Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN : 2086‐9479
STUDI ANALISA PERENCANAAN INSTALASI DISTRIBUSI SALURAN UDARA TEGANGAN MENENGAH (SUTM) 20 KV Badaruddin1, Heri Kiswanto2 1,2 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana, Jakarta, Indonesia Email:
[email protected] Abstrak - Salah satu bagian dari
Because distribution network system
proses penyediaan tenaga listrik
is meeting points from electric
bagi konsumen pelanggan listrik
power users with electric power
adalah operasi jaringan distribusi.
canalization system.
Karena sistem jaringan distribusi
One of the component that need big
merupakan titik pertemuan dari para
cost in kerage tension air-duct
pemakai
distribution conductor. Therefore,
tenaga
listrik
dengan
sistem penyaluran tenaga listrik.
be need ripe planning analysis so
Salah
yang
that determinable conductor size
memerlukan biaya yang besar pada
kind correctest and as according to
distribusi saluran udara tegangan
customer electricity load request
menengah
need, so that got also economical
satu
adalah
(konduktor). diperlukan
komponen
Oleh analisa
penghantar karena
itu,
perencanaan
cost. Keywords : distribution network ,
yang matang agar dapat ditentukan
electric power, conductor
jenis ukuran konduktor yang paling
PENDAHULUAN
tepat dan sesuai dengan kebutuhan
Salah
permintaan beban listrik pelanggan,
penyediaan
sehingga didapat juga biaya yang
konsumen pelanggan listrik adalah
ekonomis.
operasi jaringan distribusi. Sistem
Kata kunci : Jaringan distribusi,
distribusi
tenaga listrik, konduktor
pertemuan dari para pemakai tenaga
Abstract - One part of the ready
listrik
process
tenaga listrik.
electricity distribution
electric
power
for
satu
bagian
dari
tenaga
listrik
merupakan
dengan
bagi
titik
penyaluran
customer
consumer
Salah
network
operation.
membutuhkan biaya pada saluran
Vol.6 No.1 Januari 2015
satu
sistem
proses
komponen
yang
1
Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN : 2086‐9479
udara distribusi tegangan menengah
tenaga listrik yang letaknya jauh
adalah
penghantar
dari tempat para pelanggan listrik.
itu
perlu
Untuk menyalurkan tanaga listik
ditentukan ukuran konduktor yang
tersebut secara ekonomis pada jarak
sesuai dengan kebutuhan permintaan
yang cukup jauh, perlu dibuat
agar didapat biaya yang ekonomis
analisa dan perencanaan yang baik
tanpa
dan matang. Pada umumnya sistem
kawat
(konduktor),
untuk
mengurangi
persyaratan
penyaluran tenaga listrik.
tenaga listrik terdiri dari tiga bagian,
Tujuan Penelitian
yaitu:
Tujuan penelitian ini adalah untuk
a)
menganalisis
listrik,
pengaruh
ukuran
Pusat pembangkit tenaga
penampang penghantar (konduktor)
b) Instalasi jaringan transmisi,
pada rancangan suatu saluran udara
c) Instalasi jaringan distribusi.
dari
Penyaluran
jaringan
distribusi
tegangan
listrik
para
menengah dalam upaya mendapatkan
pelanggan
biaya
paling
digambarkan seperti gambar 2.1.
ekonomis, dilihat dari segi investasi
Dalam gambar 2.1 sudah tercakup
dan operasinya, termasuk biaya rugi-
ketiga unsur dari sistem tenaga
rugi
listrik, sebagaimana yang dimaksud
penyaluran
atau
susut
mengiringinya
yang
jaringan
dengan
yang
pendekatan
secara
kepada
skematis
diatas.
linearisasi. Batasan Masalah Pada penelitian ini pembahasan dibatasi
pada
penentuan
ukuran
penampang penghantar pada saluran udara jaringan distribusi tegangan menengah dan masalah teknis yang
Gambar 2.1. Diagram satu
berkaitan dengan ukuran penghantar.
garis
penyaluran
tenaga
listrik Alokasi Biaya Investasi Penyaluran
LANDASAN TEORI Energi
listrik
pada
umumnya
Tenaga Listrik
dibangkitkan oleh pusat pembangkit Vol.6 No.1 Januari 2015
2
Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
Dalam menyalurkan
tenaga listrik
ke para pelanggan, mulai dari pusat
ISSN : 2086‐9479
Gambar 2.1. Diagram satu garis penyaluran tenaga listrik
pembangkit tenaga listrik, transmisi dan
distribusi,
distribusinya
ternyata
bagian
menyerap
biaya
SISTEM
JARINGAN
DISTRIBUSI
investasi paling besar kira-kira 45%
Distribusi adalah bagian dari sistem
dari biaya investasi keseluruhannya,
tenaga
seperti yang terlihat pada gambar 2.2.
menyalurkan tegangan listrik dari
Ke 45% dari biaya investasi itu,
gardu
diserap di bagian distribusi yang
distribusi
terdiri dari sebagian besar rangkaian
disalurkan ke pemakai tenaga listrik
primernya (JTM)
(konsumen).
sekunder
dan
(JTR)
rangkaian dan
trafo
listrik
induk
yang
ke
gardu
yang
kemudian
Saluran
tegangan
menengah atau disebut juga Jaringan
distribusinya. Dari gambar dimaksud
Tegangan
Menengah
(JTM).
jelaslah
Berfungsi
menyalurkan
listrik
bahwa
mempunyai
sistem
ekonomi yang
langsung ke pusat (mulut) beban,
tinggi. Oleh sebab itu diperlukan
maka Jaringan Tegangan Menengah
perencanaan didapat
nilai
distribusi
biaya
yang
matang
agar
biasa disebut juga sebagai penyulang
keseluruhan
yang
(feeder).
efisien.
Saluran
Udara
Tegangan
Menengah (SUTM) SUTM
disebut
tegangan
menengah karena kawat
hantarnya
yang
saluran udara
bertegangan
menengah berada di udara. Saluran
Kabel
Tegangan
Menengah (SKTM) SKTM
disebut
saluran
kabel
tegangan menengah karena kawat hantarnya berisolasi penuh (kabel) dan berada di dalam tanah.
Vol.6 No.1 Januari 2015
3
Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN : 2086‐9479
BIAYA SALURAN DISTRIBUSI
Ho : biaya tetap yang bukan
Biaya Saluran
konduktor per satuan panjang per
Biaya saluran terdiri dua komponen
tahun (Rp/km/th)
utama yaitu biaya investasi dan
Hq : harga konduktor per satuan
biaya operasional, termasuk dalam
panjang per tahun
biaya
Hr : harga rugi-rugi listrik (energi
operasional
adalah
biaya
pemeliharaan dan rugi-rugi (susut)
dan daya) per tahun (Rp/km/th)
teknis.
Biaya Tetap
Biaya
terbagi
atas
beberapa
Biaya
tetap
meliputi
biaya
komponen sesuai ketergantungannya
investasi dan biaya pemeliharaan
dengan
yang dikeluarkan untuk pengadaan
penampang
konduktor,
karena ukuran konduktor diambil
jaringan, yang terdiri dari:
sebagai variabel, maka komponen-
- Biaya pemasangan
komponen biaya tersebut antara lain
- Biaya material
sebagai berikut:
- Biaya pemeliharaan
a.
Maka
Biaya-biaya tetap yang sama
biaya
tetap
dapat
sekali tidak tergantung pada ukuran
dinyatakan dalam persamaan:
penampang konduktor, yaitu:
Ho = {(Ha + Hp) x Fc} + Hh
- Biaya
investasi,
seperti
harga
dimana:
tiang, travers, isolator dan ongkos
Hh: biaya pemeliharaan (Rp/km/th)
pemasangan,
Ha:
kecuali
harga
biaya
investasi
awal/harga
konduktor.
material (diluar konduktor)[Rp/km]
- Biaya pemeliharaan.
Hp: biaya pemasangan, 20% dari
b. Biaya
rugi-rugi
berbanding
listrik
terbalik
yang dengan
penampang konduktor.
Ha(Rp/km) Fc
:
faktor
cicilan
tahunan
(unit/th)
Maka persamaan biaya saluran adalah sebagai berikut:
3.1.2.
H = Ho + Hq + Hr
Konduktor
dimana:
Biaya
H
Biaya
Penampang
penampang konduktor
: biaya saluran per satuan
panjang per tahun (Rp/km/th) Vol.6 No.1 Januari 2015
4
Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN : 2086‐9479
dapat dirumuskan sebagai berikut: Hq = kq x q dimana:
Ieff = Isn
q : penampang konduktor (mm²) kq : faktor diskon penampang
i. Menghitung energi rata-rata
konduktor
per tahun (U)
3.1.4. Langkah Menghitung
U = √3.V.
Rugi
8,76
Rata-rata Total Per Tahun a. Menghitung faktor pertumbuhan
.cos θ . Fb .
j. Menghitung rugi total rata-rata per
(G)
tahun (Et %)
G=
Et % =
b. Menghitung faktor distribusi
x
100%
rata- rata (D)
ANALISA
D= c. Menghitung impedansi
Tinjauan Lokasi Sebagai bahan analisis perencanaan,
(Z) d. Menghitung arus ekivalen
diambil sebuah Gardu Induk (GI) di area Cikokol yang merupakan
(Ieq) Ieq =
.D.G
e. Menghitung arus pada tahun ken
penyulang 20 KV, 3 fasa, saluran udara menggunakan
AAAC seperti terlihat pada gambar (Isn)=
4.1.
Direncanakan
instalasi f.
Menghitung jatuh tegangan
(∆V %) ΔV = g.
penghantar
jaringan
sepanjang
2
akan distribusi
km
dari
ditarik baru Gardu
Distribusi DK 102 (titik B) ke Gardu Distribusi DK 103S (titik C) x 100%
Menghitung rugi rata-rata per tahun (Eu)
Eu = 3.(Ieq)². r . L . Fr . 8,76 kWh h.
untuk
mensuplai
beban
ke
pelanggan dan jaringan yang terlalu jauh. Sesuai
dengan
kebutuhan
beban yang ada, maka direncanakan
Menghitung arus efektif (Ieff) Vol.6 No.1 Januari 2015
5
Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
Transformator
yang
digunakan
ISSN : 2086‐9479
No
Kebutuhan Material
adalah sebesar 250 kVA.
Harga Satuan
Vol 1 bh
Maka besar arus (I) adalah:
Trafo Dist 250 kVA
1
I = 7,2 A 2
3
4
5
Gambar 4.1 Penyulang tegangan
2 bh
Travers UNP tunggal 12-1800 mm²
1 bh
Box Rak TR 630 A/4 jrs + NH Fuse 250 A Pipa Arde TM panjang 6 m untuk pentanahan
46 bh
4 bh
150 bh 3 bh 3 bh 50 bh
6 Pin Isolator
menengah 7
PERHITUNGAN BIAYA untuk q = 300 mm²
Hang Isolator L Arrester 2024 kV Cut Out 20 kV, 100A
8
9
Rp 64.130 .000 Rp 163.00 0 Rp 16.111 .000 Rp 690.00 0 Rp 140.00 0 Rp 170.00 0 Rp 668.00 0 Rp 487.00 0 Rp 1.650. 000
Harga Total Rp 64.130.00 0 Rp 326.000 Rp 16.111.00 0 Rp 2.760.000 Rp 6.440.000 Rp 25.500.00 0 Rp 2.004.000 Rp 1.461.000 Rp 82.500.00 0
Tiang beton
Biaya Tetap Biaya
investasi
Rp 201.232.0 00
Total Biaya Investasi
penarikan
jaringan distribusi saluran udara tegangan
menengah
20
KV
Dari
tabel
4.1
didapat
biaya
dengan jarak 2 km, maka biaya
investasi awal (Ha) sebesar sebagai
investasi dapat dilihat pada tabel 4.1.
berikut: Ha = Rp 201.232.000,- / 2 km = Rp 100.616.000.,- / km Biaya pemasangan (Hp) 20% dari biaya investasi awal, maka: Hp = 20% x biaya investasi = 20% x Rp 100.616.000,= Rp 20.123.200,- / km Biaya
pemeliharaan
(Hh)
Hh
=
RP
2.000.000,- / km Vol.6 No.1 Januari 2015
6
Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
Maka
biaya
tetap/th
dapat diperoleh
ISSN : 2086‐9479
= 0,325
(Ho) dengan
menggunakan persamaan
untuk
Dengan
menggunakan persamaan
energi rugi-rugi per km per tahun
faktor diskon (i) =
(Er) dapat dihitung, dimana p = 3, Fr
15%, masa ekonomis (n) = 25
= 0,325, I = 7,2 A, yaitu:
tahun. Ho = {( Rp 100.616.000,- +
Er = 3 x 0,100 x (7,2²) x 0,325
Rp 20.123.200,- ) x 0,15 } + Rp
x 8,76 = 44 kWh/km/th
2.000.000,= Rp 20.110.880,-
Maka biaya rugi (susut) listrik selama
Biaya Penampang Konduktor
1
Untuk mengetahui biaya konduktor,
menggunakan persamaan, untuk hr
terlebih dahulu harus diketahui nilai
= Rp 495,-/kWh, sebagai berikut:
faktor
Hr = 44 kWh/km/th x Rp 495,-
rugi-rugi
penampang
konduktor (kq) dengan menggunakan
tahun
dapat
dihitung
/kWh = Rp 21.780,- /km/th
persamaan dimana N = 3, hq = Rp 21.746.000,- / km mm² dan Fc
Total Biaya Penyaluran
=
Total
0,15,
dengan
biaya
penyaluran
untuk
maka:
periode 1 tahun diperoleh dengan
kq = 3 x Rp 21.746.000,- x 0,15
menggunakan
= Rp 9.785.700,- /km/mm²/th
H
dengan
2.935.710.000,-
persamaan,
sebagai
berikut:
Maka biaya konduktor dapat dihitung menggunakan
persamaan,
=
Rp
(20.110.880,-
+
+ 21.780,-)
yaitu:
= Rp 2.955.842.660,- /km/th
Hq = Rp 9.785.700,- x 300 = Rp 2.935.570.000,- /km/th
Dengan cara yang sama, tetapi ukuran panampang konduktor (q)
Biaya Rugi Listrik Faktor
rugi-rugi
dengan
menggunakan
didapat
dirubah, maka akan didapat biaya
persamaan
penyaluran seperti terlihat pada
listrik
untuk
tabel 4.2.
Fb = 0,5 yaitu: Fr = 0,3 x (0,5) + 0,7 x (0,5)² Vol.6 No.1 Januari 2015
7
Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN : 2086‐9479
Tabel 4.2 Total biaya penyaluran q (mm² )
Ho (Rp/km/t h)
300
20.110.88 0,-
2.935.710.00 0,-
21.780,-
2.955.842.66 0,-
240
20.110.88 0 20.110.88 0,-
2.348.568.00 0 1.467.855.00 0,-
27.225,-
2.368.706.10 5 1.488.010.92 5,-
150
Hq (Rp/km/t h)
Hr (Rp/km/t h)
MENGHITUNG
45.045,-
H (Rp/km/th)
c. Menghitung Z (impedansi), untuk r= 0,100 dan x = 0,094, sebagai berikut:
RUGI-RUGI
TOTAL PER TAHUN PADA
d. Menghitung arus ekivalen karena
SALURAN untuk q = 300 mm²
pengaruh
Untuk mempermudahkan analisis,
pertumbuhan
maka
menggunakan persamaan untuk Isa =
perhitungan
biaya
hanya
distribusi
arus
beban
dan dengan
dilakukan pada satu jurusan yaitu
7,2 A, G = 1,4711 dan D = 0,76,
titik B– C, dan parameter yang
sebagai berikut:
digunakan untuk mendapatkan pola
Ieq = 7,2 x 0,76 x 1,4711 = 8,05 A
penyaluran
Maka arus pangkal tahun ke-n (Isn) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan untuk a = 2, G = 1,4711 dan D = 0,76, sebagai berikut:
yang
baik
seperti
dijelaskan pada Menghitung faktor pertumbuhan (G), dengan menggunakan bagian adalah a = 2, b = 0,5 sehingga untuk menghitung jatuh jatuh tegangan pada titik B– C ( V BC ) berikut :
e.
Menghitung jatuh tegangan titik
B
–
C
(
ΔV)sepanjang saluran dengan menggunakan
persamaan
untuk Z = 0,137, L= 2 km, Isn = 14,4 A dan kb b. Menghitung faktor distribusi rugirugi (D) dengan menggunakan persamaan untuk b = 0,5, sebagai berikut: Vol.6 No.1 Januari 2015
= (1 + 0,5)/2 = 0,75, maka:
8
Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
Selanjutnya untuk menghitung rugi total rata-rata per tahun, dengan langkah-langkah sebagai berikut: a.
ISSN : 2086‐9479
Maka rugi total rata-rata per tahun (Et %) dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
Menghitung rugi rata-rata per tahun pada titik B – C ( dengan
)
menggunakan
persamaan untuk Ieq
Dengan cara yang sama, tetapi
= 8,05 A, r = 0,100 ohm, L =
ukuran panampang konduktor (q)
2 km
dirubah, maka akan didapat biaya
dan Fr = 0,325 sebagai
penyaluran seperti terlihat pada
berikut:
table 4.3.
Eu = 3 x (8,05²) x 0,100 x 2 x
Tabel 4.3 Jatuh tegangan dan rugi
0,325 x 8,76
total rata-rata per tahun
= 110,695 kWh/th b.
Menghitung arus efektif (Ieff) pada titik B – C dengan menggunakan persamaan untuk Isn = 14,4 A dan a = 2,sebagai berikut:
Rugi Total Ratarata
Penampang Konduktor (mm²)
Jatuh Tegangan (ΔV %)
300
0,015%
8%
240
0,017%
10%
150
0,025%
17%
per tahun (Et %)
KESIMPULAN Dari pembahasan sebelumnya dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
c. Menghitung energi rata-rata per tahun (U) dengan menggunakan persamaan untuk Ieff = 10,4 A, V =
a.
Dalam
instalasi
distribusi, saluran
khususnya udara,
yang
jaringan pada sangat
20kV, cos θ = 0,85 dan Fb = 0,5
berpengaruh
sebagai berikut:
biaya penyaluran adalah ukuran
U = √3 x 20kV x 10,4 x 0,85 x 0,5 x 8,76
penghantar atau konduktor yang
= 1.341,272 kWh
menentukan
besarnya nilai
digunakan.
investasi dan
Sehingga
dibutuhkan
perlu analisis
perhitungan yang matang agar didapat Vol.6 No.1 Januari 2015
penggunaan
ukuran 9
Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
penghantar atau kondukor yang tepat, agar didapat nilai investasi yang
optimum
dan
biaya
penyaluran yang ekonomis. b.
Semakin kecil ukuran penghantar, maka semakin kecil pula biaya penyaluran.
c.
Semakin kecil ukuran penghantar, maka jatuh tegangan dan rugi total rata-rata per tahun akan semakin besar.
ISSN : 2086‐9479
DAFTAR PUSTAKA 1. Marsudi,D,”Operasi Sistem Tenaga Listrik”, Graha Ilmu, Yogyakarta
SARAN Saran
yang
dapat
ditulis
yaitu
dalam merencanakan sisten jaringan tenaga
listrik,
hal
yang
sangat
dibutuhkan adalah ketepatan dalam menentukan
asumsi-asumsi
dan
perkiraan yang digunakan. Untuk itu perlu dibuat perkiraan yang matang yang didapat dari teori dan data yang ada, dan juga data hasil monitoring suatu jenis pekerjaan yang sama yang disesuaikan dengan kendalakendala
yang
ada
dilapangan,
sehingga dapat membuahkan hasil yang
sesuai
dengan
tujuan
perencanaan awal dengan hasil yang optimal dan dapat diandalkan.
Vol.6 No.1 Januari 2015
10
