA PENGANTAR Alhamdulillah puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. yang telah memberikan rahmat serta karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir yang berjudul “Evaluasi Distribusi Tegangan Rendah pada Gardu Distribusi PT. PLN (Persero) Rayon Mariana”. Laporan akhir disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik di Politeknik Negeri Sriwijaya. Dalam penyusunan Laporan Akhir ini penulis banyak mendapat saran, dorongan, bimbingan serta motivasi dari berbagai pihak yang menjadi pengalaman yang tidak dapat diukur secara materi. Oleh karena itu dengan segala hormat dan kerendahan hati perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Herman Yani, S.T., M.Eng. selaku Dosen Pembimbing I 2. Bapak Anton Firmansyah, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II Yang telah memberikan bimbingan pengarahan dan nasihatnya kepada penulis dalam menyelesaikan laporan akhir ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih atas bantuan dan kesempatan yang telah diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak RD. Kusumato, S.T., M.M., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya. 2. Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya. 3. Bapak Ir. Siswandi, M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya. 4. Bapak Herman Yani, S.T., M.Eng., selaku Ketua Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya. 5. Kedua orang tua serta Keluarga yang selalu memberikan dukungan mental, materil dan doanya dalam penulisan Laporan Akhir ini 6. Seluruh teman–teman Teknik Listrik angkatan 2011 Politeknik Negeri vi
Sriwijaya yang telah memberikan dukungan semangat dan motivasi khusunya teman - teman kelas 6 ELC. 7. Dan semua pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan satu persatu yang telah terlibat banyak membantu sehingga Laporan Akhit ini dapat diselesaikan. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih banyak kekurangan baik dalam penulisan maupun materinya. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan oleh penulis guna perbaikan dimasa yang akan datang. Demikianlah, semoga Laporan Akhir ini dapat bermanfaat dan berguna bagi kita semua.
Palembang,
Juli 2014
Penulis,
Muhammad Mirwan Setiawan
vii
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL ………………………………………………………… i LEMBAR PENGESAHAN …………………………………………………. ii MOTTO ……………………………………………………………………… iii INTISARI …………………………………………………………………… iv ABSTRACT …………………………………………………………………. v KATA PENGANTAR ………………………………………………………. vi DAFTAR ISI ………………………………………………………………… viii DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………... xi DAFTAR TABEL …………………………………………………………… xii DAFTAR LAMPIRAN ……………………………………………………... xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang …………………………………………………………..1 1.2 Perumusan Masalah …………………………………………………. ..2 1.3 Tujuan dan Manfaat ……………………………………………….... ...2 1.3.1 Tujuan ………………………………………………………… ...2 1.3.2 Manfaat ……………………………………………………….. ...2 1.4 Pembatasan Masalah ………………………………………………... ...3 1.5 Metode Penulisan ………………………………………………… .........3 1.6 Sistematika Penulisan …………………………………………………...4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sistem Tenaga Listrik ……………………………………………..... ....5 2.2 Distribusi Tenaga Listrik ……………………………………………......7 2.2.1 Pengelompokan jaringan distribusi …………………………… ..8 2.2.2 Klasifikasi saluran distribusi ………………………………….. ...9 2.3 Sistem Distribusi Primer ……………………………………………… 11 2.3.1 Jaringan distribusi radial ……………………………………….. 12 2.3.2 Jaringan distribusi ring (loop) ………………………………….. 13 2.3.3 Jaringan distribusi jaring – jaring (NET) ……………………….. 13 2.3.4 Jaringan distribusi spindle …………………………………….... 14 2.3.5 Jaringan distribusi radial interkoneksi ………………………….. 15 2.4 Sistem Distribusi Sekunder …………………………………………… 15 2.4.1 Sistem distribusi satu fasa dengan dua kawat …………………... 17 2.4.2 Sistem distribusi satu fasa dengan tiga kawat …………………... 18 2.4.3 Sistem distribusi tiga fasa dengan tiga kawat ……………………18 2.4.4 Sistem distribusi tiga fasa dengan empat kawat …………………19 2.5 Jaringan Distribusi Tegangan Rendah …………………………………19 2.5.1 Saluran udara tegangan menengah ………………………………20 viii
2.5.2 Saluran kabel tanah tegangan rendah …………………………... 20 2.6 Gardu Distribusi ……………………………………………………… 21 2.6.1 Gardu portal …………………………………………………….. 22 2.6.2 Gardu cantol ……………………………………………………. 23 2.6.3 Gardu beton …………………………………………………….. 23 2.6.4 Gardu kios ……………………………………………………… 24 2.6.5 Gardu pelanggan umum ………………………………………… 24 2.6.6 Gardu pelanggan khusus ………………………………………... 24 2.6.7 Gardu hubung …………………………………………………… 25 2.7 Parameter Saluran Distribusi …………………………………………. 26 2.7.1 Resistansi saluran ……………………………………………….. 26 2.7.2 Reaktansi saluran ……………………………………………….. 27 2.7.3 Impedansi saluran ………………………………………………. 27 2.8 Model Saluran Distribusi ……………………………………………... 27 2.9 Daya Listrik ……………………………………………………………28 2.9.1 Daya semu ……………………………………………………… 28 2.9.2 Daya aktif ………………………………………………………. 29 2.9.3 Daya reaktif …………………………………………………….. 29 2.9.4 Segitiga daya ……………………………………………………. 30 2.10 Rugi – Rugi Daya ……………………………………………………. 30 2.11 Tegangan Jatuh ………………………………………………………. 30 BAB III KEADAAN UMUM 3.1 Kegunaan Evaluasi Terhadap Gardu Distribusi ……………………... 33 3.2 Gardu Distribusi M-184 ………………………………………………. 35 3.2.1 Spesifikasi gardu distribusi M-184 ……………………………... 36 3.2.2 Data hasil meting gardu distribusi M-184 ……………………… 38 3.3 Analisa Mapsource Gardu Distribusi M-184 ………………………… 39 3.4 Tabel Data Pendukung ……………………………………………….. 41 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Sistem Distribusi TR Gardu Distribusi M-184 ………………………. 42 4.2 Perhitungan Rugi – Rugi Daya ……………………………………… 43 4.2.1 Rugi – rugi daya pada cabang A ………………………………. 43 4.2.2 Rugi – rugi daya pada cabang B ………………………………. 44 4.2.3 Rugi – rugi daya pada cabang C ………………………………. 44 4.2.4 Rugi – rugi daya pada cabang D ………………………………. 45 4.2.5 Rugi – rugi daya pada cabang E ………………………………. 46 4.3 Perhitungan Tegangan Jatuh …………………………………………. 47 4.3.1 Tegangan jatuh pada cabang A ………………………………… 47 4.3.2 Tegangan jatuh pada cabang B …………………………………. 48 4.3.3 Tegangan jatuh pada cabang C …………………………………. 50 4.3.4 Tegangan jatuh pada cabang D …………………………………. 52 4.3.5 Tegangan jatuh pada cabang E …………………………………. 53 4.4 Evaluasi Jaringan Distribusi pada Gardu Distribusi ………………….. 55
ix
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ……………………………………………………………. 57 5.2 Saran ……………………………………………………………………57 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
x
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 2.10 Gambar 2.11 Gambar 2.12 Gambar 2.13 Gambar 2.14 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5
Sistem Tenaga Listrik.....................................................................6 Sistem Penyaluran Tenaga Listrik..................................................8 Konfigurasi Horizontal.................................................................10 Konfigurasi Vertikal.....................................................................11 Konfigurasi Delta .........................................................................11 Komponen Sistem Distribusi .......................................................16 Sistem satu fasa dua kawat tegangan 120V .................................17 Sistem satu fasa tiga kawat tegangan 120/240V ..........................18 Sistem tiga fasa tiga kawat tegangan 240/416V...........................18 Sistem tiga fasa empat kawat tegangan 220/380V.......................19 Single Line Gardu Portal ..............................................................22 Rangkaian Ekivalen Saluran Distribusi .......................................28 Segitiga Daya ...............................................................................30 Diagram Fasor Saluran Distribusi ................................................31 Flowchart Tahap Prosedur Perhitungan.......................................34 Diagram Alir atau Flow Chart Tahapan Kegiatan Evaluasi ........35 Gardu Distribusi M-184 ...............................................................36 Name Plate Transformator pada Gardu M-184............................37 Mapsource Gardu Distribusi M-184 PT. PLN (Persero) Rayon Mariana ............................................................................40 Gambar 4.1 Rangkaian Ekuivalen Jaringan Gardu Distribusi M-184 .............42 Gambar 4.2 Grafik Rugi Daya pada Penghantar Tiap Cabang ........................57 Gambar 4.3 Grafik Tegangan Jatuh pada Penghantar Tiap Cabang ................57
xi
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Jenis dan KHA Kabel Tanah SKTR .....................................................20 Tabel 2.2 Faktor Koreksi KHA Kabel Tanah Untuk Berbagai Jumlah Gelaran...........................................................21 Tabel 3.1 Hasil Meting Gardu Distribusi M-184..................................................38 Tabel 3.2 Data Hasil Analisa Mapsource Gardu Distribusi M-184 …………… 39 Tabel 3.3 Resistansi dan Reaktansi Kabel Penghantar ………………………… 41 Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Rugi – Rugi Daya pada Saluran Penghantar ……. 55 Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Tegangan Jatuh pada Saluran Penghantar ………. 56
xii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Lampiran Lampiran Lampiran Lampiran Lampiran Lampiran Lampiran Lampiran Lampiran Lampiran
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Lampiran 12
Surat Kesepakatan Bimbingan Dosen Pembimbing I Surat Kesepakatan Bimbingan Dosen Pembimbing II Lembar Konsultasi Bimbingan Dosen Pembimbing I Lembar Konsultasi Bimbingan Dosen Pembimbing II Surat Rekomendasi Sidang Laporan Akhir Surat Pernyataan Pengambilan data Data Pengukuran Beban Trafo Gardu Distribusi Gambar Mapsource Jaringan pada Gardu Distribusi M-184 Percabangan Penghantar pada Gardu Distribusi M-184 Data Mapsource Gardu Distribusi M-184 Data Pengukuran Tegangan Terima Pelanggan Tiap Cabang pada Jaringan Gardu Distribusi M-184 Lembar Pelaksanaan Revisi Laporan Akhir
xiii
