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.
